6LoWPAN網絡能量均衡與NAT64邊緣路由研究.pdf

1、將無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,WSN)擴展到IP網絡，實現無線傳感器網絡和Internet的互聯互通，是WSN走向產業(yè)化過程中急需解決的問題之一,也是無線傳感器網絡與Internet發(fā)展的必然趨勢。此外，無線傳感器網絡的功耗，一直是限制整個低功耗有損網絡生命周期的瓶頸。有效降低網絡功耗，特別是根節(jié)點周圍節(jié)點的功耗，關系到整個網絡的有效存活時間。但是目前基于6LoWPAN（IPv6over Low P

2、ower Wireless PersonalArea Networks）的邊緣路由器存在著只適用與IPv6設備互聯、網絡報文傳輸復雜繁瑣、邊緣路由器映射表復雜而且開銷大等缺點，基于RPL的低功耗有損網絡中，節(jié)點長時間運行后，網絡會出現能量不均衡、易波動，路由選擇欠佳等問題。針對這些問題本文重點研究了以下內容：
　?。?）引入IEEE802.15.4地址概念對6LoWPAN網絡內報文交互方式與數據包格式進行優(yōu)化，針對6LoWPAN網

3、絡與 IPv4互聯互通問題，提出一種6LoWPAN與IPv4協議轉換機制以及邊緣路由器地址映射轉換方法。針對6LoWPAN網絡能量均衡問題，提出一種RPL(Routing Protocol for LLN)特點的網絡模型，針對該模型，設計復合度量的網絡能量均衡動態(tài)路由算法。
　?。?）對基于NAT64的邊緣路由器和基于RPL的能量均衡路由算法進行設計。詳細介紹了目前IPv6和IPv4之間的過渡協議，以及RPL目標函數及度量選擇。提

4、出適合在8位單片機上運行的協議轉換及實現方法，復合度量選取的依據。
　　（3）設計實現了輕量級系統(tǒng)，最后用CoAP(Constrained Application Protocol)協議來訪問節(jié)點數據，驗證系統(tǒng)，實現6LoWPAN網絡與IPv4、IPv6網絡之間的通信。設計并實現了能量均衡路由算法，并對算法進行仿真。
　　本課題的研究，實現了6LoWPAN與IPv4網絡互聯通信，提高了6LoWPAN內網絡的吞吐量，降低邊緣路

5、由器維護地址映射表的開銷，提高了邊緣路由器效率,有效降低6LoWPAN網絡傳輸數據時的功耗,提高節(jié)點生存時間。能量均衡路由算法在保證數據實時性及完整性的情況下實現整個網絡的負載均衡，仿真結果顯示，該模型適用于RPL類型網絡，相應算法能根據度量規(guī)則選擇最優(yōu)鏈路、最優(yōu)父節(jié)點，同時保持網絡穩(wěn)定，有效的延長了網絡的有效工作時間。
　　本課題的研究為6LoWPAN與Internet的互聯互通，6LoWPAN網絡的能量均衡，提供了理論依據及技