基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)中尋址與路由技術研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別、智能傳感器等技術將普通物品接入互聯(lián)網(wǎng)中，實現(xiàn)物理世界與信息世界的互聯(lián)互通，近年來，物聯(lián)網(wǎng)由于其良好的應用前景而成為學術界與工業(yè)界的關注焦點。物聯(lián)網(wǎng)的體系結構大致可以分為應用層、網(wǎng)絡層和感知層，感知層是物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)信息的來源，其主要任務是實現(xiàn)物體識別與信息采集，物聯(lián)網(wǎng)感知層存在大量資源受限的低功耗無線多跳網(wǎng)絡，如無線傳感器網(wǎng)絡。IPv6是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的核心協(xié)議，將物聯(lián)網(wǎng)與IPv6網(wǎng)絡融合，使用IPv6地址對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點進

2、行統(tǒng)一尋址，有利于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中不同網(wǎng)絡間的無縫連接。
　　 尋址與路由是通信網(wǎng)絡的基礎問題，網(wǎng)絡需要為其中節(jié)點配置唯一的地址，獲得地址后，節(jié)點間依靠路由協(xié)議實現(xiàn)多跳通信。在物聯(lián)網(wǎng)感知層的無線傳感器網(wǎng)絡中，終端節(jié)點多為低功耗的傳感器節(jié)點，節(jié)點能量、存儲空間、計算能力等方面資源均受到限制，物聯(lián)網(wǎng)中的尋址與路由方式必須考慮到節(jié)點資源受限的特點。物聯(lián)網(wǎng)地址配置協(xié)議不僅要能為節(jié)點配置具有唯一性的IPv6地址，還應具有輕量化的特點，有盡可能

3、小的開銷;物聯(lián)網(wǎng)路由協(xié)議則通常使用基于局部信息構建路由的無狀態(tài)路由方式，且要具有較小的通信與存儲開銷。本文深入研究基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)中的尋址與路由問題，論文的主要貢獻如下:
　　 1.6LoWPAN(IPv6 over Low Power Personal Area Networks)實現(xiàn)了在無線傳感器網(wǎng)絡這樣的低功耗無線網(wǎng)絡中傳輸IPv6分組，本文針對如何降低6LoWPAN網(wǎng)絡中IPv6地址自動配置協(xié)議開銷與延時的問題，提出

4、了基于地理極坐標網(wǎng)格(Geographic Polar Coordinate Grid，GPCG)的6LoWPAN尋址策略。該策略將網(wǎng)絡劃分為多個GPCG網(wǎng)格，節(jié)點根據(jù)其所在網(wǎng)格無狀態(tài)配置具有唯一性的IPv6地址。節(jié)點配置地址成功后，可按照一定規(guī)則對數(shù)據(jù)包報頭中的地址部分進行壓縮，并可利用GPCG所配置的地址實現(xiàn)一種無狀態(tài)的路由算法。仿真結果表明，GPCG策略在為節(jié)點配置網(wǎng)絡地址時，具有協(xié)議開銷小、配置延時低的優(yōu)點，相應的無狀態(tài)路由算法

5、在路徑長度方面也具有較優(yōu)的性能。
　　 2.基于虛擬坐標的路由是無線傳感器網(wǎng)絡中一種無需地理位置支持的無狀態(tài)路由方式，基于局部節(jié)點的坐標進行路由選擇。本文針對現(xiàn)有基于虛擬坐標的路由技術的缺陷，提出一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡任意節(jié)點間通信的路由策略，將其稱為基于多樹與虛擬坐標的路由(Multi-Tree and Virtual Coordinate basedRouting，MTVCR)。MTVCR策略的特點在于可在保證可靠交付的同