论文部分内容阅读
随着物联网概念的提出，人们逐渐就将目光聚焦在IoTs的关键技术上，经过深入的研究，越来越多的学者认为只有通过IP技术完成对物的全球唯一标识，才能实现真正意义上的物联网。物联网感知层通过LR_WPAN实现对底层数据的全面感知和提取，所以需要将IP技术引入LR_WPAN中。而LR_WPAN使用的是IEEE802.15.4网络协议与IP网络协议异构不兼容，所以要实现真正意义上的物联网就必须对两种网络技术进行融合，亦即完成LR_WPAN网络的IP化问题。6LoWPAN就是这样一种技术，它支持IPv6数据包在使用IEEE802.15.4协议的LR_WPAN网络上传输，通过适配作用将物联网的感知层与网络层的差异性进行屏蔽。目前，6LoWPAN工作组已经制定八项规范，对整个6LoWPAN技术在协议架构、分片重组、报头压缩、轻协议路由上都提出了一定的技术标准。但是，6LoWPAN概念相对较新，上述针对其的各种研究都处于技术初探阶段，尤其是在地址配置、报头压缩、路由等方面的研究尚存不足，亟待改进与完善。因此，本文就6LoWPAN无状态寻址及报头压缩方案进行研究，以下是主要工作内容：首先，论文对现有IPv6的各种寻址技术进行分析与研究得出以下结论：1.相对有状态地址机制，无状态寻址机制更加适用于基于物联网的6LoWPAN；2.地址冲突检测时，相对于被动检测方案，主动冲突检测更加利于大规模物联网环境；3.面对底层使用LR_WPAN的6LoWPAN网络，基于簇首的节点地址分配机制更具优势。基于上述研究，综合上述三种寻址方案类型，本文提出一种面向物联网的6LoWPAN寻址方案，它使用分簇树状层次地址机制，通过簇首节点对地址进行分配，并采用主动冲突检测方案及无状态地址机制寻址。然后，论文对已有6LoWPAN的报头压缩方案进行深入的研究，经分析后得出以下结论：1. LoWPAN_HC1只适用于本地链路间通信的报头压缩，在该种情形下其压缩效率高，系统简单灵活，但应用范围有限；2. LoWPAN_IPHC规定了多播地址的处理办法，考虑到大规模物联网中有状态地址通信的可能性，支持非本地链路间通信的报头压缩，但LoWPAN_IPHC系统复杂度高，在处理本地链路通信时没有LoWPAN_HC1方案灵活。针对上述研究发现的问题，论文提出一种名为LoWPAN_HC的改进压缩方案，该方案旨在将两种方案的优势进行整合互补。改进方案通过对现有方案中部分冗余字段进行替换，通过加入新的控制字段实现对上述两种报头方案的灵活选择，实现更为高效的报头压缩。最后，论文针对面向物联网的6LoWPAN寻址及报头压缩研究进行仿真分析。1.对分簇树状层次地址方案进行仿真，通过对地址配置耗时和数据包开销两个指标进行比对分析，证明方案的有效性；2.对改进的LoWPAN_HC方案进行仿真，通过对系统吞吐量指标进行比对分析，证明方案的优越性能；3.对面向物联网的6LoWPAN寻址及报头压缩方案进行仿真，通过对系统能耗指标进行分析，证明方案的可行性。