基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究
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2 路由算法
通常的路由算法是：首先在目的地址緩存中查找與發(fā)送報文目的地址匹配的記錄，找不到再在前綴列表中查找與之匹配的記錄，還找不到再看是否有默認(rèn)路由；其中之一匹配成功，得到下一跳地址，如果都不成功，目的地址設(shè)為下一跳地址。再查找鄰居表，如果有與下一跳地址匹配的記錄，用該記錄中的MAC地址發(fā)送報文；否則，調(diào)用地址解析程序解析下一跳IP地址對應(yīng)的MAC地址，解析成功，更新鄰居表，發(fā)送報文，解析失敗，返回錯誤。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)部節(jié)點只有一個接口，為簡化下一跳的選擇過程，做如下處理：前綴表中按照前綴長度遞減排序，并加上鏈路本地前綴和默認(rèn)路由，默認(rèn)路由前綴長度設(shè)置為0，是表中的最后一條記錄。這樣在選擇下一跳時，可順序查找前綴表，第一個找到的就是最長前綴匹配，即使在真正的前綴中找不到匹配的下一跳，最后一條記錄是默認(rèn)路由，肯定能匹配成功。刪去目的地址緩存及其匹配過程。目的地址緩存的目的是提高下一跳選擇的效率，在內(nèi)部節(jié)點上的前綴記錄實際上只有三條記錄：鏈路本地地址前綴對應(yīng)的記錄；全球弛址前綴對應(yīng)的記錄；默認(rèn)路由。如果還使用目的地址緩存，不僅消耗內(nèi)存空間和代碼空間。而且實際的查詢效率也得不到有效提高。
IPv6的優(yōu)點之一就是提供靈活的路由機制。由于分配IPv4網(wǎng)絡(luò)ID所用的方式，要求位于Internet中樞上的路由器維護大型路由表。這些路由器必須知道所有的路由，以便轉(zhuǎn)發(fā)可能定向到Internet上的任何節(jié)點的數(shù)據(jù)包。通過其聚合地址能力，IPv6支持靈活的尋址方式，大大減小了路由表的規(guī)模。在這一新的尋址結(jié)構(gòu)中，中間路由器必須只跟蹤其網(wǎng)絡(luò)的本地部分，以便適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)發(fā)消息。
鄰居發(fā)現(xiàn)提供以下一些功能：
(1)路由器發(fā)現(xiàn)。這允許主機標(biāo)識本地路由器。
(2)地址解析。這允許節(jié)點為相應(yīng)的下一躍點地址解析鏈路層地址(替代地址解析協(xié)議)。地址自動配置。這允許主機自動配置站點一本地地址和全局地址。鄰居發(fā)現(xiàn)將Internet控制消息協(xié)議用于IPv6(ICMPv6)消息，這些消息包括：
(3)路由器廣告。在偽定期的基礎(chǔ)上或響應(yīng)路由器請求由路由器發(fā)送。IPv6路由器使用路由器廣告來公布其可用性、地址前綴和其他參數(shù)。
(4)路由器請求。由主機發(fā)送，用于請求鏈路上的路由器立即發(fā)送路由器廣告。
(5)鄰居請求。由節(jié)點發(fā)送，以用于地址解析、重復(fù)地址檢測，或用于確認(rèn)鄰居是否仍可訪問。
(6)鄰居廣告。由節(jié)點發(fā)送，以響應(yīng)鄰居請求或通知鄰居鏈路層地址中發(fā)生了更改。
(7)重定向。由路由器發(fā)送，從而為某一發(fā)送節(jié)點指示指向特定目標(biāo)的更好的下一躍點地址。
3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)交互及穩(wěn)定性
本文提出通信網(wǎng)絡(luò)采用有線網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相融合拓?fù)淠Ｐ停鐖D3所示。用現(xiàn)有專用光纖，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)自愈功能，且每個節(jié)點都是一個傳感器，可采集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，同時充當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)路由器傳輸數(shù)據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過接入節(jié)點(Access Point，AP)接入有線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)通過專用光纖傳輸至中心監(jiān)控系統(tǒng)。AP節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同有線網(wǎng)絡(luò)交互的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，同時運行無線網(wǎng)絡(luò)通信和有線網(wǎng)絡(luò)通信雙協(xié)議。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159424.htm
在IPv6協(xié)議族中，有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸使用硬件地址(MAC)進行識別設(shè)備，其中地址解析協(xié)議(ARP)完成IP地址和數(shù)據(jù)鏈路層使用的硬件地址之間的轉(zhuǎn)換，因此為了保證無線傳感器網(wǎng)關(guān)在有線網(wǎng)絡(luò)中的通信，必須要實現(xiàn)ARP協(xié)議功能。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點都還擁有自己唯一的MAC地址，參考TCP／IP下的實現(xiàn)機制，實現(xiàn)Zigbee協(xié)議中的適配層和ARP，實現(xiàn)IP地址到Zigbee無線傳感器節(jié)點地址的映射。協(xié)議轉(zhuǎn)化如上圖所示，完成數(shù)據(jù)在Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和TCP／IP有線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換過程。
4 互聯(lián)互通下行物理層／鏈路層
開發(fā)互聯(lián)互通下行物理層／鏈路層支持802．15．4等協(xié)議，其中802．15．4支持多頻段，包括780 MHz和2．4 GHz。物理層是通過中繼器或集線器在電纜之間復(fù)制比特流。如圖4所示。
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