无线传感器网络的研究_设计与实现new

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1、◆技术交流◆2010年4月第2期无线传感器网络的研究、设计与实现尹凤敏，金文锋（中国联合网络通信有限公司哈尔滨市分公司，哈尔滨150001）摘要：基于IPv6OverIEEE802.15.4协议，实现了一个IPWSN原型系统。介绍了IPv6OverIEEE802.15.4的IP/UDP信息头压缩处理、分段机制和方法，阐述了IPv6OverIEEE802.15.4支持IPv6高层机制的低层机制实现，介绍并分析了WSN体系结构，以及IPWSN原型系统的测试结果。关键词：无线传感器网络；IPv6OverIEEE802.15.4；IPv6信

2、息头；多协议网关中图分类号：TP212文献标志码：B文章编号：1672-6200（2010）02-0046-041概述题需要解决。（1）IPv6OverIEEE802.15.4标准还没有成熟的协议软件。无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）（2）因为IEEE802.15.4的特点，需要考虑实现Mesh路由机是目前在国际范围非常活跃的技术领域之一，它是集信息采制，但采用移动自组织网络的协议，如AODV、DYMO，不符合集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统。无线传WSN网络对功耗、传输速率方面的要

3、求。感器网络有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市（3）需要完成支持IPv6的功能，如无状态自动配置、邻居发管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域现机制。目前还没有文献说明完全支持IPv6的核心机制。远程控制等许多重要领域都有实用价值，已经引起了许多国家（4）无线传感器网络由于无线、电源的特点，拓扑结构、链学术界和工业界的高度重视，认为是能对21世纪产生巨大影响路经常变化，因此需要自适应的网络管理系统和机制，目前还没有的技术之一。这样的研究成果和文献。无线传感器网络低层协议采用IEEE802.15.4标准，是

4、符本文设计和实现了一个基于TinyOS操作系统的IPv6Over合低速无线个人区域网（LR-WPAN）要求的低层协议。链路IEEE802.15.4协议的IPWSN原型系统。IPWSN原型系统是一层以上采用专用的网络协议如ZIGBEE等。专用协议的优势是个用CrossBow公司的MicaZ节点和PC服务器实现的IPv6Over较为符合LR-WPAN低功耗、低成本、低速率传输要求。但WSN原型系统，测试结果表明IPv6OverIEEE802.15.4协议完这些专用协议兼容性弱、扩展性差。目前，各种基础设施和设全支持IP/UDPv6协议、

5、支持IPv6的核心机制，具备实现一个备采用IP协议。那么如何将无线传感器网络纳入IP体系，是目完整的IPWSN系统的基本功能。下面重点介绍IPv6OverIEEE前无线传感器网络发展最为关键的问题之一。国际组织IETF802.15.4协议的信息头处理机制和方法，然后阐述IPv6Over6LOWPAN工作组正在制定各种规范，推进IPWSN的标准IEEE802.15.4协议支持IPv6无状态自动配置、轻线程邻居发现和化。组播的具体实现和支持机制，并就WSN体系结构作进一步的分析虽然IPv6OverIEEE802.15.4标准已经制定，但

6、还有如下问和研究。46CommunicationsManagementandTechnology第2期尹凤敏，等：无线传感器网络的研究、设计与实现◆技术交流◆2IPv6OverIEEE802.15.4协议的信息头处理机因为IEEE802.15.4支持广播机制，因此可以实现所有节点的制组播功能。但是任何一件事情需要唤醒全部节点来处理，不符合无线传感器网络低能量、低速率的特点。因为要求实现的支持IPv6协如何在IEEE802.15.4协议上传输IPv6、ICMPv6协议是IPv6议的组播机制，一方面必须符合无线传感器网络特点，另一方面必

7、OverIEEE802.15.4协议（工作组简称为6LoWPAN协议）最核心须具有组播机制的普通性。的工作。首先要解决的问题是简化信息头，其次是支持IPv6协议的基于LoWPAN的特点，我们设计和实现了一种低能耗低带宽高层机制如无状态自动配置、邻居发现和组播等。最后一个非常关的IPv6OverIEEE802.15.4组播机制：键的问题是降低能量消耗。（1）当一个RFD/FFD节点需要组播消息时，首先向链路上IEEE802.15.4协议最大传输单元（MTU）为127字节，而的协调器发送消息。如果协调器能够回答，则直接送回答信息给节IP

8、v6的信息头为40字节，ICMP协议信息头为8字节，UDP信息头点；为8字节，TCP信息头为20字节。因此必须简化IP协议的信息头字（2）如果协调器无法回答信息，则协调器将消息转发给PAN节，最为关键的是简化IPv6信息头。网络内的网