IPv6无线传感器网络应用研究

中国移动集团重点 /联合研发项目结题汇报报告 项目名称： 项目编号： 第 2页 一 . 开题计划完成情况 目 录 二、主要研究成果 第 3页 究背景及目标 研究背景： 全球 2009年 11月 3日，温家宝总理发表了题为 让科技引领中国可持续发展 的讲话。温总理指出，抢占五大新兴战略性产业制高点，要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后 中国移动总裁王建宙多次提及，物联网将会成为中国移动未来的发展重点。 无线传感器是当前的应用热点，同时也是中国移动的重点发展业务，传感器应用需要大量 基于 把 仅能解决无线传感器网络间、无线传感器网络与 时解决了无线传感器网络固有的缺点，如需要数量巨大的地址资源、需要实现有效地址管理机制、缺乏应有的安全机制等问题。 第 4页 究背景及目标（续） 项目目标： 本项目拟就 线传感器网络和“物联网”的广泛应用进行探讨，研究其在各个领域应用的典型实例； 通过对 破该领域的关键技术，特别是大规模应用的关键技术，并探讨和中国移动的主营业务相结合的突破点。 为中国移动今后开展基于 第 5页 环境监测 用场景 6智能交通 太空探索 工业监控 建筑监测 远程医疗 第 6页 要研究内容及分工 无线传感器网络应用的制约因素 网络通信协议族构建 应用层支撑技术 拓扑部署、地址信息的管理、路由优化和数据搜集汇聚等关键技术和算法； 搭建 用和优化策略 报告 相关专利申请、项目结题 采 集 点 1采 集 点 3采 集 点 2采 集 点 4汇 聚 点远 程 监 控 平 台C N G I / I n t e r n e t（ I P v 6 / I P v 4 ）网 关 试验平台体系结构 第 7页 研究方向 课题成果 完成情况 形成 研究报告一份。 完成 拟在 交 2项专利申请； 完成 题计划完成情况总结 第 8页 一 . 开题计划完成情况 目 录 二、主要研究成果 第 9页 建轻量级 61） 应用层 传输层 666适配层包头 头 其他正在研究的包头 路由算法 居发现协议 邻居发现 地址注册机制 注：红色字体部分是我们重点研究的内容。 现有的 6过对 6项目中设计并实现了一个通用性好、可以在 第 10页 建轻量级 62） 27字节，数据帧控制开销最多要消耗 25字节；数据链路层安全算法要消耗 21字节；再考虑 40字节 字节 余 33字节给应用层使用；相对于33字节的应用层数据，需要 94字节的管理开销 ，有效数据的传输率不到 30%；因此需要对网络层和传输层包头进行压缩，以提高网络传输效率。 为了 实现 ，其核心思想是 使用本地链路网络前缀作为本机 4位 ，然后使用 通过链路层地址生成） 作为本机 4位 ，从而达到压缩 它只能压缩本地链路的 不能直接实现 本项目 设计了一个含有 16个索引表项的 由 整个网络共享的 表记录了常用的 过在 对于 64而解决了全局 6第 11页 包头压缩的核心 同步问题 频率问题 抖动问题 同步周期 1 协调器结点 路由器结点 端结点 同步周期 2 同步周期 3 同步周期 4 采用分层同步的方法解决 采用地址缓存表的方法解决 采用防抖动系数的方法解决 本方法的核心思想是用 对 个问题，分别是同步问题、频率问题和抖动问题； 在实现 6 1、 解决同步周期过长的问题： 网络中各个结点的 旦有表项更新就需要同步到整个网络中， 采用分层同步的方法来解决同步周期过长的问题 ： 每个无线路由结点维护两个 各层之间的同步相互独立，各层之间的同步互不干涉，每个同步小周期只 涉及 到当前结点及其直接子结点。 2、 解决高频地址前缀判定问题 ：使用一张地址前缀缓存表来保留经常出现的地址前缀及其频率权值，定期将高频前缀更新到 3、 解决抖动问题 ：在计算 得 第 12页 验平台设备选型 优点： 支持 支持 支持改进后的 6 集成温度、湿度、光度传感器 问题： 缺乏一个能将无线传感器网络和选用 第 13页 666据包队列 6数据包发送 串口监听 串口发送 无线数据接收 无线数据发送 6络 串口监听 串口发送 口 6实现 6双栈网关 利用 计了一个 6 实现协议栈的转换 语言开发，具有通用性的优点 第 14页 验平台结果展示 在服务器上显示的结果数据 为嵌入式无线传感网络设计 架构方式，使得能够快速实现各种应用 会有一个基地控制台，主要是用来控制各个传感器子节点，并聚集和处理它们所采集到的信息 后由各个节点通过无线网络互相传递，最后达到协同一致的目的 第 16页 根据传感器到达网关的最小跳数把传感网络进行分级； 网关节点通过路由通告报文获得全网路由信息，传感器节点获得上级节点信息； +1级节点直接通信；网关维护整个无线网络的路由信息，传感器节点维护上级节点信息； 引入能量选择机制，选择能量最多的上一级节点作为下一跳，以使网络负载平衡 真实验 注：主要较适用于节点固定，以便检测收集信息传感器网络的部署环境； 第 17页 由于 均适用于静态路由，因此我们对两个协议进行了比较，以显示出 我们采用 9个节点进行仿真模拟，图 1表示了在相同节点部署下 设每一个节点初始均有 5进行一次信息处理，比如缓存，发送队列，转发等，都要耗费 隔 10s，随机选取节点向 1节点，即根节点发送报文。图2为一段时间后 图中可以看出 载更为均衡。 图 1 拓扑结构 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9能量（J）节点编号 T=140s 用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9能量（J）节点编号 T=210s 仿真 结果 第 18页 新点和专利成果 创新点 1、设计并实现了一个轻量级的 有效适配和移植到多种无线传感器终端； 2、设计并实现了 效解决了 3、设计了 效降低网络的能耗，提高通讯效率； 专利成果 已提交 2个专利，均已通过省公司评审，已到集团公司评审环节 一种基于 一种基于无线传感器网络传输距离控制的路由协议 第 19页 益分析 该项目的研究符合国家可持续发展的重点科技项目战略需求 ,有助于我公司形成技术的战略制高点 ； 有助于公司开拓 技术 可以 广泛应用于环境监测、医疗卫生、数字城管、数字水务、公车追踪、敏感车辆如运钞车警车等监控、犯人及犯罪