基于Contiki系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、IPv6是網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的必然趨勢(shì),勢(shì)必取代IPv4成為新一代的IP通信標(biāo)準(zhǔn)。而物聯(lián)網(wǎng)的興起使得普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)接入互聯(lián)網(wǎng)提出了新的需求。傳統(tǒng)的IP協(xié)議棧并不適合資源和能量受限的無線傳感器節(jié)點(diǎn),在這種情況下,經(jīng)過國(guó)內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)的不斷探索研究,一系列為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。6LoWPAN是實(shí)現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的最佳解決方案;RPL是專門為低功耗有損網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議;CoAP作為輕量級(jí)的應(yīng)用層協(xié)議,可有效降低節(jié)點(diǎn)功耗

2、,延長(zhǎng)電池使用壽命。目前這些協(xié)議還在制定和完善當(dāng)中,今后必將成為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的一部分。本課題的研究重點(diǎn)就是將上述協(xié)議運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中,以實(shí)物的形式展示上述協(xié)議的使用方法和實(shí)際效果,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種符合未來發(fā)展方向的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。
　　本文在深入研究IPv6和相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上,參考物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模型,采用了一種端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),設(shè)計(jì)了一種包括節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)兩部分的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。本課題的軟硬件設(shè)計(jì)盡量滿足通用性和可擴(kuò)展性原則,以便適應(yīng)更多

3、應(yīng)用場(chǎng)景和今后改進(jìn)升級(jí)。
　　節(jié)點(diǎn)可連接多種傳感器和控制器,能夠?qū)崿F(xiàn)信息感知和智能控制等功能。硬件以STM32F103系列微控制器為核心,采用AT86RF231射頻芯片進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā),并預(yù)留多種總線IO,方便擴(kuò)展其他傳感器和控制器。軟件借助開源操作系統(tǒng)Contiki所提供的uIP和6LoWPAN協(xié)議棧,實(shí)現(xiàn)了IPv6網(wǎng)絡(luò)通信,并開發(fā)了基于CoAP協(xié)議的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。
　　網(wǎng)關(guān)硬件部分在節(jié)點(diǎn)的硬件基礎(chǔ)上增加了ENC28J

4、60網(wǎng)卡芯片,用來和有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。軟件部分移植了國(guó)外的開源項(xiàng)目6LBR,可實(shí)現(xiàn)真正的IPv6路由功能,支持運(yùn)行時(shí)前綴重配。當(dāng)電腦和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí),網(wǎng)關(guān)可根據(jù)地址自動(dòng)識(shí)別目的接口類型并通過無線或有線接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),起到溝通有線和無線的作用,整個(gè)過程對(duì)用戶透明,方便部署和管理。
　　最后,參考IPSO聯(lián)盟互通性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一系列測(cè)試,并通過對(duì)數(shù)據(jù)包接收率、時(shí)延等指標(biāo)的測(cè)試,分析了本系統(tǒng)的性能指標(biāo),提出了在特定場(chǎng)合下應(yīng)用應(yīng)注意