基于IPv6的物联网应用平台研究
IPv6是互联网通信发展的必然趋势,必定能够逐步取代IPv4成为新一代的IP通信标准.而近几年物联网的兴起,对普通传感器节点对接入互联网提出了新的要求.由于过去传统的IP协议栈并不适用于资源和能量受限的无线传感器节点.因此,一系列为物联网专门设计的协议应运而生.在这些协议当中,6Lo WPAN是实现IPv6网络和无线传感器网络互联的最佳协议栈;RPL是专门为低功耗有损网络设计的路由协议;CoAP作为轻量级的应用层协议,可有效降低节点功耗,延长电池使用寿命.虽然目前这些协议还在进一步制定和完善当中,但今后必将成为物联网标准的一部分.本课题的研究重点就是将上述协议运用到实际当中,以实物的形式展示上述协议的使用方法和实际效果,设计并实现一种符合未来发展方向的物联网应用平台.本文在深入研究IPv6和相关协议标准的基础之上,参考物联网应用模型,采用了一种端到端的网络架构,设计了一种包括节点和网关两部分的物联网应用平台.本课题的软硬件设计尽量满足通用性和可扩展性原则,以便适应更多应用场景和今后改进升级.节点可连接多种传感器和控制器,能够实现信息感知和智能控制等功能.硬件以STM32F103(内含Contiki OS)为主控制器,采用802.15.4无线模块进行数据收发,并预留多种总线IO,方便扩展其他传感器和控制器.软件借助开源操作系统Contiki所提供的RPL和6LoWPAN协议栈,实现了IPv6网络通信,并开发了基于CoAP协议的简单网络应用程序.网关为无线网络中的节点分配前缀,并支持路由选择,和有线网络通过IPv6协议进行通信,从而沟通有线网络和无线网络,起到数据转发存储的作用.考虑到应用环境的多样性和复杂性,决定采用嵌入式全功能的IPv6物联网网关.设计以ARM-A8核CPU+嵌入式LINUX操作系统为主体的物联网网关软件和硬件结构.最后,对系统进行一系列测试,分析了本系统的性能指标,提出了在特定场合下应用应注意的事项,指出了进一步改进和优化的方向.
- 作者：
- 吴勃辰
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 计算机技术(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 周越
- 中图分类号：
- TP391.44；TN929.5
- 关键词：
- 物联网；6LoWPAN；网关；Contiki；CoAP
- Internet of Things； 6LoWPAN； Gateway； Contiki； CoAP