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基于IPv6的无线传感器网络关键技术研究

2013-04-28 11:26来源:电子设计工程 李娜关键词:IPv6传感器无线网络收藏点赞

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4 互联互通下行物理层/链路层

开发互联互通下行物理层/链路层支持802.15.4等协议,其中802.15.4支持多频段,包括780 MHz和2.4 GHz。物理层是通过中继器或集线器在电缆之间复制比特流。如图4所示。

数据链路层是通过网桥或交换机在网段之间根据数据帧中的信息(MAC地址)转发数据帧。如图5所示。网关用来连接不同体系结构的网络。如图6所示。

IEEE 802.1 5.4是2004年提出的无线标准的安全网络技术,主要定义物理层和MAC层的协议,其余协议主要参照和采用现有的标准。 802.15.4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域,后期802.15.4的市场将转向消费者和家庭用户,主要应用于家庭自动化、安全和交互式玩具。802.15.4网络另一个充满魅力的应用领域是精作农业。针对巨大的中国市场和2008年国际奥林匹克运动会,802.15.4技术产品将在中国的环境监测和保护领域发挥重要的作用。利用该技术可以对污染源,特别是各工厂废水,废气的排放口进行实时监测控制,在每个排放口安装相应感应器,完成样本的采集、分析和最终的流量测定。就目前的环境来说,污染源的数量大的惊人,仅北京地区的排污口就有几万个。基于IPv6的IEEE802.15.4的无线传感器网络是目前研究的一个热点。其中,设计适合传感器节点的嵌入式IPv6协议栈是一个关键。

802.15.4工作在工业科学医疗(ISM)频段,它定义了两个物理层,即2.4 GHz频段和868 MHz/915 MHz频段物理层。免许可证的2.4 GHz ISM频段全世界都有,而868 MHz和915 MHz的ISM频段分别只在欧洲和北美有。在802.15.4中,总共分配了27个具有3种速率的信道:2.4 GHz波段为全球统一、无需申请的ISM频段,有助于15.4设备的推广和生产成本的降低。2.4 GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250 Kb/s的传输速率,有助于获得更高的吞吐量、更短的通信时延和工作周期,从而更加省电。在868 MHz频段有1个20 Kb/s(或20 Ksymbol/s)的信道。

5 结语

IPv6传感器网络是IPv6技术与无线传感器网络的融合,具有两者各自部分特征,同时也具有其独特性。这种独特性,决定了IPv6传感器网络不适合直接采用IPv6网络或无线传感器网络的传统体系结构,主要体现在:传统的传感器网络体系结构不支持IPv6协议,无法实现与下一代互联网的直接融合,不支持端到端通信,可扩展性不高。IPv6作为下一代互联网的核心协议,充分考虑了网络中的各种问题,已经形成一套功能强大、鲁棒性好的协议体系,无法应用在存储资源和处理资源受限的传感器网络中。因此,必须在充分考虑到此网络的特点和特殊性的前提下,重新构建基于IPv6的传感器网络体系结构。基于IPv6 over IEEE802.15.4的无线传感器网络是一门新兴的网络技术,应用领域广泛,如将它应用到家电的控制方面,把手机、PDA加入。同时因为IPV6替代IPV4以后,可以实现三网合一。同时可以把网格计算、高清晰电视、远程医疗等整合在一起,使网络真正成为信息高速公路。这对改变人们的生活和工作方式,具有十分重要的社会效益,将其应用到各个信息行业并进行推广后,将有巨大的市场潜力以及产生巨大的经济效益。

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