基于6LoWPAN的嵌入式多网关系统设计与实现

6Lo WPAN是一种在IEEE802.15.4标准基础上IP化实现无线传感器网络的技术。在现有单目的导向的有向无环图(DODAG)环路由协议标准下,存在围绕单边界路由器的网络拥塞和能耗问题。设计了一种嵌入式6Lo WPAN多网关协议和系统,嵌入式网关节点具备双模通信功能,可实现无线传感网(WSN)和固定IPv6网络的物理连接,双模网关通过固网建立与6Lo WPAN根边界路由器之间的IP隧道来实现上下行路由。通过对现有6Lo WPAN协议标准的补充和优化,使双模节点具有网内和网际路由能力,从而实现多网关架构和多径路由功能。优化的多点互通拓扑位置和流量分担算法实现上下行链路的有效负载平衡,也减小了节点多跳路由能耗。通过对多网关平台进行实验测试,并与单网关系统对比测试,结果表明该方案不仅实现了6Lo WPAN在以太网的多点接入,降低了网络内数据传输时延和丢包率,并且提升了网络整体吞吐量。

基于6LoWPAN多网关系统的网关部署算法

在6LoWPAN的DODAG网络路由拓扑中增加多网关功能和协议,有利于整个网络网际容量的提升以及节点能耗和负载的降低。以网关负载均衡为目标,同时考虑剩余能量和链路质量因素,提出一种适合于6LoWPAN网络的多网关部署算法。根据树型拓扑网络的负载累加特性,执行部署算法搜索候选网关并确定网关位置。仿真实验结果表明,该算法能够以与同等算法接近的网关数量实现较好的网关负载均衡。