基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器的实现.doc
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1、基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器的实现OpenWrt 可以被描述为一个嵌入式的 Linux 发行版,(主流路由器固件有 dd-wrt,tomato,openwrt三类)而不是试图建立一个单一的、静态的系统。OpenWrt的包管理提供了一个完全可写的文件系统,从应用程序供应商提供的选择和配置,并允许您自定义的设备,以适应任何应用程序。对于开发人员,OpenWrt 是使用框架来构建应用程序,而无需建立一个完整的固件来支持;对于用户来说,这意味着其拥有完全定制的能力,可以用前所未有的方式使用该设备。6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准,即IPv6 over IEEE 80
2、2.15.4。将IP协议引入无线通信网络一直被认为是不现实的(不是完全不可能)。迄今为止,无线网只采用专用协议,因为IP协议对内存和带宽要求较高,要降低它的运行环境要求以适应微控制器及低功率无线连接很困难。基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的IETF 6LoWPAN1 草案标准的发布有望改变这一局面。6LoWPAN所具有的低功率运行的潜力使它很适合应用在从手持机到仪器的设备中,而其对AES-128加密的内置支持为强健的认证和安全性打下了基础。IEEE 802.15.4标准设计用于开发可以靠电池运行1到5年的紧凑型低功率廉价嵌入式设备(如传感器)。该标准使用工作在2.4GHz频段的无
3、线电收发器传送信息,使用的频带与Wi-Fi相同,但其射频发射功率大约只有Wi-Fi的1%。这限制了IEEE 802.15.4设备的传输距离,因此,多台设备必须一起工作才能在更长的距离上逐跳传送信息和绕过障碍物。基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器的实现6LoWPAN作为WSN和IPv6技术结合的产物,既继承了IPv6巨大地址空间的优势,又满足了无线传感网低功耗的要求,受到了越来越多无线传感器网络使用者的喜爱1。就6LoWPAN网络自身特性而言,它应当和某些外部网络互连,使外部网络可以监测和控制6LoWPAN网络才具有更实际的意义。而IP网络作为目前的主流网络,如何实现该网络与6LoWP
4、AN网络的连通,是目前亟待解决的问题。OpenWrt作为一个功能强大的开源路由器Linux系统,用户可以很方便地对其进行定制、优化,从而实现自己的功能需求2。本文设计的基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器,成功解决了6LoWPAN网络与IP网络之间异构网络互通的问题,对于无线传感网的发展及促进异构网络之间的无缝融合具有深远的意义。1 系统架构6LoWPAN边界路由器作为连接IPv6网络和6LoWPAN网络的桥梁,需要同时提供两种网络的接入功能,以及数据包在两种不同网络之间的转发和路由。本文设计的6LoWPAN边界路由器的系统架构如图1所示,主要包括底层硬件、设备驱动、操作系统及上层应用
5、等几部分。该边界路由器通过自身的以太网接口与IPv6网络进行通信,而与6LoWPAN网络之间的通信,则通过基于IEEE802.15.4的射频模块来实现。系统拓扑如图2所示。2 系统硬件设计6LoWPAN边界路由器主要用来帮助一些能力受限的6LoWPAN节点接入IPv6网络,基于以上目的,该边界路由设备在硬件设计上需具备较好的协议执行能力和一定的处理能力3。本文设计的6LoWPAN边界路由器的硬件结构设计如图3所示,主要包括以太网接入部分和6LoWPAN网络接入部分,两部分之间通过串口连接。以太网接入部分主控芯片选用的是台湾雷凌(Ralink)科技公司推出的一款高集成低成本SOC芯片RT5350
6、F。该芯片是一颗高性能的MIPS 24Kc CPU内核,最高主频为360 MHz,较高的主频保证了一定的处理能力。除此之外,该部分采用16 MB Flash闪存作为程序存储器,采用32 MB的16 bit SDRAM作为内存,可以嵌入完整的TCP/IP网络协议,实现强大的网络通信功能,同时还能有足够的空间用于安装程序以及依赖库,满足用户的功能扩展需求。由于RT5350只提供了IEEE802.11协议的射频接口,而6LoWPAN协议目前是建立在IEEE802.15.4标准上,所以需要采用其他芯片来提供6LoWPAN网络接入的功能支持。本文采用以CC2530F256芯片为主的射频接入模块及其外部功
7、能拓展电路,提供向6LoWPAN网络的接入。3 系统软件设计为实现两种异构网络的互连,边界路由器必须同时具有IPv6和6LoWPAN标准。虽然6LoWPAN协议是由IPv6协议转变而来,但该协议具有自己的特殊性:它包含一个适配层来实现IP数据包在IEEE 802.15.4链路上的传输4。由于IPv6数据包的最大传输单元为1 280 B,而IEEE802.15.4定义MAC层的每一帧的长度为127 B,这样就会造成IPv6数据报和IEEE802.15.4帧在长度上的不匹配,许多IPv6数据包不能完整地放进一个IEEE802.15.4帧中进行传输5。为了解决这一问题,IPv6数据包需要在适配层进行
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- 基于 OpenWrt LoWPAN 边界 路由器 实现
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