基于IPv6的无线传感器网络低能耗网络协议的研究

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随着通信技术、嵌入式技术和微电子技术的不断发展,以及科研工作者们对物联网技术的深入研究,作为物联网关键组成部分的无线传感器网络迎来了新的发展机遇和挑战。以IEEE802.15.4的物理层和MAC层为底层的无线传感器网络,以其低成本、低功耗、高密集度的特点,已成功地运用于电网、医疗、建筑、公路等各种领域。然而只有实现了传感器网络的IP化,才能从真正意义上实现将所有物体通过互联网连接起来的目标。由于IPv4的地址资源有限,所以将IPv6技术与IEEE802.15.4技术结合起来,已经成为大势所趋。
　　6LoWPAN是将IPv6技术与IEEE802.15.4技术融合的较为成功的模型。但由于6LoWPAN的理论尚处于研究的初始阶段,模型的技术细节和可实现性等方面还存在一定的问题。本文主要介绍了6LoWPAN技术的协议栈结构、报文格式、分片和重装、报头压缩、路由方法等关键技术。并对6LoWPAN技术的报文格式、报头压缩方法、节能路由算法等方面进行了研究和改进。
　　在报头压缩方面,为了更好的将6LoWPAN技术应用于无线传感器网络,本文提出了改进的6LoWPAN报头压缩算,分别在MAC层报头压缩算法、适配层报头压缩算法、IPv6报头压缩算法三方面进行了改进。本文利用OPNET软件搭建仿真平台,经仿真验证,该算法降低了网络能耗,延长了网络生存时间,同时也降低了网络的丢包率和平均时延。
　　同时,本文分析了6LoWPAN方案中提出的LOAD路由协议以及HiLow路由协议各自存在的问题。本文基于延长网络生存时间的原则,提出了LEACH-FD分簇路由算法,并将其引入到6LoWPAN网络中。该算法从最优簇首数、最佳簇首轮换时间间隔、以及不等分簇三方面做了详细的研究。仿真结果显示,LEACH-FD分簇路由算法无论应用于监测环境下还是非监测环境下均表现出较好的节能性能,均延长了网络的存活时间。

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作者
杨晓桐;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科信息与通信工程
授予学位硕士
导师姓名顾学迈;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类通信规程、通信协议;
关键词
无线传感器网络; IPv6技术; 协议栈结构; 报文格式; 报头压缩; 路由方法;

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