【摘要】：我國寒旱區(qū)野外環(huán)境內(nèi)蘊藏著國民經(jīng)濟不可或缺的資源,因此其戰(zhàn)略地位突出。寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測體系在寒旱區(qū)的科學研究和解決國家重大戰(zhàn)略需求中發(fā)揮著重要的支撐作用。但目前應(yīng)用于寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測的傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在著觀測網(wǎng)絡(luò)地址空間不足、無法與IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)端到端通信等弊端。因此,論文基于6LoWPAN技術(shù)設(shè)計了一種適合寒旱區(qū)的野外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該研究能夠解決這些問題,并為未來構(gòu)建寒旱區(qū)跨學科、跨區(qū)域的虛擬同步聯(lián)合觀測系統(tǒng)做好技術(shù)儲備。首先,為了延長布置在寒旱區(qū)野外環(huán)境內(nèi)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期,論文提出了基于剩余能量改進RPL協(xié)議的方案,協(xié)議改進后在Cooja仿真器中進行了仿真。仿真結(jié)果表明:使用改進協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)與使用原始RPL協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)相比,節(jié)點能耗更加均勻,網(wǎng)絡(luò)生命周期得到了有效地延長。然后,論文基于6LoWPAN技術(shù)設(shè)計了寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)采用全IP的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并使用MQTT協(xié)議實現(xiàn)應(yīng)用層通信。監(jiān)測系統(tǒng)主要由6LoWPAN節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、MQTT服務(wù)器和遠程客戶端四部分構(gòu)成。6LoWPAN節(jié)點采用CC2538SF53作為主控芯片,并選擇搭載了6LoWPAN協(xié)議棧的Contiki系統(tǒng)作為軟件平臺。6LoWPAN節(jié)點主要負責采集野外環(huán)境信息以及執(zhí)行來自遠程客戶端的控制指令。網(wǎng)關(guān)由6LoWPAN網(wǎng)卡和主處理器兩部分組成,主處理器選用iTOP-4412開發(fā)板進行開發(fā),其操作系統(tǒng)使用Linux系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)負責建立并維護6LoWPAN網(wǎng)絡(luò),在6LoWPAN節(jié)點請求加入網(wǎng)絡(luò)時,對其進行無狀態(tài)地址自動配置。同時,網(wǎng)關(guān)還負責在6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報。MQTT服務(wù)器選擇MQTT代理服務(wù)器Mosquitto,遠程客戶端選擇MQTT的客戶端軟件Eclipse paho。遠程客戶端通過訂閱6LoWPAN節(jié)點發(fā)布的消息來獲取環(huán)境信息,通過發(fā)布6LoWPAN節(jié)點訂閱的消息來下達控制指令。最后,論文在實驗室內(nèi)模擬了寒旱區(qū)野外的氣候環(huán)境,并對監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細的功能測試。測試結(jié)果表明:寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了6LoWPAN節(jié)點與IPv6網(wǎng)絡(luò)中主機的端到端通信,并且能夠在極端環(huán)境下穩(wěn)定工作。因此,該研究能夠解決寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測體系所面臨的一些問題,在理論研究和應(yīng)用研究方面都具有重要意義和價值。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：

蘭州交通大學碩士學位論文IETF 于 1994 年在發(fā)布的 RFC1597[17]中規(guī)定了面性的對策，為了徹底解決 IPv4 潛伏的問題，IETF 創(chuàng) IPv6 的研發(fā)。IPv6 的建議標準于 1995 年通過 RF6 年正式發(fā)布。在 1998 年發(fā)布的 RFC2374 中進一址。最終，在 1998 年發(fā)布的 RFC2460 將 IPv6 正的格式般由 IPv6 固定報頭和負載組成，如圖 2.1 所示。

6LoWPAN 的寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)標。之后發(fā)布的 RFC4944[27]中詳AN 工作組根據(jù)實際情況改進011 年發(fā)布在 RFC6282 中[28]。在發(fā)現(xiàn)方法(Neighbor Discover, ND如圖 2.2 所示。

LoWPAN初始分片

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本文編號：2748464