基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，包括感知节点、6LoWPAN网关和IPv6主机，其中6LoWPAN网关包括6LoWPAN适配器、网络适配驱动模块和Linux内核，感知节点与6LoWPAN适配器连接，6LoWPAN适配器与网络适配驱动模块连接，网络适配驱动模块与Linux内核连接，Linux内核与IPv6主机连接；6LoWPAN适配器用于接收、解析以及转发源自感知节点的数据包；网络适配驱动模块用于6LoWPAN功能的封装；Linux内核用于处理IPv6网络层及其以上的协议。该6LoWPAN网关具有高传输速度以及低丢包率，相对于Linux内核，其实现难度很低。

【技术实现步骤摘要】
基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统
本专利技术属于物联网IP寻址
，尤其涉及一种基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统。
技术介绍
物联网IP寻址技术依托6LoWPAN(IPv6overLow-PowerWirelessPersonalAreaNetworks)协议和Contiki操作系统的快速进步为实现无线传感器网络和互联网之间的双向通信成为可能。物联网终端包括了各种各样的设备，怎样把其依照某种编码形式接入物联网以及完成他们之间的寻址构建通讯是亟待解决的问题。物联网寻址技术作为其核心技术之一，设备以某种特定形式连入互联网的前提下，从而完成物联网中任何终端精确及高效率的寻址。
技术实现思路
针对目前异构网络之间的寻址问题，本专利技术提出了一种基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，其不仅具有高的传输速度以及低的丢包率，而且相对于Linux内核的实现方式其实现难度大大降低。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，包括感知节点、6LoWPAN网关和IPv6主机，其中所述6LoWPAN网关包括6LoWPAN适配器、网络适配驱动模块和Linux内核，所述感知节点与所述6LoWPAN适配器连接，所述6LoWPAN适配器与所述网络适配驱动模块连接，所述网络适配驱动模块与所述Linux内核连接，所述Linux内核与所述IPv6主机连接；所述6LoWPAN适配器用于接收、解析以及转发源自所述感知节点的数据包；所述网络适配驱动模块用于6LoWPAN功能的封装；所述Linux内核用于处理IPv6网络层及其以上的协议。较佳的，所述6LoWPAN适配器包括802.15.4驱动器、USB串口驱动模块和用于保存数据帧的Packetbuf-6c模块，其中所述802.15.4驱动器包括依次连接的MAC驱动器、RDC驱动器和RADIO驱动器，所述感知节点与所述RADIO驱动器连接，所述MAC驱动器通过所述USB串口驱动模块与PC机相互通讯，所述USB串口驱动模块和所述802.15.4驱动器分别与所述Packetbuf-6c模块读写连接。较佳的，所述PC机配置有Packetbuf-gw模块，所述USB串口驱动模块分别与所述Packetbuf-6c模块和所述Packetbuf-gw模块读写连接。较佳的，所述Packetbuf-6c模块和所述Packetbuf-gw模块的构造以及大小相同。较佳的，所述网络适配驱动模块包括Packetbuf-gw模块、USB串口驱动模块和6LoWPAN控制器，所述6LoWPAN适配器通过所述USB串口驱动模块与所述6LoWPAN控制器连接，所述USB串口驱动模块与所述Packetbuf-gw模块读写连接；所述6LoWPAN控制器分别与所述Packetbuf-gw模块和SK_Buffer模块读写连接，用于匹配和交换所述Packetbuf-gw模块和所述SK_buffer模块之间的数据；TCP/IP协议栈与所述SK_Buffer模块读写连接，位于所述Linux内核的EthernetMAC/PHY与所述IPv6主机连接。较佳的，所述6LoWPAN适配器配置Contiki操作系统。较佳的，所述6LoWPAN适配器采用IEEE802.15.4收发设备。较佳的，所述Linux内核配置于PC机上。较佳的，所述网络适配驱动模块配置于PC机上。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术提出的6LoWPAN网关把气适配层功能封装于PC机上的虚拟网络适配驱动中，很大程度上缩小了改变PC机内核的繁杂程度；本专利技术运用IEEE802.15.4收发设备当做6LoWPAN适配器，同时配置Contiki操作系统，可完成IEEE802.15.4数据包的接收以及发送，随之把其传送至网络适配驱动模块完成处理；本专利技术提出的基于虚拟网络驱动的6LoWPAN网关具有相对很高的传输速率以及很低的丢包率，相对于Linux内核的实现形式其完成难度在很大程度上降低了。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的感知节点经过6LoWPAN网关和互联网主机的基本交互流程图；图2为本专利技术的感知节点和IPv6主机之间的协议栈通讯流程图；图3为本专利技术的6LoWPAN网关的结构框图；图4为本专利技术的6LoWPAN适配器的结构框图；图5为本专利技术的6LoWPAN适配器和PC机接口的连接图；图6为本专利技术的网络适配驱动模块及其接口的结构框图；图7为本专利技术的不同网关的数据包传输速率对比图；图8为本专利技术的不同网关的数据包丢包率对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。如图1所示，感知节点经过6LoWPAN网关和互联网主机的基本交互流程包括两个阶段：网络初始化阶段和数据传输阶段。感知节点发送路由请求信息至6LoWPAN网关，然后其把包括上下文信息的路由回复消息发送至请求节点。感知节点发送请求信息至相邻路由器或网关节点完成地址注册，随之6LoWPAN网关完成再一次地址检测，然后回复应答消息至感知节点。运用分别配置了Linux及Contili操作系统的PC机级IEEE802.15.4收发设备完成6LoWPAN网关的关键功能，进而使得6LoWPAN网关能够完成源自无线传感器网络与互联网的数据包的处理，感知节点经过6LoWPAN网关完成和IPv6主机通信的协议栈流程，如图2所示。根据图2能够获知，6LoWPAN网关包括6LoWPAN适配器、网络适配驱动模块以及Linux内核，详见图3。如图3所示，6LoWPAN适配器主要用于处理物理层以及数据链路层，其完成实体为IEEE802.15.4收发设备；网络适配驱动模块主要用于完成6LoWPAN功能的封装，其为PC机上实现的一个虚拟驱动；Linux内核主要用于完成IPv6网络层级其以上的协议处理，在PC机上完成。经过上述三个部分的相互配合，PC机能够在很大程度上在维持Linux内核不变的情况下完成6LoWPAN的逻辑。另外，6LoWPAN适配器由于不需要完成其数据包处理而在很大程度上提升了全部网关的数据处理功能。Contili作为运用C语言开发的一种轻量级嵌入式操作系统，其所需要的存储空间相对来说很小，仅仅需要2KB的RAM及40KB的ROM就能够完成其标准系统配置。6LoWPAN适配器经过USB接口完成和PC机的连接，其关键是完成接收以及转发源自感知节点的802.15.4数据包，同时完成数据包的解析，随之将其经过USB接口传送至PC机。6LoWPAN适配器的结构框图见图4。其中RADIO驱动器关键是完成RF处理器CC2420的驱动，同时完成无线信道的监测，然后经过无线RF接口B完成数据的传输；RDC驱动器关键完成IEEE802.15.4数据包的处理，同时完成RF信号的周期测试以及节能机制；MAC驱动器完成和USB串口驱动模块的相互通讯，经过接口A传送数据包。接口C即RS232经过USB串口驱动模块完成和PC机的联通。Packetbuf-6c模块关键是完成数据帧的保存，进而在很大程度上可以缩小由于PC端和适配器端的处理速度不相匹配而致使的丢包情况。USB串口驱动模块通过调用这个本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，其特征在于，包括感知节点、6LoWPAN网关和IPv6主机，其中所述6LoWPAN网关包括6LoWPAN适配器、网络适配驱动模块和Linux内核，所述感知节点与所述6LoWPAN适配器连接，所述6LoWPAN适配器与所述网络适配驱动模块连接，所述网络适配驱动模块与所述Linux内核连接，所述Linux内核与所述IPv6主机连接；所述6LoWPAN适配器用于接收、解析以及转发源自所述感知节点的数据包；所述网络适配驱动模块用于6LoWPAN功能的封装；所述Linux内核用于处理IPv6网络层及其以上的协议。

【技术特征摘要】
1.基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，其特征在于，包括感知节点、6LoWPAN网关和IPv6主机，其中所述6LoWPAN网关包括6LoWPAN适配器、网络适配驱动模块和Linux内核，所述感知节点与所述6LoWPAN适配器连接，所述6LoWPAN适配器与所述网络适配驱动模块连接，所述网络适配驱动模块与所述Linux内核连接，所述Linux内核与所述IPv6主机连接；所述6LoWPAN适配器用于接收、解析以及转发源自所述感知节点的数据包；所述网络适配驱动模块用于6LoWPAN功能的封装；所述Linux内核用于处理IPv6网络层及其以上的协议。2.根据权利要求1所述的基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，其特征在于，所述6LoWPAN适配器包括802.15.4驱动器、USB串口驱动模块和用于保存数据帧的Packetbuf-6c模块，其中所述802.15.4驱动器包括依次连接的MAC驱动器、RDC驱动器和RADIO驱动器，所述感知节点与所述RADIO驱动器连接，所述MAC驱动器通过所述USB串口驱动模块与PC机相互通讯，所述USB串口驱动模块和所述802.15.4驱动器分别与所述Packetbuf-6c模块读写连接。3.根据权利要求2所述的基于6LoWPAN的物联网轻量级寻址系统，其特征在于，所述PC机配置有Packetbuf-gw模块，所述USB串口驱动模块分别与所述Packetbuf-6c模块和所述Packetbuf-gw模块读写连接。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，戴亚洲，邹壮志，唐茂淞，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32