基于6LOWPAN傳感器網關設計

2．2 軟件設計
6LoWPAN網關的軟件架構如圖4所示。網關通過WAN口與Internet互聯。一方面接收以太網數據幀，并將幀實體提交給應用層處理；另一方面從應用層接收幀實體數據，并用以太網幀頭對幀實體進行封裝，通過WAN口發(fā)送出去，這里以太網幀頭中的目的地址為下一跳的MAC地址，源地址為網關的MAC地址。

網關通過USB Stick與6LoWPAN無線傳感器網絡互聯。一方面無線接口接收IEEE 802．15．4數據幀，并將幀實體提交給適配層處理；另一方面從適配層接收幀實體數據，并用IEEE 802．15．4幀頭對幀實體進行封裝，通過無線接口發(fā)送出去。
該網關設計的關鍵之一是對USB Stick的設計。它采用Contiki OS作為操作系統，其物理層和MAC層遵循IEEE 802．15．4標準，集成了uIPv6協議棧和6LoWPAN適配層。采用AT90USB1287芯片，在Congtiki Studio集成開發(fā)環(huán)境下編程、編譯，并通過AVR Studio 4連接JTAG仿真器進行程序燒寫。USBStick中主要完成了報文分片與重組、報頭壓縮及鏈路層的數據轉發(fā)等方面功能。

3 性能分析
為分析系統的性能，根據圖1搭建了測試網絡。通過對端到端網絡的連接性、延時變化、往返延時、丟包率以及吞吐量的測試，對該網絡性能作出簡要分析。
(1)連接性。連接性又稱可達性，嚴格說應是網絡的基本能力或屬性，并不能稱為性能，它直接反映了網絡是否可用。通過Ping6命令測試，證明網絡能夠互通，即實現6LoWPAN無線傳感器網絡與IPv6網絡的互聯。測試結果如圖5所示。

(2)時延變化。對3 000 s內網絡的往返時延進行了監(jiān)測。監(jiān)測結果如圖6(a)所示。時延的突升或突降，通常表明網絡出現故障，或受到安全攻擊等。從測試結果可以看出，每個時間段內往返延時比較平穩(wěn)，從而說明該網絡的通訊性能良好。
(3)往返時延。往返時延(RTT，Round Trip Times)由3部分決定：線路的傳播時間、末端系統的處理時間及路由器緩存中的排隊和處理時間。其中第一項是相對固定的，而后兩項則和網絡負荷及系統性能有關，所以RTT值能間接反映網絡負荷和系統性能，并且可以大致認為RTT值和網絡負荷成正比，而和系統性能成反比。為便于測量，主要考慮不同大小數據包的端到端往返時延。