[发明专利]基于6LoWPAN的长链状无线传感网络系统及其连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于6LoWPAN的长链状无线传感网络系统及其连接方法。

背景技术

长链状无线传感网络，是一种使用在特定环境中的传感器网络，广泛应用于路灯监测控制、电网输电线实时在线检测、河流沿岸环境监控等。就其目的而言，WSN必须接入互联网，使观察者可以通过互联网远程监控感知对象才具有更现实的意义。但是WSN节点受自身硬件性能及其工作环境的限制，将WSN直接接入互联网是不切实际的。而6LoWPAN(IPv6over Low power Wireless Personal Area Network，基于IPv6的低速无线个域网)标准的发布已经改变了这一格局。

互联网工程任务组(IETF)于2004年成立了6LoWPAN工作组，该工作组的目标是研究制定在低功耗无线个域网上运行IPv6协议栈的一系列技术与标准。与传统的因特网TCP/IP协议体系结构相比，6LoWPAN在层次结构上多了一个适配层，6LoWPAN在低层采用的是IEEE802.15.4的MAC(媒体访问控制子层)和物理层，而在网络层及以上使用IETF的IPv6协议栈。由于IPv6协议栈不能直接运行于802.15.4之上，6LoWPAN适配层的目的是在IPv6与无线传感网之间实现无缝连接。6LoWPAN适配层的关键技术主要包括：链路层的分片和重组、头部压缩、多播支持、网络拓扑构建和地址分配、以及MAC层路由。

IPv6应用于长链状网络中存在地址转换困难、数据丢失率高等问题。在长链状无线传感网络中，节点呈长链状分布，在这种特殊拓扑结构下，节点与节点之间的数据交换(特别是连续传输的时候)容易发生碰撞冲突。当网络内无线节点需要传输较大的IPv6数据报时，往往需要对数据报进行分段并连续发送。在这种网络环境下，分段后的IPv6数据报在连续发送过程中容易丢失，从而导致报文缺损，边缘路由器接收数据后无法对该数据报进行重组。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，一种基于6LoWPAN的长链状无线传感网络系统及其连接方法，实现基于6lowpan长链状无线传感器网络与互联网的互联互通，不仅提高数据传输效率，而且降低发送过程中数据报文间的冲突以及数据的丢失率，保证了数据的完整性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种基于6LoWPAN的长链状无线传感网络系统，包括6LoWPAN长链状无线传感器网络、IP路由器和互联网用户端；

所述6LoWPAN长链状无线传感器网络，包括多个无线传输节点和一个边缘路由器，所述无线传输节点与所述边缘路由器为长链状拓扑结构，所述边缘路由器处于所述长链状网络的一端，所述无线传输节点呈长链状向另一端延伸；

所述IP路由器与所述6LoWPAN长链状无线传感器网络中的所述边缘路由器通过可通信方式连接；

所述互联网用户端，通过互联网连接至所述IP路由器，以及经由所述IP路由器连接所述边缘路由器控制和查询所述无线传输节点。

作为优选的技术方案，所述6LoWPAN长链状无线传感器网络中的所述边缘路由器和所述无线传输节点之间通信遵循基于6LoWPAN的长链状无线传感器网络的最大路由半径的动态路由方法，所述边缘路由器通过所述IP路由器获取网络地址前缀，并传递至所述无线传输节点，所述无线传输节点利用获取的地址前缀及节点短地址生成IPv6地址，所述无线传输节点具备路由转发功能。

作为优选的技术方案，所述无线传输节点的地址由64位地址前缀和64位接口标识组成，所述64位地址前缀通过所述边缘路由器向所述IP路由器申请获得或采用本地链路地址前缀，所述接口标识由所述无线传输节点在所述长链状无线传感器网络中短地址构成。

作为优选的技术方案，所述的边缘路由器为节点分配网内短地址，以边缘路由器为参考，该短地址由所述无线传输节点与所述边缘路由器之间的距离决定。

作为优选的技术方案，所述的边缘路由器，通过网络地址转换的方式实现IPv6与IPv4的转换。

本发明还提供了一种基于6LoWPAN的长链状无线传感网络连接方法，包括加下述步骤：

S1、新的无线节点加入长链状网络的流程，具体为：

S11、新的无线节点入网时，该节点处于长链状网络的末端，向相邻的无线传输节点发送路由请求，相邻的无线传输节点接收到该请求后，向新的无线节点发送一条路由通告，并向边缘路由器发送节点注册消息；

S12、新的无线节点通过路由通告里的选项信息获取地址前缀；