6LoWPAN传感器节点的设计与实现

6LowPan技术分析摘要：本文旨在探究6LowPAN技术，并分析其在网络连接设备方面的重要作用。

6LowPAN是一种低功耗无线局域网（WPAN）技术，可在无线节点之间根据特定协议进行数据传输，这也就意味着6LowPAN技术可以在不同的环境中支持IP连接设备。

本文将对6LowPAN技术进行深入探讨，以便了解其构成、原理和主要应用场景。

此外，本文还将通过系统分析比较6LowPAN技术与其他无线网络技术的发展前景。

关键词：6LowPAN，低功耗无线局域网（WPAN），IP连接，无线网络技术正文：6LowPAN是一种低功耗无线局域网（WPAN）技术，由IETF定义，并在IEEE 802.15.4帧结构的基础上创建的。

6LowPAN的意思是“IPv6低功耗无线局域网”，它是在有限的管道带宽内，把IPv6包装成15.4信标、控制帧或者数据帧，从而实现不同设备之间的互联。

它可以使小型、低功耗、移动设备中采用廉价的、有限资源的无线技术连接到互联网，并支持移动IPv6。

6LowPAN也可以通过Wi-Fi或以太网连接到因特网。

由于它的能量效率，6LowPAN可以配合无线传感器等低功耗网络设备，方便大量设备连接家用互联网，且连接质量较好。

6LowPAN的结构由OSI的几层协议组成，从应用层到MAC 层，结构以IEEE802.15.4报文格式定义，并有自己的应用层协议。

应用层报文由首部、路由首部和一个可选首部组成。

2.4GHz无线帧结构限制了6LowPAN数据帧的最大长度，这是一个挑战，但如果使用正确的工具，就可以在限制条件下有效地传输数据。

在可穿戴设备、智能家居、工业物联网、农业物联网等应用中，6LowPAN技术都能发挥作用，如果把6LowPAN技术和其他无线网络技术相结合，比如3G/4G、Wi-Fi、蓝牙等，就形成一个更强大的网络，能够提供更好的服务。

本文就6LowPAN技术进行了深入的分析，并介绍了它的结构和原理，还对6LowPAN技术与其他无线网络技术的发展前景进行了系统分析比较。

基于6LoWPAN无线网络的物联网系统设计与实现对于物联网系统，无线网络是不可或缺的组成部分。

其中，6LoWPAN是一种特殊的无线网络协议，以其低功耗、低成本和低数据传输速度等优点被广泛应用于物联网领域。

本文将介绍基于6LoWPAN无线网络的物联网系统的设计与实现。

一、6LoWPAN无线网络概述6LoWPAN全称为IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks，是一种专为低功耗无线个域网（LP-WAN）设计的IPv6协议。

LP-WAN是一种低功耗、长距离、广域覆盖、低数据传输速度的无线网络，通常用于物联网场景中。

6LoWPAN采用了在IEEE 802.15.4低功耗短距离通信协议上堆叠IPv6协议的方式，与现有的无线网络技术兼容性良好，同时能够提供IP地址分配、路由和安全等网络服务。

二、基于6LoWPAN无线网络的物联网系统设计1. 系统架构基于6LoWPAN无线网络的物联网系统的设计通常由三个层次组成：终端设备层、6LoWPAN网络层和应用层。

终端设备层包括各种物联网传感器、执行器等设备，通过6LoWPAN无线网络与网络层相连。

6LoWPAN网络层使用6LoWPAN协议，实现对终端设备进行网络控制、数据传输等功能。

应用层负责处理从终端设备上传来的数据，分析数据后进行数据存储、处理或者向其他系统推送相关信息。

2. 设备接入在设计时，需要考虑如何实现设备接入，即如何将终端设备接入6LoWPAN网络。

常见的方式有两种：一种是通过边缘网关连接；另一种是设备直接接入6LoWPAN网络。

边缘网关是将无线传感器网络和互联网相连的关键设备。

通过边缘网关进行网络连接，可以简化设备接入的流程，提高网络可靠性。

设备直接接入6LoWPAN网络需要通过防火墙和安全验证等步骤，确保连接设备的安全性和可靠性。

3. 数据传输在基于6LoWPAN无线网络的物联网系统中，数据传输是一个非常重要的环节。

专利名称：一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法专利类型：发明专利
发明人：王晓喃
申请号：CN201110113329.5
申请日：20110504
公开号：CN102158983A
公开日：
20110817
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种构建6LoWPAN无线传感器网络的实现方法，在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类节点：IPv6接入路由器、簇首节点、簇内节点及孤立节点。

所述簇内节点包括簇关联节点与普通簇内节点，所述簇首节点实现路由转发功能，普通簇内节点发送的数据首先发送到本簇簇首节点，簇首节点再将数据路由转发到目的节点；所述簇首节点、簇关联节点及IPv6接入路由器的拓扑结构为树状结构，IPv6接入路由器为树状结构的根节点，簇首节点及簇关联节点为树状结构的中间节点或叶子节点。

申请人：常熟理工学院
地址：215500 江苏省苏州市常熟市常熟理工学院(东南校区)计算机科学与工程学院
国籍：CN
代理机构：江苏圣典律师事务所
代理人：胡建华
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基于6LoWPAN的植物工厂智能监测系统设计作者：于鹏澎潘杰来源：《科技视界》2019年第22期【摘要】针对植物工厂对温湿度、CO2浓度、光照等环境参数的智能监测要求，基于6LoWPAN技术设计了植物工厂智能监测系统。

通过搭建监测系统总体架构，设计6LoWPAN 网关节点和传感器节点硬件电路、软件程序，实现对植物工厂内环境信息的综合、实时、智能监测，提升植物工厂生产信息化水平。

【关键词】植物工厂;6LoWPAN;监测系统中图分类号： S126 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）22-0016-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.22.006隨着工业发展和城市规模扩张，生态环境不断恶化，传统农业生产方式受到严重挑战，已不能满足人们对高品质作物的需求[1]。

以设施园艺、环境科学和电子信息等技术为基础的植物工厂作为最新现代农业生产方式，成为破解这一难题的关键。

植物工厂内温湿度、CO2浓度、光照是影响作物生长的主要因素，对其进行实时监测控制是保障作物高效生产的基础[2]。

目前，我国植物工厂监测系统多采用独立控制，设备间不互联，缺乏整体性，扩展能力差不满足现代植物工厂综合、实时、智能监测要求[3]。

6LoWPAN（IPv6 over Low-power wireless Personal Area Networks）技术实现了IEEE802.15.4无线传感器网络与IPv6网络的无缝连接[4]，具有低功耗、地址资源丰富、自主组网、实时性强等优点，可应用于植物工厂智能监测系统中。

1 植物工厂智能监测系统总体架构植物工厂内作物要保持最佳生长状态，离不开适宜的温湿度、CO2浓度、光照等环境因素。

基于6LoWPAN的植物工厂智能监测系统通过实时准确监测环境因素，为内部环境调节提供依据。

本文设计的监测系统由PC终端，路由器，6LoWPAN网关和传感器节点组成，具体如图1所示。

基于6LoWPAN的IPv6传感器网络报头压缩方案的设计与实现苑乐;周华春;高德云;梁露露【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)017【摘要】As the resource of WSNs nodes is limited, a scheme of IPv6 masthead compression is proposed for significantly reducing the amount of data transmission and improving the overall performance of IPv6 sensor networks. Under the research of 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN) masthead compression, in combination with characteristics and practical requirements of the wireless sensor networks, a IPv6 masthead compression scheme supporting hop limit compression was designed and realized, based on the existing basic protocols of IPv6-WSN. The experimental results validate that the masthead compression can effectively reduce energy consumption, packet loss rate and the delay of packet delivery.%无线传感器网络节点的资源非常有限,如果能够对IPv6报头进行压缩可以在较大程度上减小数据传输量,提高IPv6传感器网络的整体性能.通过对6LoWPAN报头压缩方案的研究,并结合无线传感器网络的特点和实际需求,在已有无线传感器网络底层协议和基本IPv6协议栈基础上,设计并实现了一种支持对跳数限制压缩的IPv6报头压缩方法.实验结果表明,报头压缩可以有效节省网络能耗,降低丢包率,减小数据传输时延.【总页数】5页(P74-77,81)【作者】苑乐;周华春;高德云;梁露露【作者单位】北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室,北京 100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室,北京 100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室,北京 100044;北京交通大学电子信息工程学院,北京 100044;北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TN929.5-34;TP212.9【相关文献】1.基于农业监测的6LoWPAN报头压缩方案的综述 [J], 严薇;张浩平;薛联凤2.一种基于LoRa网络的IPv6报头压缩算法 [J], 刘智海3.基于6LoWPAN与IPv6互连的地址压缩改进方案 [J], 李占波;李振超4.一种基于6LoWPAN的TCP报头压缩方案① [J],5.一种基于6LoWPAN的TCP报头压缩方案 [J], 梁保; 李鸿彬; 贾军营; 于波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统设计基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统设计摘要：寒旱区环境监测对于了解和研究该区域的气候和生态变化具有重要意义。

然而，传统的环境监测系统在寒旱区面临着许多挑战，如远距离通信、低功耗等。

为了解决这些问题，本文设计了一种基于6LoWPAN的寒旱区野外环境监测系统。

该系统利用6LoWPAN协议进行低功耗、远距离的传感器数据传输，并通过云端平台对数据进行处理和分析。

结果表明，该系统在寒旱区环境监测中具有较高的可靠性和稳定性。

关键词：6LoWPAN，寒旱区，环境监测，低功耗，远距离通信1. 引言寒旱区是指寒冷干燥的地区，常见于高原、沙漠和北极等地。

由于受到气候的影响，该区域的生态系统容易受到破坏，环境变化多样且迅速。

因此，建立一种可靠的寒旱区野外环境监测系统对于了解和保护该地区的生态环境具有重要意义。

2. 系统设计本文设计的寒旱区野外环境监测系统主要包括传感器节点、无线传输模块、云端平台和数据处理与分析模块。

2.1 传感器节点传感器节点是系统的基本组成部分，用于收集环境数据。

传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

节点采用低功耗的MCU控制芯片，可以长时间工作。

2.2 无线传输模块为了实现远距离的数据传输，本文采用了6LoWPAN协议作为无线传输的基础。

6LoWPAN是一种适用于低功耗无线网络的通信协议，可以将IPv6协议栈压缩到小尺寸的数据包中进行传输。

通过使用6LoWPAN，传感器节点可以实现与主控端的远距离通信，并具备较低的功耗特性。

2.3 云端平台云端平台是数据存储和处理的重要部分。

传感器节点采集的数据通过6LoWPAN协议传输到云端平台，然后存储在数据库中。

云端平台具备较大的存储容量和计算能力，可以对数据进行实时处理和分析。

2.4 数据处理与分析模块为了更好地理解和利用数据，设计了数据处理与分析模块。

该模块可以对传感器数据进行处理、统计和图表化展示，从而提供给用户更全面、直观的环境监测结果。

基于6LoWPAN的无线传感网设计龚成莹;何辉;马应莲;梁金荣;刘阳【摘要】针对无线传感网端到端通信存在的问题,利用IPv6互联网优势实现IEEE802.15.4协议与IPv6网络的互通.以CC2538为节点芯片,设计基于6LoWPAN的网络应用模型,实现6LoWPAN传感网络对传感数据的采集、处理和传输功能,并给出了研究思路和实现方法.结果表明,该方案很好地解决了无线传感网端到端通信问题,降低了网络数据互通的难度.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2018(048)007【总页数】5页(P531-535)【关键词】无线传感网;IPv6;6LoWPAN;CC2538【作者】龚成莹;何辉;马应莲;梁金荣;刘阳【作者单位】兰州工业学院电子信息工程学院, 甘肃兰州 730050;兰州工业学院电子信息工程学院, 甘肃兰州 730050;兰州工业学院电子信息工程学院, 甘肃兰州 730050;兰州工业学院电子信息工程学院, 甘肃兰州 730050;兰州工业学院电子信息工程学院, 甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TP2770 引言基于低功耗和自组织的无线互联的传感器和执行器，无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)在智能家居、远程监测、公共安全、健康监测和智能交通等领域发展迅速[1]。

经过多年发展，出现了大量的WSN私有协议，如MAC层的S-MAC、T-MAC、BMAC和XMAC等，路由层的AODV、LEACH、DYMO、HiLOW和GPSR等[2]，由于缺乏标准，这些协议的使用范围较窄，较难推广。

主流的WSN标准有IEEE802.15.4[3]、ZigBee[4]和ISA100.11a等，由于这些标准采用非IP技术，在实际的应用中，WSN在需要接入互联网时需要复杂的应用层网关，无法实现端到端的数据传输和控制，为此，IETF 6LoWPAN(基于IPv6的低速无线个域网，即IPv6 over IEEE 802.15.4)[5]工作组致力于解决该问题，以使IP网络能够在无线嵌入式设备和网络中使用。

6lowpan的基本架构6LoWPAN（IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Network）是一种用于低功耗无线个人局域网的IPv6协议栈。

它是为在低功耗传感器设备和无线嵌入式系统中实现IPv6通信而设计的。

6LoWPAN的基本架构包括以下几个关键组件：1. 6LoWPAN Node：6LoWPAN节点是指使用6LoWPAN协议栈的设备或传感器节点。

每个6LoWPAN节点有一个全局唯一的IPv6地址，并可以通过IPv6协议进行通信。

2. 6LoWPAN Border Router：6LoWPAN边界路由器是连接6LoWPAN网络与IPv6网络（如Internet）之间的网关设备。

它负责处理6LoWPAN节点和IPv6网络之间的数据转发和转换。

3. 6LoWPAN Adaptation Layer（6LoWPAN适配层）：6LoWPAN适配层位于网络层和物理层之间，用于提供IPv6包的压缩、分片和组装功能。

由于传感器设备的资源有限，6LoWPAN协议使用一系列压缩算法来节省传输的数据量。

4. Media Access Control（媒体访问控制层）：6LoWPAN使用IEEE 802.15.4作为物理层标准，用于提供无线通信。

媒体访问控制层负责在6LoWPAN节点之间进行数据传输。

5. Routing Protocol（路由协议）：6LoWPAN网络可以使用各种路由协议来实现节点间的数据转发。

常见的路由协议有RPL（IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks）和AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）。

通过以上的基本架构，6LoWPAN可以实现低功耗传感器设备的互联和与IPv6网络的通信。

它在物联网应用中具有广阔的应用前景，例如智能家居、智能城市和工业自动化等领域。

第34卷第1期2010年2月南京理工大学学报(自然科学版)Journal of Nanjing University of Science and Technol ogy (Natural Science )Vol .34No .1Feb .2010　收稿日期:2009-07-09 修回日期:2009-12-23　作者简介:向浩(1988-),男,硕士,主要研究方向:信息管理与信息系统,E 2mail:bandaodiehe@sina .com;通讯作者:袁家斌(1968-),男,博士,教授,主要研究方向:信息安全,E 2mail:jbyuan@nuaa .edu .cn 。

基于6L oW PAN 的I Pv6无线传感器网络向　浩1,李　堃2,袁家斌2(1.北京科技大学信息工程学院,北京100083;2.南京航空航天大学信息科学与技术学院,江苏南京210016)摘　要:I Pv6不能直接构建于I EEE802.15.4网络上,为了实现I Pv6over I EEE802.15.4,该文对6Lo W P AN 的核心技术即适配层帧格式、适配层分片和重组、Mesh 支持、报头压缩等进行了深入的研究,并结合Tiny OS 的系统特点,设计和实现了一个基于Tiny OS 2.0的6Lo W P AN 无线传感器网络。

阐述了该网络系统的设计方案,构建了测试环境,并对该系统的实现进行了测试分析。

测试结果表明,该系统工作正常,能够实现W S N 与外部I Pv6环境直接交换数据的目标。

关键词:无线传感器网络;I Pv6;I EEE802.15.4;6Lo W P AN;Tiny OS;适配层;报头压缩中图分类号:TP 393 文章编号:1005-9830(2010)01-0056-05I Pv6W i reless Sensor Network Based on 6Lo W PANX I A NG Hao 1,L I Kun 2,Y UAN J ia 2bin2(1.School of I nf or mati on Engineering,University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing 100083,China;2.Research I nstitute of I nf or mati on Science and Technol ogy,Nanjing University of Aer onauticsand A str onautics,Nanjing 210016,China )Abstract:I EEE802.15.4net w ork p r operties deter m ine that I Pv6can not be directly built on I EEE802.15.4.I n order t o achieve I Pv6over I EEE802.15.4,this paper describes the 6Lo W P AN core technol ogies:the fra me f or mat,the frag mentati on and reasse mbly of the adap tati on layer,Mesh support and header comp ressi on .Co mbining the Tiny OS ’features,a 6Lo W P AN p2p net w ork based on Tiny OS 2.0is designed and i m p le mented .The i m p le mentati on details of the 6Lo W P AN p2p net 2work are p resented as f oll ows:the fra me work of the net w ork,the establishment of the syste m ’s core technol ogies and the design of the syste m buffers .An envir on ment t o test the 6Lo W P AN net w ork is designed .The test results show that the syste m works well and can i m p le ment the target that the W S N exchanges data directly with the external I Pv6net w ork .Key words:wireless sens or net w ork;I Pv6;I EEE802.15.4;6Lo W P AN;Tiny OS;adap tati on lay 2ers;header comp ressi on总第170期向　浩　李　堃　袁家斌　基于6Lo W P AN的I Pv6无线传感器网络　 无线传感器网络在工业、农业、军事、环境、医疗、交通等领域具有广泛的应用。