基于CoAP协议的无线传感网架构设计

付康为 孙玲 任密林 施佺 张晨 沈乐威 王宏彬

摘 要： 基于REST架构的CoAP协议是6LowPAN协议栈中的应用层协议，可运行在内存受限和计算能力有限的嵌入式设备中，并具有请求响应工作模式和可靠的数据传输性能，在物联网领域中具有极大的发展潜力。然而，现有基于CoAP协议设计实现的客户端较为复杂，影响了它在该领域的应用和推广。针对这一现状，提出一种新型CoAP应用架构，该架构通过在CoAP协议基础上增加一个链接服务器，实现CoAP客户端和CoAP服务器之间的通信，简化了基于CoAP架构的客户端设计，为推广CoAP架构在物联网领域的应用提供了参考模型。

关键词： CoAP协议； 6LowPAN协议栈； IPv6； 无线传感器网络； 物联网； 数据传输； 嵌入式设备

中图分类号： TN929.5?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）20?0049?04

Abstract： The CoAP protocol based on REST architecture is the application layer protocol in the 6LowPAN protocol stack， can run on embedded devices with limited memory and computing capability， and has the request?respond work mode， reliable data transmission performance， and great development potential in the IoT field. However， the current client designed and implemented on the basis of the CoAP protocol is relatively complex， and its application and popularization in the IoT field are affected. In view of this situation， a new CoAP application architecture is proposed. In this architecture， a link server is added on the basis of the CoAP protocol， so as to realize communication between the CoAP client and CoAP server， simplify the design of the client based on the CoAP architecture， and provide a reference model for the promotion of CoAP architecture application in the IoT field.

Keyword： CoAP protocol； 6LowPAN protocol stack； IPv6； wireless sensor network； IoT； data transmission； embedded device

0 引 言

随着互联网的普及和物联网技术的深入研究与广泛应用，网络地址资源有限的问题日益突出。为解决IPv4协议存在的不足，下一代互联网协议IPv6正被越来越多的推广和应用[1]。6LowPAN作为一种新型的无线传感器网络技术，基于和ZigBee技术相同的IEEE 802.15.4标准，具有和IPv6互联网兼容的特点，成为人们研究和关注的热点之一。6LowPAN技术可以让每个传感器节点拥有独一无二的IPv6地址，便于无线传感器网络与IPv6互联网的融合，从而实现无线传感器网络和互联网络的无缝连接，方便用户远程对传感器节点进行访问和控制。

在6LowPAN协议栈中，基于REST架构的CoAP协议是其应用层协议，其架构如图1所示。

为了利用UDP协议占用硬件资源少、支持多播等优点，克服其数据传输不可靠的缺点，CoAP采用双层架构：Transaction层负责处理节点间的信息交换，同时增加了对多播的支持；……