基于IPv6的家居物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)

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(jié)構(gòu) 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(guān)技術(shù) 9
1．3．1 嵌入式技術(shù) 9
1．3．2 無線通信技術(shù) 12
1．3．3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 17
1．3．4 信息感知與處理技術(shù) 18
1．4 家居物聯(lián)網(wǎng)的未來 19
參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu) 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(xiàn) 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(shè)備與工作原理 42
3．3 IEEE 802．15．4拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 49
3．6．1 物理層幀結(jié)構(gòu) 49
3．6．2 MAC層幀結(jié)構(gòu) 49
3．7 IEEE 802．15．4的安全服務(wù) 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(shù) 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(jié)構(gòu) 55
3．8．4 ZigBee的應(yīng)用 56
參考文獻(xiàn) 56
第4章 6LoWPAN技術(shù) 57
4．1 6LoWPAN概述 57
4．2 6LoWPAN的發(fā)展歷程 57
4．3 6LoWPAN的結(jié)構(gòu) 59
4．4 6LoWPAN協(xié)議棧 60
4．5 6LoWPAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) 63
4．6 6LoWPAN頭部壓縮 64
4．6．1 無狀態(tài)頭部壓縮技術(shù) 65
4．6．2 基于上下文的頭部壓縮技術(shù) 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(zhuǎn)發(fā) 72
4．9．1 Mesh Under路由轉(zhuǎn)發(fā) 73
4．9．2 Route Over路由轉(zhuǎn)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(xiàn) 82
第5章 Contiki操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 84
5．1 Contiki系統(tǒng)簡介 84
5．2 Contiki操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 86
5．2．1 進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 86
5．2．2 事件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 90
5．2．3 timer的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 92
5．3 最簡應(yīng)用實例 96
5．3．1 進(jìn)程開發(fā)規(guī)范 96
5．3．2 進(jìn)程框架分析 98
5．3．3 進(jìn)程的啟動、調(diào)用和退出過程 101
5．4 系統(tǒng)的調(diào)度 113
5．4．1 進(jìn)程和事件的調(diào)度 113
5．4．2 etimer的分析 116
5．5 進(jìn)程間通信 122
5．5．1 基于用戶事件的進(jìn)程間通信 122
5．5．2 進(jìn)程間通信與中斷的關(guān)系 125
參考文獻(xiàn) 127
第6章 Contiki協(xié)議棧 128
6．1 Contiki的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 128
6．1．1 Contiki網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 128
6．1．2 基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 133
6．2 Rime的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn) 141
6．2．1 Rime的結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)與實現(xiàn) 150
6．3．1 uIP的結(jié)構(gòu)和接口 150
6．3．2 uIP的分析 153
6．3．3 raw API應(yīng)用實例和響應(yīng)函數(shù)模板 156
6．3．4 Protosocket模型的uIP實現(xiàn) 159
參考文獻(xiàn) 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(shù)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(jī)制 183
7．6．1 Trickle機(jī)制 183
7．6．2 修復(fù)機(jī)制 184
7．6．3 安全機(jī)制 184
7．6．4 RPL通信模式 185
7．7 RPL路由協(xié)議的目標(biāo)函數(shù)與度量 185
7．7．1 目標(biāo)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(xiàn) 209
第8章 基于6LoWPAN的低功耗家居物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 211
8．1 概述 211
8．1．1 智能家居物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 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(guān)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(jié)構(gòu) 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(guān)節(jié)點程序?qū)崿F(xiàn) 251
8．4 網(wǎng)絡(luò)通信測試 257
8．4．1 SLIP測試 257
8．4．2 服務(wù)器監(jiān)控程序測試 258
8．4．3 運行測試 260
參考文獻(xiàn) 260