基于ipv6无线传感器网络边界路由器设计方案

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1、基于IPv6无线传感器网络边界路由器设计方案摘要：基于IPv6技术的无线传感器网络是一门新兴的网络技术，人们对它的研究尚处于起步阶段。在此主要论述IPv6技术在无线传感器网组网应用，对使用无线与有线相结合的通信方法，通信协议和算法的研究，使得视频监控系统信号，通信系统信号以及检测系统信号在同一个通信平台上互不干涉的平稳的传输信息。就IPv6无线传感器网络与现有网络的互联互通方式，关键技术和算法等方面进行概述。关键词：无线传感网络；IPv6技术；通用接口；关键技术中图分类号：TP212.9本文针对无线传感器网络与IPv6网络互联，在分析

2、现有接入方式不足的基础上提出了一种基于IPv6的无线传感器网络边界路由器的设计方案。方案主要阐述了边界路由器的硬件和软件设计的实现，重点介绍了基于IPv6的无线传感器网络协议栈适配层的设计。通过数据包分片与重组机制以及报头压缩机制，协议栈适配层实现了IPv6数据包在IEEE802.15.4链路中的传输。实验结果表明，该设计方案实现了无线传感器网络与IPv6网络的无缝融合，数据传输稳定可靠，具有实用性的应用价值。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)近年来发展迅速，在环境保护、工业设备监控、医疗监护、农田监

3、测、智能家居、市政交通管理、军事侦察等领域具有广阔的应用前景。无线传感器网络的诸多应用都需要远程用户能够方便地对无线传感器网络资源进行访问、控制和使用。TCP/IP的广泛应用已经使其成为事实上的协议标准，加之IPv6的诸多优良特性，都使得实现无线传感器网络与IPv6网络的互联与融合是当前最现实的选择。目前，无线传感器网络与IPv6网络互联主要有网关接入和直接接入两种方式。其中，网关接入是指利用网关在无线传感器网络和IP网络之间进行协议转换，实现数据的转发任务，但是网关接入还存在着网络结构复杂、成本较高等诸多问题；直接接入方式是指在无线

4、传感器网络节点直接运行IPv6协议，能够实现无线传感器网络和Internet网络的无缝融合。无线传感器网络是低速率、低功耗的资源受限网络，在无线传感器节点上并不适合直接运行标准IPv6协议。本文提出了一种基于JN5148模块的无线传感器网络边界路由器的设计方案，该方案能够实现无线传感器网络与IPv6网络的无缝融合，并通过实际测试证明了该方案的可行性。1边界路由器硬件设计边界路由器硬件包括射频模块、处理器模块和电源模块等部分。其中，射频模块负责IEEE802.15.4数据帧的收发;处理器模块负责解析收到的数据帧，选择路径后进行转发处理；

5、电源模块负责对其他模块供电。1.1射频模块目前，无线传感器网络领域面向不同应用的协议栈众多，其中绝大部分协议栈都把IEEE802.15.4作为物理层和数据链路层的无线通信标准。支持IEEE802.15.4的射频模块主要有Jennie公司的JN5148、Ember250、MC13192.TI公司的CC2430和Digi公司的XBEE模块。其中，JN5148模块将射频芯片与处理器集成一体，内置了IEEE802.15.4协议，不需要自行设计无线射频天线接口，开发成本较低，本文设计中选用Jennie公司的JN5148模块作为边界路由器的处理器

6、和射频模块。JN5148模块集成了基于OpenRISC核的32位RISC处理器,拥有完全兼容2.4GHzIEEE802.15.4标准的无线收发器,128KB的RAM运行应用程序，512KB的FLASH能够满足包括存储应用程序在内的大部分需求。1.2串行通信接口设计无线传感器网络数据流量较小，对网络带宽要求不高，因此边界路由器与Internet网络之间可以采用UART串行总线连接。目前，各种网络设备中普遍应用USB接口，可以使用转换电路将USB接口转换为UART串行总线接口，本文选择FTDI232R芯片完成电平匹配和接口转换，FTDI2

7、32R是一款可编程的USB接口转UART接口的集成芯片，具有3.3V电压输出，可编程显示数据收发状态。2边界路由器软件设计2.1协议栈框架设计无线传感器网络协议栈是无线传感器网络软件设计的核心，是无线传感器网络组网、节点与边界路由器以及节点与节点之间数据通信的基础。为了满足无线传感器网络全IP互联，需要精简IPv6协议以及实现IPv6数据帧在IEEE802.15.4帧中传输。本文设计的边界路由器采用基于IPv6的无线传感器网络协议栈。协议栈框架。IEEE802.15.4物理层主要负责启动和关闭射频收发器、能量检测与信道扫描、清除信道评

8、估以及无线电波信号的调制和解调等工作。IEEE802.15.4MAC层主要完成信道接入、链路的连接及断开以及数据通信的差错及流量控制等工作。轻量级操作系统Contiki负责协议栈各层任务调度及管理，保证协议栈工作的实时性