优化的IPv6低速无线个域网路由协议O_LWRP设计与实现

论文摘要

低速无线个域网（LR-WPAN）是指在个人操作空间（Personal Operation Space，POS）内低速率、低功耗、低成本的设备之间建立无线通信、实现各种信息交互的一种区域性联网技术，在智能家居、远程医疗和工业控制等领域具有广阔的应用前景。将IPv6技术应用在LR-WPAN中，不仅可以为每一个节点提供一个IP地址，有利于对节点进行端对端远程控制，而且便于LR-WPAN接入IPv6互联网，从而对无所不在的M2M（Machine to Machine）通信产生巨大的推动作用。IEEE802.15.4工作组已经制订并逐步完善低速无线个域网的物理层和MAC层协议，以保证LR-WPAN设备之间的互联和数据传输。IETF成立6LoWPAN工作组用于研究低速无线个域网如何支持IPv6通信的问题，然而IPv6 LR-WPAN路由协议标准仍处于研究和讨论阶段，提出的个人草案并不完善。本论文依托国家自然科学基金项目“动态变化网络路由协议理论与关键技术”，深入研究IPv6低速无线个域网动态变化路由协议，综合现有路由协议优点，提出一种考虑节能、对硬件资源要求低、收敛速度快的优化路由协议OLWRP（Optimized LR-WPAN Routing Protocol）。鉴于现有IPv6低速无线个域网路由协议均是对Ad hoc网络路由协议AODV的简化和改进，文章对AODV进行了深入分析。在总结现有LR-WPAN路由协议LOAD优缺点基础上，根据“束波捕获效应”思想，创新性地提出单播广播混合路由查询方式，采用“双扩展环搜索”技术，有效地限制了广播包扩散范围，并利用单播查询的“穿透性”实现快速收敛，很好解决了带宽和收敛速度的矛盾。另外，协议有效解决了路由修复过程中的单播回流问题。对OLWRP进行了编码实现、运行和测试，并与其他同类协议进行了对比。实验结果表明，与其他同类协议相比，OLWRP协议在存储资源消耗、链路修复、带宽占用等方面具有优势，更加符合低速无线个域网需求。最后，对论文所做工作进行总结，并对下一步工作提出展望。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 选题意义
• 1.4 主要工作及论文结构
• 2 低速无线个域网路由技术研究
• 2.1 低速无线个域网标准
• 2.1.1 IEEE802.15.4基本描述
• 2.1.2 物理层规范和原语
• 2.1.3 MAC规范和原语
• 2.1.4 路由协议设计机遇和挑战
• 2.2 Ad hoc网络路由协议
• 2.2.1 AODV介绍
• 2.2.2 AODV路由发现过程
• 2.2.3 AODV路由维护过程
• 2.2.4 AODV协议评价
• 2.3 低速无线个域网路由协议
• 2.3.1 LOAD协议介绍
• 2.3.2 LOAD路由发现过程
• 2.3.3 LOAD路由维护过程
• 2.3.4 LOAD协议评价
• LWRP'>3 优化的低速无线个域网路由协议O_LWRP
• 3.1 基于AODV的路由设计方案
• LWRP的提出'>3.1.1 O_LWRP的提出
• 3.1.2 路由协议模型
• LWRP报文格式'>3.1.3 O_LWRP报文格式
• 3.2 路由算法的实现
• 3.2.1 路由建立过程
• 3.2.2 路由维护过程
• 3.3 单播路由请求不可达问题分析
• 3.4 本地修复问题分析
• 3.5 单播回流问题分析
• 3.6 本章小结
• 4 实验与性能分析
• 4.1 编译调试及测试环境
• 4.2 路由功能验证
• 4.2.1 节点加入网络（主动扫描）
• 4.2.2 路由建立功能验证
• 4.2.3 路由的使用
• 4.2.4 路由修复过程
• 4.3 性能测试和分析
• 4.3.1 测试拓扑
• 4.3.2 性能分析
• 4.4 本章总结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集