基于6LoWPAN的无线传感器网络网关的设计与制作

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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为21世纪的关键技术之一,得到了广泛的研究与应用。无线传感器网络在医疗、农业、环境监测和智能计量等许多应用场景中发挥着越来越重要的作用。作为一种低速率,低功耗的协议,IEEE 802.15.4在无线传感器网络领域引起了国内外学术界和工业界的广泛关注。显然,无线传感器网络集成到因特网后将在物联网的发展中扮演重要角色,无线传感器网络的潜力也将会得到充分释放。6LoWPAN被视为实现无线传感器网络与互联网连接的理想技术之一,是构建物联网的关键所在。本文主要工作是设计并实现的一个完整的6LoWPAN监测系统,此系统可以应用于智能家居、温室大棚、环境监测、物流监控、医疗健康等。本文首先对6LoWPAN体系架构做了简单介绍,之后在了解了无线传感器网络和6LoWPAN相关理论的基础上,通过对无线传感器网络网络拓扑分析,结合6LoWPAN协议栈模型,提出了本课题研究的基于6LoWPAN的无线监测系统的架构。系统采取现场监测区、6LoWPAN网关、监测系统三层架构构成。现场检测区采用ZigBee技术搭建无线传感器网络,节点与节点之间通过组建网状网络拓扑实现网络内部的通信。6LoWPAN网关由STM32配合W6100实现。STM32作为主机通过SPI接口发送数据和命令信息,W6100作为以太网协议栈芯片实现与因特网的互联。监控中心采用功能强大的串口工具ScriptCommunicator实现数据的收发。在论文的最后,通过用抓包工具抓包,分析节点信息的传输路径来构建出网络拓扑。通过PING命令来测试以太网模块通过DHCP获取的IPv6地址的连通性。并搭建整个系统对系统进行了功能测试。测试结果显示,无线监测系统满足设计要求和预期的功能,很好的实现了信息的收集、传输和显示。系统具有无线化、小型化、高效化以及成本低等优点,具有一定的应用价值和现实意义。
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