边界路由器

基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器的实现
更新时间:2019-12-12 17:15 浏览:59 关闭窗口 打印此页

  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。

  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 6LoWPAN[1] 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。

  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6LoWPAN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。

  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。

  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。

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