基于6LOWPAN传感器网关设计

作者：时间：2013-05-14来源：网络收藏

在用户不能够访问IPv6服务器的情况下，仍能支持用户终端通过LAN口直接与网关相连，实现与传感器网络内节点进行简单通信。
该智能无线网关除具备通用无线路由器的功能以外，可以支持基于Contiki操作系统的USB UIP网卡实现UIP网络和普通IP网络之间的IPV6互连，同时还支持在OPENWRT的基础上进一步扩展应用。为使网关能够连接无线传感器网络，需要在图2右下角的USB口处插入USB Stick网卡。USB Stick如图3所示。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/159377.htm

2．2 软件设计
6LoWPAN网关的软件架构如图4所示。网关通过WAN口与Internet互联。一方面接收以太网数据帧，并将帧实体提交给应用层处理；另一方面从应用层接收帧实体数据，并用以太网帧头对帧实体进行封装，通过WAN口发送出去，这里以太网帧头中的目的地址为下一跳的MAC地址，源地址为网关的MAC地址。

网关通过USB Stick与6LoWPAN无线传感器网络互联。一方面无线接口接收IEEE 802．15．4数据帧，并将帧实体提交给适配层处理；另一方面从适配层接收帧实体数据，并用IEEE 802．15．4帧头对帧实体进行封装，通过无线接口发送出去。
该网关设计的关键之一是对USB Stick的设计。它采用Contiki OS作为操作系统，其物理层和MAC层遵循IEEE 802．15．4标准，集成了uIPv6协议栈和6LoWPAN适配层。采用AT90USB1287芯片，在Congtiki Studio集成开发环境下编程、编译，并通过AVR Studio 4连接JTAG仿真器进行程序烧写。USBStick中主要完成了报文分片与重组、报头压缩及链路层的数据转发等方面功能。

3 性能分析
为分析系统的性能，根据图1搭建了测试网络。通过对端到端网络的连接性、延时变化、往返延时、丢包率以及吞吐量的测试，对该网络性能作出简要分析。
(1)连接性。连接性又称可达性，严格说应是网络的基本能力或属性，并不能称为性能，它直接反映了网络是否可用。通过Ping6命令测试，证明网络能够互通，即实现6LoWPAN无线传感器网络与IPv6网络的互联。测试结果如图5所示。

(2)时延变化。对3 000 s内网络的往返时延进行了监测。监测结果如图6(a)所示。时延的突升或突降，通常表明网络出现故障，或受到安全攻击等。从测试结果可以看出，每个时间段内往返延时比较平稳，从而说明该网络的通讯性能良好。
(3)往返时延。往返时延(RTT，Round Trip Times)由3部分决定：线路的传播时间、末端系统的处理时间及路由器缓存中的排队和处理时间。其中第一项是相对固定的，而后两项则和网络负荷及系统性能有关，所以RTT值能间接反映网络负荷和系统性能，并且可以大致认为RTT值和网络负荷成正比，而和系统性能成反比。为便于测量，主要考虑不同大小数据包的端到端往返时延。