基于IPv6的物联网中低智能节点接入技术研究

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随着信息技术的发展,物联网作为未来网络发展的趋势之一,是目前人们研究的热点。就目前的研究状况来说,人们还没有就物联网的体系结构,技术层次和通信协议达成统一的认识。在研究应用上还有很多工作要做。下一代互联网技术的核心是IPv6,在设计上,IPv6技术能够满足物联网的很多需要,因此,本文在IPv6的基础上对物联网做了一些研究。在物联网的底层将有大量的节点用于信息收集和智能控制,这些节点有其自己鲜明的特点,结构功能简单,处理能力和存储能力低,移动性强,数量大等;本文把物联网中具有这些特点的节点称为低智能节点。低智能节点将是支撑物联网应用的不可缺少的部分。但是在物联网中,低智能节点要接入以IPv6为核心的骨干网络,以目前的接入技术来看,将产生一系列的问题,如低智能节点地址获得问题,其处理能力无法进行复杂的数据运算等问题。这些问题的研究解决对物联网的大规模应用有重要意义。本文以IPv6作为接入网,针对物联网中低智能节点的接入主要做了两方面的工作:一是针对低智能节点在网络接入时地址配置过程中存在的问题提出一种算法;二是针对低智能节点数据处理能力不足问题提出了一种设计方案。IPv6技术采用无状态自动配置和有状态自动配置两种方式对节点地址进行配置,在物联网中,如果使用有状态自动配置方法来对节点地址进行配置,由于节点数量巨大,对服务器的性能要求将会很高。因此在物联网中建议使用无状态自动配置来对节点进行地址配置。在无状态自动配置中需要进行邻居发现,来确保节点产生的链路标识是唯一的,如果发生冲突,需要等待人工配置;而在物联网中由于节点数量巨大,移动性强,因此,由人工来完成节点地址的配置是不现实的,而低智能节点由于其产生地址的范围较小,在有大量低智能节点存在时冲突将大大增加。针对这一问题本文提出了在发现冲突后通过随机移位来改变已产生地址来完成低智能节点地址的配置。由于低智能节点处理能力和存储能力低,在接入上不能像传统互联网节点一样自如,在传统互联网中,使用IEEE802.15.4和6LowPan来解决无线个域网节点入网问题,但物联网中低智能节点要比个域网中的复杂,本文基于IPv6对低智能节点入网问题做了一些拓展,提出使用管理服务器对其进行辅助,进行数据转换。为了使管理服务器能够完成其功能,本文做了以下工作:首先在IPv6的基础上添加了一个低智能节点选项扩展头,通过扩展头来区分普通的数据包和发送到低智能节点的数据包,在扩展头中的定义标志位C来区分数据包是来自通信对端还是来自管理服务器。其次,在路由中增加了节点-服务器地址映射表,通过查询该表来完成数据包的转发工作。通过这些修改保证了有通信对端发到低智能节点的数据包都首先由管理服务器处理后才发送到低智能节点。同时制定了节点-服务器映射表的维护更新的消息报文及管理服务器的绑定和更新的消息报文,来对服务器绑定进行维护。最后设计了NS2的仿真实验,通过实验在通信上验证该方案的可行性,由实验结果可知,该方案对原IPv6的协议产生了一定的影响,切换时延有点稍微的增加,但影响不大。
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