基于IPv6的家居物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)與應用技術

第 1章 家居物聯(lián)網(wǎng)概述1
1．1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述 1
1．1．1 物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)及其概念 1
1．1．2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結構 2
1．1．3 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢與前景 4
1．2 家居物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 6
1．3 家居物聯(lián)網(wǎng)的相關技術 9
1．3．1 嵌入式技術 9
1．3．2 無線通信技術 12
1．3．3 計算機網(wǎng)絡技術 17
1．3．4 信息感知與處理技術 18
1．4 家居物聯(lián)網(wǎng)的未來 19
參考文獻 21
第 2章 IPv4與IPv6 22
2．1 IPv4 22
2．1．1 IPv4的地址空間 22
2．1．2 IPv4數(shù)據(jù)報的格式 24
2．1．3 TCP 25
2．1．4 UDP 27
2．2 IPv6 29
2．2．1 IPv6的特征 29
2．2．2 IPv6報頭 30
2．2．3 IPv6地址結構 32
2．2．4 IPv6鄰居發(fā)現(xiàn) 33
2．2．5 IPv6地址無狀態(tài)自動配置 34
2．3 IPv4的不足與向IPv6過渡的方案 36
2．3．1 IPv4的不足 36
2．3．2 IPv6 over IPv4 37
2．3．3 IPv6 to IPv4 37
2．3．4 IPv4 over IPv6 38
2．3．5 IPv4 to IPv6 39
參考文獻 40
第3章 IEEE 802．15．4 41
3．1 IEEE 802．15．4概述 41
3．2 IEEE 802．15．4設備與工作原理 42
3．3 IEEE 802．15．4拓撲結構 43
3．4 IEEE 802．15．4地址 44
3．5 IEEE 802．15．4協(xié)議棧 45
3．5．1 物理層 45
3．5．2 MAC層 47
3．6 IEEE 802．15．4幀結構 49
3．6．1 物理層幀結構 49
3．6．2 MAC層幀結構 49
3．7 IEEE 802．15．4的安全服務 51
3．7．1 幀安全 51
3．7．2 安全模式 52
3．8 基于IEEE 802．15．4的ZigBee技術 52
3．8．1 ZigBee發(fā)展概述 53
3．8．2 ZigBee協(xié)議棧 53
3．8．3 ZigBee數(shù)據(jù)幀結構 55
3．8．4 ZigBee的應用 56
參考文獻 56
第4章 6LoWPAN技術 57
4．1 6LoWPAN概述 57
4．2 6LoWPAN的發(fā)展歷程 57
4．3 6LoWPAN的結構 59
4．4 6LoWPAN協(xié)議棧 60
4．5 6LoWPAN數(shù)據(jù)幀結構 63
4．6 6LoWPAN頭部壓縮 64
4．6．1 無狀態(tài)頭部壓縮技術 65
4．6．2 基于上下文的頭部壓縮技術 67
4．7 6LoWPAN分片與重組 71
4．8 6LoWPAN地址自動配置 71
4．9 6LoWPAN路由與轉發(fā) 72
4．9．1 Mesh Under路由轉發(fā) 73
4．9．2 Route Over路由轉發(fā) 75
4．10 6LoWPAN鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議 76
4．10．1 IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的不足 76
4．10．2 鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議的優(yōu)化 77
4．10．3 新的鄰居發(fā)現(xiàn)選項 78
4．10．4 流程示例 80
4．11 6LoWPAN實例 80
4．12 6LoWPAN與ZigBee 82
參考文獻 82
第5章 Contiki操作系統(tǒng)基礎 84
5．1 Contiki系統(tǒng)簡介 84
5．2 Contiki操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構 86
5．2．1 進程的數(shù)據(jù)結構 86
5．2．2 事件的數(shù)據(jù)結構 90
5．2．3 timer的數(shù)據(jù)結構 92
5．3 最簡應用實例 96
5．3．1 進程開發(fā)規(guī)范 96
5．3．2 進程框架分析 98
5．3．3 進程的啟動、調用和退出過程 101
5．4 系統(tǒng)的調度 113
5．4．1 進程和事件的調度 113
5．4．2 etimer的分析 116
5．5 進程間通信 122
5．5．1 基于用戶事件的進程間通信 122
5．5．2 進程間通信與中斷的關系 125
參考文獻 127
第6章 Contiki協(xié)議棧 128
6．1 Contiki的網(wǎng)絡協(xié)議棧 128
6．1．1 Contiki網(wǎng)絡協(xié)議棧的系統(tǒng)結構 128
6．1．2 基本數(shù)據(jù)結構 133
6．2 Rime的結構與實現(xiàn) 141
6．2．1 Rime的結構 141
6．2．2 匿名廣播abc的實現(xiàn) 147
6．2．3 polite廣播的實現(xiàn) 149
6．3 uIP的結構與實現(xiàn) 150
6．3．1 uIP的結構和接口 150
6．3．2 uIP的分析 153
6．3．3 raw API應用實例和響應函數(shù)模板 156
6．3．4 Protosocket模型的uIP實現(xiàn) 159
參考文獻 170
第7章 RPL路由協(xié)議及Cooja仿真 171
7．1 RPL路由協(xié)議概述 171
7．2 RPL路由協(xié)議的發(fā)展背景 171
7．3 RPL路由協(xié)議的基本概念 172
7．3．1 RPL路由協(xié)議的基本術語 172
7．3．2 RPL控制消息的功能模塊 175
7．4 RPL路由協(xié)議的工作原理 179
7．5 RPL路由協(xié)議的建立過程 180
7．5．1 上行路由的建立 180
7．5．2 下行路由的建立 183
7．6 RPL路由協(xié)議的功能機制 183
7．6．1 Trickle機制 183
7．6．2 修復機制 184
7．6．3 安全機制 184
7．6．4 RPL通信模式 185
7．7 RPL路由協(xié)議的目標函數(shù)與度量 185
7．7．1 目標函數(shù) 185
7．7．2 路由度量 186
7．8 Cooja仿真器 188
7．8．1 Cooja的啟動及使用 189
7．8．2 運行一個仿真實例 193
7．9 RPL在Contiki中的實例及仿真 199
7．9．1 RPL的主要函數(shù) 199
7．9．2 RPL-UDP Server文件 204
7．9．3 RPL-UDP Client 205
7．9．4 仿真及分析 207
參考文獻 209
第8章 基于6LoWPAN的低功耗家居物聯(lián)網(wǎng)應用 211
8．1 概述 211
8．1．1 智能家居物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)結構 211
8．1．2 智能家居系統(tǒng)的功能要求 213
8．2 低功耗節(jié)點的實現(xiàn) 215
8．2．1 低功耗照明感知節(jié)點的實現(xiàn) 215
8．2．2 全功能照明開關節(jié)點的實現(xiàn) 228
8．2．3 溫度采集節(jié)點的實現(xiàn) 231
8．2．4 體重采集節(jié)點的實現(xiàn) 237
8．3 邊緣節(jié)點的實現(xiàn) 243
8．3．1 中心控制器和邊緣節(jié)點的軟硬件結構 243
8．3．2 WSN節(jié)點地址 244
8．3．3 SLIP簡介 245
8．3．4 SLIP程序分析 245
8．3．5 邊緣網(wǎng)關節(jié)點程序實現(xiàn) 251
8．4 網(wǎng)絡通信測試 257
8．4．1 SLIP測試 257
8．4．2 服務器監(jiān)控程序測試 258
8．4．3 運行測試 260
參考文獻 260