6LoWPAN接入IPv4网络边界路由关键技术研究与实现

摘要

随着社会的发展与科技的进步，无线传感器网络（WirelessSensor Networks， WSNs）融入Internet的要求越来越迫切。在这种要求的驱动下，将网络中规划的IPv6技术引入到WSNs中应运而生。但当前Internet中占主导地位的IPv4网络依然无法被撼动，IPv6 只是一种规划，向其转变将是一个缓慢的过程。基于 IPv6的WSNs现阶段无法与IPv4网络直接互通，须解决异构网络相互连接的问题。此外，由于WSNs本身的脆弱性等特点，其很容易受到应用环境中非确定性因素的影响，对于已经部署的节点，在受到干扰后所采集的信息不能反映当时的环境情况，节点的可信度会随之大幅度降低。为提高传感器系统可靠性，需要解决节点数据可信度问题。基于此本文主要工作如下： （1）针对基于IPv6的6LoWPAN（IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Network，6LoWPAN）与Internet（IPv4）由于网络层协议差异而无法相互通信的问题，本文设计一种边界网关，对进入其中的基于IPv6的传感网报文与IPv4报文进行信息转换，根据 6LoWPAN 标准通信协议，转换过程中省去了 6LoWPAN协议栈规定的适配器层，实现6LoWPAN传感网与IPv4网络高效互通。 （2）针对WSNs中传感器节点数据可信度问题，本文提出一种基于BP神经网络判断节点数据可信度的方案。该方法部署于WSNs与IPv4网络互通的网关中，其将节点采集的不同类别环境数据作为节点可信度的不同属性，通过验证这些属性的可信性得出节点的可信度值，根据节点可信度值做出相应的操作。 （3）基于本文设计，在报文互通中，对6LoWPAN接入网关、地址及协议转换机制、网关接入IPv4网络、系统性能等进行测试。测试结果表明本文设计的网关系统能够让6LoWPAN与IPv4互联互通，并向数据中心提供实时信息监测数据。在节点数据可信度方案中，依据真实情况下收集的环境数据，对本文设计的可信性评估方案进行了仿真实验。通过实验得出该方案可以有效地给出WSNs在不同规模下受到不同程度干扰时节点数据可信性度值，并根据该值进行相应的操作。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容及组织结构

1.4本章小结

2 相关理论概述

2.1 6LoWPAN协议栈介绍

2.2数据可信相关技术介绍

2.3 BP网络介绍

2.4本章小结

3 数据转换设计

3.1 总体架构

3.2 6LoWPAN数据格式及IPv4数据格式说明

3.3地址转换设计

3.4协议转换模块设计

3.5 整体设计

3.6本章小结

4数据可信度判断机制设计

4.1总体架构

4.2 判断过程详细设计

4.3可信度判断测试

4.4本章小结

5测试验证与分析

5.1测试环境

5.2互通功能测试

5.4本章小结

6 总结及展望

6.1 论文总结

6.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果