6LoWPAN协议的研究及在嵌入式RTOS上的实现

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6LoWPAN即IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network,是低速无线个域网的标准,其目标是将IPv6协议能够运行到基于IEEE802.15.4网络的无线个域网中。到目前为止,IP协议仍然不能应用在无线个域网中,因为在基于IEEE802.15.4标准的无线个域网中,链路层最大帧的的容量是127个字节,因此无论是IP协议的报头大小还是报文大小相对无线个域网来说都是不可接受的,6LoWPAN技术的提出正是解决如何将IP协议应用到无线个域网中,6LoWPAN技术通过包头压缩、分片重组等方式,解决IP协议包头过大和协议地址字段过长的问题,使得IP协议能够应用到无线个域网中去。6LoWPAN技术和嵌入式RTOS结合的优势在于可以实现一个应用平台,使得相关的应用能够在此平台上易于实现。首先,嵌入式RTOS上可以独立运行TCP/IP协议栈直接与互联网进行通信,实现无线个域网和互联网的无缝连接。其次,与6LoWPAN技术相结合的嵌入式RTOS运行在网关节点上,可以实现对无线个域网的管理和监测,网关节点一般采用电源供电,而无线节点一般采用电池续航,并且其内存和CPU主频等硬件条件都决定了电池供电的无线节点难以完成此工作。再次,网关功能的可扩展性取得很大提升,能够实现复杂应用,如对无线传感器网络收集到的数据进行及时处理,并进行决策等功能。本文在深入学习6LoWPAN及其相关技术的基础上,提出了合理的系统方案,将编写的6LoWPAN适配层与支持IPv6的协议栈进行结合,并最终在aCoral操作系统上实现了支持6LoWPAN的网络功能。本文完成的主要工作有:设计合理的系统方案,编写6LoWPAN适配层,编写相关驱动程序,在aCoral操作系统上完成系统实现,进行相关的测试。经测试,各个模块能够正确、稳定的工作,并对系统的整体实现进行严格的测试,通过对接收报文逐层进行分析,确保从IEEE802.15.4底层网络接收到的报文是经过6LoWPAN适配层正确处理的,并利用合理的测试方案,测试了在应用层进行通信的正确性,进而完成了本文的目标,在aCoral操作系统实现了支持6LoWPAN的网络功能。
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