在智慧温室大棚和精准农业的快速发展下,农业无线传感网络作为通信服务和信息传递的基础条件,成为了热门研究领域。由于低功率无线传感网络的远距离、低功耗和大容量等优点,能够深度契合农业生产条件,随之也迎来了井喷式的发展热潮。经过实际应用和市场筛选,一批如Lo Ra WAN、Sigfox和NB-Io T等优秀网络架构,从众多农业低功率无线传感网络中脱颖而出,成为了目前农业物联网的主力军。然而,目前以IPv6为基础的全球IP互联网架构已经逐步形成,温室大棚中大量异构网络的出现与应用逐渐阻碍了农业物联网与全球互联网的协同发展。因此,以IPv6为上层网络服务协议,以常见低功率无线网络Lo Ra WAN为底层网络传输协议进行异构网络协议融合,对温室大棚等农业无线传感网络的发展具有重要的现实意义。目前,国内外对IPv6与Lo Ra WAN的异构协议融合研究甚少,没有完整成熟的理论体系。在以往的IPv6与Lo Ra WAN的异构网络协议融合中,仅对融合协议进行了基础网络实现,而没有对融合协议栈进行进一步的网络适配与优化,导致融合协议栈在实际应用中存在能耗过高、入网流程繁琐和链路冗余等问题。本文通过对国内外Lo Ra与IPv6协议融合的实验方案和模型构建方法进行研究与总结,通过理论分析和实验相结合的方法,对融合协议栈在基于温室大棚的低功率无线传感网络应用中进行针对性适配与设计。完成的主要研究内容有:(1)国内外温室大棚技术和协议融合发展现状的研究。本文对国内外温室大棚无线传感网络技术、IPv6、Lo Ra技术和协议融合技术进行了详细研究与分析,结合Lo Ra与IPv6在低功率广域网和全球互联网中的优势,提出了Lo Ra WAN与IPv6融合协议栈应用在温室大棚无线传感网络的设计方案。(2)6Lo Ra WAN适配层设计。为了实现Lo Ra WAN协议与IPv6协议的无缝融合,本文通过对Lo Ra WAN协议栈与IPv6协议栈进行深度剖析,结合现有融合方案,在融合协议栈的网络层与MAC层之间增加6Lo Ra WAN适配层。通过对适配层进行深度设计与优化,实现融合协议栈中Lo Ra终端基于伪MAC地址的IPv6地址获取、时间与内存双重管理的数据分片重组机制、动态上下文报头压缩和IPv6协议裁剪等功能,完成了异构协议之间的低功率数据通信。(3)基于6Lo Ra WAN融合协议栈的系统搭建。通过采用Lo Ra联盟推荐的开发套件,在Lo Ra终端上采用基于Semtech SX1278的Lo Ra芯片,采用树莓派3B+作为控制模块,构建基于Lo Ra WAN与IPv6融合协议栈的终端节点与网关。在服务器上采用了基于Liunx系统的Apache+My SQL+PHP架构来搭建数据库和Web前端,并实际应用于温室大棚中,实现一套完整的基于Lo Ra与IPv6的温室大棚无线传感网络系统。(4)融合协议系统的测试与分析。为了验证基于6Lo Ra WAN融合协议系统的有效性和实用性,本文对搭建的网络系统进行了测试与分析。主要包括基于伪MAC的无状态地址自动配置测试、数据传输功能测试、基于双重管理的分片重组机制能耗对比分析和6Lo Ra WAN通信与报头压缩等功能测试。通过最终的数据分析与实际测试结果,对系统的设计功能进行了可靠性验证。