9、6LoWPAN网络拥塞综合分析

6LoWPAN网络拥塞综合分析

1. 引言

对6LoWPAN网络进行拥塞分析十分必要。当多个传感器节点同时以高数据速率发送数据包，或者某个节点在网络中转发大量流量时，就会发生拥塞。这会导致无线信道上的链路冲突以及缓冲节点的数据包溢出。

虽然已有一些研究探讨6LoWPAN网络的拥塞问题，但很少有涉及拥塞评估和分析的。这里将通过分析建模、模拟和测试平台实验，对6LoWPAN网络进行全面的拥塞分析。后续内容安排如下：首先建立6LoWPAN拥塞的分析模型，接着通过不同场景和参数的模拟进行广泛的拥塞分析，然后基于测试平台在不同场景和参数下进行拥塞分析，最后总结相关内容。

2. 6LoWPAN拥塞的分析建模

为了研究6LoWPAN网络在拥塞情况下的性能，如因缓冲区溢出而丢失的数据包数量以及汇聚节点每秒接收的数据包平均数量，我们使用马尔可夫链分析和排队论来建立分析模型。排队论是研究和分析计算机网络性能的重要工具，排队分析是马尔可夫链的一种特殊情况，它处理节点缓冲区中数据包竞争由服务器（如传感器节点）处理的情况。同时，我们还会基于Contiki OS实现，计算有无无线信道冲突时IEEE 802.15.4的有效信道容量。最后，使用Contiki OS和Cooja模拟器，通过不同的参数（如节点数量、缓冲区大小和提供的负载）进行模拟，验证我们的模型。

2.1 系统模型

在6LoWPAN网络中，RPL负责构建网络拓扑，定义了三种类型的节点：提供与其他网络连接的汇聚（根）节点、将数据包转发到汇聚节点的中间节点以及叶子节点。假设有M个叶子节点（L1, …, Lk, …, LM）、一个中间节点（Il）和一个汇聚节点（S），每个节点都有大小为B