基于树莓派CM4和CC2530的6LoWPAN网络的设计与实现

为了解决无线传感网络(WSN)与IPv6网络的互联互通的问题,提出了一种基于树莓派CM4和CC2530微处理器的6LoWPAN网络的设计方案,并实现了以CC2530为主控芯片的6LoWPAN无线网络终端节点的软硬件设计,以及以树莓派CM4和CC2530微处理器构成的完整边缘路由的软硬件设计,同时,依此搭建了IPv6网络与6LoWPAN网络测试平台,实现了相应的通信功能并验证了方案的可行性。

6LoWPAN网络服务模型研究与实现

提出了一种6LoWPAN网络服务模型,有效地避免了由于传感器节点处于休眠状态所引起的服务失败等问题。通过本模型,互联网用户可以选择自己感兴趣的网络服务组合,避免了冗余数据的传输和处理,降低了网络服务消耗的能量,缩短了网络服务延迟时间。从理论及仿真角度对本模型与现有模型的性能参数进行了分析比较,分析数据证明此模型的性能要优于现有模型。

基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统设计

在智慧校园网络中,监控系统无法准确捕获异常人员信息,是造成公共安全事件的主要原因;为提高智慧校园公共安全性,设计基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统;建立6LoWPAN网络,并在其中规范协议栈堆叠形式,完成基于6LoWPAN的智慧校园监控协议栈开发;利用6LoWPAN协议栈,划分功能性模块,以此为基础,建立人员信息采集模块、环境监测模块、门禁控制模块之间的连接关系,实现异常监控系统的应用部件设计;采用监控系统上位机节点,设置各级部件结构的模块运行条件,并联合相关应用部件,实现基于6LoWPAN的智慧校园公共安全异常监控系统设计;实验结果表明,在同一帧图像中,设计系统可以全部提取异常人员信息,且不会出现错误提取的情况,监控准确率高达100%,能够有效提高智慧校园公共安全性和异常监控准确性。

6LoWPAN嵌套移动网络路由优化方案

提出一种6LoWPAN嵌套移动网络路由优化方案,在此方案中,6LoWPAN移动网络节点无须经过家乡代理也无须建立隧道即可与通信节点通信,节省了数据传输开销,缩短了数据传输延迟。提出了移动路由器转交地址的分层结构,根据此分层结构,提出了基于最短路径的移动路由器转交地址配置算法,缩短了数据传输延迟。从理论和仿真两个角度对所提出的路由优化方案的路由优化开销、路由延迟及路由代价等性能参数进行了比较分析,分析结果验证了本方案的有效性和高效性。

6LoWPAN无线传感器网络路由研究

本文提出一种6LoWPAN无线传感器网络路由方案,本路由方案在链路层实现,中间节点只需处理链路帧头即可实现路由转发,可降低传感器节点功耗,缩短路由延迟时间。本方案实现了本地路由修复,从而达到最小范围的路由路径修复。对所提路由方案的性能参数进行分析,分析结果验证了本路由方案能够有效缩短路由时间及减少路由代价。

6LoWPAN无线传感器网络移动管理方案

提出了一种跨层的6LoWPAN无线传感器网络移动管理方案。首先提出了6LoWPAN网络体系结构,基于该体系结构,提出了一种跨层的移动切换算法。在此算法中,网络层移动切换与链路层移动切换同时进行,在三层切换过程中,移动节点无须转交地址配置,也无须参与网络层的移动切换过程,且无须参与移动切换过程,在二层切换过程中,移动节点无须扫描所有信道,通过获取的信道信息直接进行二层切换,因此降低了切换延迟、丢包率和切换代价。

一种6LoWPAN无线传感器网络移动协议

提出了一种6LoWPAN无线传感器网络移动协议。此协议提出了6LoWPAN网络体系结构,以及6LoWPAN网络地址分层结构及地址配置算法。基于提出的6LoWPAN网络体系结构,提出了6LoWPAN网络内与网络之间的移动切换协议。在移动过程中,移动节点无须转交地址,即移动切换过程无须为移动节点配置转交地址,也无须进行转交地址注册,因此降低了移动切换代价和延迟。从理论和仿真两个角度对MIPv6、Inter-MARIO及本协议的移动切换代价、移动切换延迟、丢包率等性能参数进行了分析比较,分析结果表明本协议的移动切换代价更小、移动切换延迟更短、丢包率更低。

基于簇树的6LoWPAN无线传感器网络构建方案

提出了基于簇树的6LoWPAN无线传感器网络构建方案,此方案提出以簇内节点数量为度量参数的簇生成算法,在簇生成算法中,总是簇内节点总数最多的簇首节点首先发起簇的生成过程,因此实现了簇首节点数量最小化。此外,本方案还提出了簇首节点及簇关联节点移动或失效时的簇及簇树的修复算法,即基于簇内节点的权值选举新的簇首节点或簇关联节点,以维护簇或簇树的拓扑结构,确保IPv6地址配置和路由的连续性及正确性。对本方案进行了性能分析,分析结果验证了其构建的网络结构稳定性更强,路由功耗更低。

基于信标帧的6LoWPAN无线传感器网络构建机制

使用IEEE 802.15.4设备时需要一种开放的网络层标准以实现互连互通。为此,通过分析IEEE 802.15.4的特性和IPv6协议,选择IPv6作为IEEE 802.15.4网络层标准,建立基于6LoWPAN的无线传感器网络体系结构,并提出基于信标帧的6LoWPAN无线传感器网络构建机制。该构建机制包括地址配置、网内路由算法和网间路由算法。当网间路由时,节点从应用层发送数据到关联节点,关联节点通过适配层的分片重组对传输的数据包进行精简,并将其以数据帧的方式在网络传输,到达目的节点时进行解封装后还原所需数据包。仿真结果表明,相比LOAD机制,该机制能够减少网络构建开销。

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。

基于6LoWPAN的校园仪器设备监控系统

针对校园仪器设备管理中"数量众多、地点分散、管理手段落后、利用效率低"的现状,结合6LoWPAN无线传感器技术,设计并实现一种基于无线传感器网络的校园仪器设备监控系统。采用CC2538片上系统,通过电流传感器、温湿度传感器获取电流和温湿度信息,利用6LoWPAN边缘路由器传输到远程数据服务器,并提出一种根据电流信息判别设备运行状态的方法,实现对校园仪器设备运行状态的实时监控、记录历史数据和统计分析。系统测试表明,该系统能够满足对校园仪器设备运行状态、运行环境信息的远程监控,有助于实现校园仪器设备精细化管理,提供辅助决策支持。