一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法,所述方法包括以下步骤：第一步无线传感器网络和IPv6网络互联体系结构的研究；第二步，IPv6协议的裁剪算法；第三步，无线传感器网络中基于IPv6的路由算法；第四步，基于IEEE 802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈的实现；第五步，无线传感器网络协议测试。本发明专利技术的基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，为实现无线传感器网络和IPv6网络的互联提供了解决方案；设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法；实现了一个具有高度可扩展性的无线传感器网络的仿真平台，为协议裁剪、协议实现、应用程序开发等的测试提供测试环境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法
本专利技术涉及一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，属于医疗卫生服务互联网

技术介绍
无线传感器网络（WSN）是集信息采集、信息处理、信息传输于一体的综合智能信息系统，在军事应用、环境观测和预报系统、医疗护理、智能家居、建筑物状态监控等诸多领域都有广阔的应用前景，是目前非常活跃的一个领域；传感器节点是一种微型嵌入式设备，通常携带能量十分有限的电池，而且要求价格低功耗小，必然导致其携带的处理能力比较弱，存储器容量较小，所以在传感器节点上只能存储非常有限的数据；无线传感器网络需要和一个外部网络连接在一起，使得传感器节点上的数据可以传输到外部网络上的具有大容量存储器的服务器上，同时使外部网络可以监视和控制无线传感器网络；无论从地理范围，还是从网络规模来讲，Internet互联网都是最大的一种网络，因此将无线传感器网络和Internet网互联是一件很有意义的事，而无线传感器网络与Internet网之间如何有效地相互通信是一个有待解决的问题。IPv6是下一代互联网的主导协议，在地址空间、报文格式、安全性等方面做了重大的改进，巨大的地址空间、邻居发现、自动地址配置等特性为某些无线传感器网络应用提供了可行性；传感器节点是一种低功耗的微型嵌入式设备，而IPv6设计之初并没有考虑嵌入式应用以及功耗问题，使得在传感器节点上实现IPv6协议是一个具有一定挑战性的问题；通常无线传感器网络使用与具体应用相关的专用协议通信，通过一个代理服务器跟外部网络通信，这样可以提高数据传输的效率，节省传感器节点传输数据消耗的能量，但是这种方式的致命缺陷是协议栈跟具体无线传感器网络的应用相关，不具有可扩展性和移植性，而且外部网络的用户不能直接访问无线传感器网络中的节点。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，为实现无线传感器网络和IPv6网络的互联提供了解决方案；设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法；实现了一个具有高度可扩展性的无线传感器网络的仿真平台，为协议裁剪、协议实现、应用程序开发等的测试提供测试环境。本专利技术的基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，所述方法包括以下步骤：第一步，无线传感器网络和IPv6网络互联体系结构的研究，介绍了无线传感器网络和IPv6网络互联的各种方式，对采用全IP互联方式的必要性以及需要解决的关键技术问题进行了分析探讨，分析结果表明：全IP方式是实现无线传感器网络与IPv6网络互联的一种非常重要的思路，值得进行深入研究；第二步，IPv6协议的裁剪算法，IPv6是下一代互联网的主导协议，设计之初没有考虑到嵌入式应用和功耗问题，要在处理能力和存储容量有限的传感器节点上实现IPv6，需对IPv6协议进行裁剪；根据无线传感器网络应用的特点，对IPv6协议族进行裁剪和修改，提出了一能耗模型，对其进行理论分析，并在MPR2400Micaz节点上进行实验，验证其裁剪方案的正确性；第三步，无线传感器网络中基于IPv6的路由算法，无线通信的能量消耗随距离的增加而指数级增长，考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，无线传感器网络采用多跳路由的传输机制；路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，对间的路径优化，以及如何将数据沿着优化路径正确转发；结合IPv6和无线传感器网络的特点设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法，并对算法进行理论分析和实验仿真；第四步，基于IEEE802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈的实现，IEEE802.15.4是针对低速无线个人区域网制定的标准，该标准充分考虑了无线传感器网络应用的需求，是目前被业界普遍看好的一种无线通信协议；分析了无线传感器网络和IEEE802.15.4的技术特点之后，提出了一种适用于无线传感器网络，底层采用IEEE802.15.4的嵌入式IPv6协议栈设计方案，并总结了基于IPv6overIEEE802.15.4无线传感器网络协议栈设计的核心原则；第五步，无线传感器网络协议测试，协议测试是协议开发过程中非常重要的一个环节，是协议设计的最终复审，是协议实现质量保证的关键步骤；由于无线传感器网络中有大量传感器节点，而且节点的移动性，外界因素的干扰等等不确定因素，导致在实际网络中进行协议测试是一件非常困难的事情；研究了无线传感器网络的特点，对汇聚节点、无线信道、传感器节点、传感器信道以及目标节点进行建模，采用面向组件的设计思想，结合Java语言的可移植性优点实现了一个具有高度可扩展性的无线传感器网络的仿真平台，给无线传感器网络的应用开发提供了良好的测试平台。进一步地，所述第三步中的节点包括对源节点和目的节点。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，首先提出了一种适用于无线传感器网络的IPv6协议的裁剪方案，采用全IP的无线传感器网络和IPv6网络的互联方式，为实现无线传感器网络和IPv6网络的互联提供了解决方案；其次，考虑到无线传感器网络的能耗问题，提出了一种适用于无线传感器网络，底层采用IEEE802.15.4的嵌入式IPv6协议栈设计方案，同时提出了一个基于IEEE802.15.4的IPv6报文压缩算法；然后，结合IPv6和无线传感器网络的特点设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法；最后实现了一个具有高度可扩展性的无线传感器网络的仿真平台，为协议裁剪、协议实现、应用程序开发等的测试提供了测试环境。具体实施方式本专利技术的基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，所述方法包括以下步骤：第一步，无线传感器网络和IPv6网络互联体系结构的研究，介绍了无线传感器网络和IPv6网络互联的各种方式，对采用全IP互联方式的必要性以及需要解决的关键技术问题进行了分析探讨，分析结果表明：全IP方式是实现无线传感器网络与IPv6网络互联的一种非常重要的思路，值得进行深入研究；第二步，IPv6协议的裁剪算法，IPv6是下一代互联网的主导协议，设计之初没有考虑到嵌入式应用和功耗问题，要在处理能力和存储容量有限的传感器节点上实现IPv6，需对IPv6协议进行裁剪；根据无线传感器网络应用的特点，对IPv6协议族进行裁剪和修改，提出了一能耗模型，对其进行理论分析，并在MPR2400Micaz节点上进行实验，验证其裁剪方案的正确性；第三步，无线传感器网络中基于IPv6的路由算法，无线通信的能量消耗随距离的增加而指数级增长，考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，无线传感器网络采用多跳路由的传输机制；路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，对间的路径优化，以及如何将数据沿着优化路径正确转发；结合IPv6和无线传感器网络的特点设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法，并对算法进行理论分析和实验仿真；第四步，基于IEEE802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈的实现，IEEE802.15.4是针对低速无线个人区域网制定的标准，该标准充分考虑了无线传感器网络应用的需求，是目前被业界普遍看好的一种无线通信协议；分析了无线传感器网络和IEEE802.15.4的技术特点之后，提出了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，无线传感器网络和IPv6网络互联体系结构的研究，介绍了无线传感器网络和IPv6网络互联的各种方式，对采用全IP互联方式的必要性以及需要解决的关键技术问题进行了分析探讨，分析结果表明：全IP方式是实现无线传感器网络与IPv6网络互联的一种非常重要的思路，值得进行深入研究；第二步，IPv6协议的裁剪算法，根据无线传感器网络应用的特点，对IPv6协议族进行裁剪和修改，提出了一能耗模型，对其进行理论分析，并在MPR2400 Micaz节点上进行实验，验证其裁剪方案的正确性；第三步，无线传感器网络中基于IPv6的路由算法，无线传感器网络采用多跳路由的传输机制；路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，对间的路径优化，以及如何将数据沿着优化路径正确转发；结合IPv6和无线传感器网络的特点设计了无线传感器网络中自动组网算法和IPv6路由算法，并对算法进行理论分析和实验仿真；第四步，基于IEEE 802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈的实现，分析了无线传感器网络和IEEE 802.15.4的技术特点之后，提出了一种适用于无线传感器网络，底层采用IEEE 802.15.4的嵌入式IPv6协议栈设计方案，并总结了基于IPv6 over IEEE 802.15.4无线传感器网络协议栈设计的核心原则；第五步，无线传感器网络协议测试，研究了无线传感器网络的特点，对汇聚节点、无线信道、传感器节点、传感器信道以及目标节点进行建模，采用面向组件的设计思想，结合Java语言的可移植性优点实现了一个具有高度可扩展性的无线传感器网络的仿真平台。...

【技术特征摘要】
1.一种基于IPv6的无线传感器网络协议设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，无线传感器网络和IPv6网络互联体系结构的研究，介绍了无线传感器网络和IPv6网络互联的各种方式，对采用全IP互联方式的必要性以及需要解决的关键技术问题进行了分析探讨，分析结果表明：全IP方式是实现无线传感器网络与IPv6网络互联的一种非常重要的思路，值得进行深入研究；第二步，IPv6协议的裁剪算法，根据无线传感器网络应用的特点，对IPv6协议族进行裁剪和修改，提出了一能耗模型，对其进行理论分析，并在MPR2400Micaz节点上进行实验，验证其裁剪方案的正确性；第三步，无线传感器网络中基于IPv6的路由算法，无线传感器网络采用多跳路由的传输机制；路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，对间的路径优化，以及如何将数据沿着优化路径正确转发；结合IPv6和无线传...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑范，
申请(专利权)人：哈尔滨光凯科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23