物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址技術研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)終端包含了人們生活和生產(chǎn)領域中的各種物品與設備，其數(shù)量龐大，種類多樣。如何將任意物品或者設備按某種編碼方式接入物聯(lián)網(wǎng)，如何實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中任意物品及設備的尋址以建立通訊連接，是建設物聯(lián)網(wǎng)必須解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)尋址技術作為物聯(lián)網(wǎng)核心技術之一，在物品與設備以特定方式接入互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中任意終端準確、高效、安全的尋址，對它的研究和實踐將從真正意義上構建一個互聯(lián)互通的泛在網(wǎng)絡。
　　本文以物聯(lián)網(wǎng)通信為應用背景，以實現(xiàn)統(tǒng)一高效

2、的尋址系統(tǒng)為研究目標，從物聯(lián)網(wǎng)資源尋址模型、終端編碼機制、組網(wǎng)及路由機制以及實現(xiàn)異構網(wǎng)絡的端到端尋址這四個方面對物聯(lián)網(wǎng)IP尋址技術展開研究，其主要創(chuàng)新工作如下：
　?。?）針對物聯(lián)網(wǎng)終端的多樣性及編碼異構問題，構建了一種物聯(lián)網(wǎng)終端資源迭代尋址模型，提出一種物聯(lián)網(wǎng)輕量級IPv6尋址方法。
　　物聯(lián)網(wǎng)終端中存在多種物品編碼方式，以及異構的感知設備，控制設備網(wǎng)絡，造成物聯(lián)網(wǎng)孤島式的應用模式。針對這一問題，本文對物聯(lián)網(wǎng)尋址特性進行了

3、研究與分析，構建了物聯(lián)網(wǎng)終端資源迭代尋址模型；同時設計了基于IPv6的輕量級編碼尋址機制，通過定義虛擬域的方式實現(xiàn)了基于IPv6編碼的物聯(lián)網(wǎng)終端統(tǒng)一尋址。
　?。?）針對物聯(lián)網(wǎng)終端地址配置多樣性問題，將感知網(wǎng)絡拓撲模型化，提出一種物聯(lián)網(wǎng)終端IPv6地址配置方法。
　　對于低功耗有損網(wǎng)絡，IPv6地址的數(shù)量及無狀態(tài)配置機制滿足了物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量龐大和傳感器網(wǎng)絡的自組織配置需求。針對這一問題，本文提出一種基于感知網(wǎng)絡拓撲模型化的物

4、聯(lián)網(wǎng)終端IPv6地址配置方法。該方法將物聯(lián)網(wǎng)典型應用網(wǎng)絡架構與終端通信需求和IPv6的地址類型相結合，在現(xiàn)有成熟IPv6地址配置基礎上，給出相應基礎網(wǎng)絡架構與混合式網(wǎng)絡架構的物聯(lián)網(wǎng)終端地址配置方法。該套機制切合了輕量級IPv6數(shù)據(jù)包通信的首部壓縮機制要求，降低了節(jié)點在地址配置過程中的存儲資源與能量資源消耗，對實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一輕量級IP尋址奠定了基礎。
　　（3）針對物聯(lián)網(wǎng)終端IPv6尋址過程中，首部壓縮機制中存在的上下文管理問題，提

5、出一種地址前綴自適應配置與上下文表動態(tài)分發(fā)與同步方法。
　　為解決數(shù)據(jù)包首部壓縮機制中的上下文管理問題，本文提出一種基于6LoWPAN_IPHC的上下文動態(tài)管理機制。該機制包含了地址前綴自適應配置方法及上下文動態(tài)分發(fā)與多源同步方法，其中地址前綴自適應配置機制免除了人工配置的麻煩，適合在低功耗的有損網(wǎng)絡中運行。同時，網(wǎng)關節(jié)點能夠根據(jù)網(wǎng)絡流量計算出地址前綴使用最為頻繁的主機，將這些主機的地址前綴優(yōu)先寫入上下文表中，提高了整個網(wǎng)絡的壓縮

6、率。上下文動態(tài)分發(fā)與多源同步方法詳細設計了上下文消息在全網(wǎng)節(jié)點中的更新與同步機制，并將這一機制應用到擴展LoWPAN域中，保證了上下文表在擴展域中的一致性。
　?。?）針對異構網(wǎng)絡之間的尋址問題，提出一種基于虛擬網(wǎng)絡驅動的邊界網(wǎng)關設計方法，搭建了物聯(lián)網(wǎng)輕量級IPv6尋址系統(tǒng)，實現(xiàn)了感知網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通。
　　為實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點與互聯(lián)網(wǎng)IPv6主機的端到端尋址，本文給出了無線傳感器網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的輕量級IP尋址方法，提出

7、一種基于虛擬網(wǎng)絡驅動的6LoWPAN邊界網(wǎng)關的設計方法。通過一臺PC機與6LoWPAN適配器相連接的方式，將6LoWPAN適配層功能封裝在PC機上的虛擬網(wǎng)絡適配驅動中，降低了修改PC機內核的復雜度，同時避免了網(wǎng)關處的協(xié)議轉換，保證了異構網(wǎng)絡之間的通信質量，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址系統(tǒng)。
　　結合以上四項主要研究內容，本文從模型構建、關鍵技術以及系統(tǒng)實現(xiàn)等角度對物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址機制進行了探索與研究。本文所提出的基于IPv6的物