第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
物連網(Internet of Things)為未來的網路環境架構，每個物件彼此可以透過有 線/無線網路的連結來進行溝通。而物件的連線能力、設置條件，因應不同的環 境需求，能力也會有所不同。而本文將針對 Internet of Things 中 6LoWPAN 的環 境進行討論，6LoWPAN 的應用類型包括智慧家庭、醫療照護、工業管理、環境 監控等等，為周邊進行資訊蒐集、回覆並加以監控。而根據環境中對節點的影響 (如: 節點電量消耗、連線品質、高遺失率環境等等)，如何在這些不同類型的環 境類型傳送資料，將影響 6LoWPAN 應用的可行性。然而，不同的應用服務有不 同的 QoS 條件，為節點找出合適的路由路徑，是本論文的目標。
IETF Working Group[2] 提 出 了 整 合 這 些 物 件 與 IP 網 路 的 概 念 - 6LoWPAN[6]，做為未來網路的特色，物件整合了 802.15.4[3]的 MAC 層協定、
網路層 IPv6 協定[5]，可以用於 Low-power and Lossy Network。從一般常見的 Smart Phone、RFID (Radio- frequency identification)、Sensor 等，其節點的規格需 適應在低功耗、運算能力及記憶體受限制的嵌入式系統。
而為了將這些物件偵測到的訊息發送給人、物，IETF Working Group 著手設 計 Routing Protocol for Low-power and Lossy network ( RPL )[17]，並在 2012 年發 表 RFC6550[17]，可讓物件在 6LowPan 環境下做訊息的傳輸，RPL 的設計以 Destination Oriented Direct Acyclic Graph (DODAG)架構來表現節點如何進行路 由，並定義規則，每個節點在 DAG 中選擇鄰居節點作為他的父節點，以此方式 為這些物件確保擁有較佳路由選擇。
目前在 6LoWPAN 上的應用已逐漸受到重視，而現有的應用服務所需的路由，
也應該針對不同應用類型來考慮。對於這些路由條件，IETF Working Group 著手 設計 RPL 來適用在 6LoWPAN 環境中的節點。在傳統的路由協定中往往只針對
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單一條件做為選擇，其缺點便為只能符合單一 QoS 需求，無法兼顧到其他條件要 求。而針對這點在相關文獻[12][25]中，提出相應對策 Multi-Metrics 的做法，
不過在 LLN 環境中能改善的效能有限。為了讓 RPL 的路由選擇可達成不同應用的 需求，本文會針對多種的路由條件進行組合，並挑選出較佳的路由組合。
1.2 研究目標
本研究旨在設計一個新的路由協定，其具有讓節點對 QoS 要求，依據當下的 網路連線狀況，應變地選擇路徑的能力。
為了達成這些目標，有許多的挑戰與工作要解決，包括:
RPL Objection function :本論文研究主軸在於對 RPL 路由協定進行 Metric 的設計，因此要先定義對於哪種類型的應用決定適當的 Metric，再根據其 Metric 挑選出較佳的路徑。
Metric 的類型 : Metric 的類型須明確定義，可適用於何種條件中，可分為 Link 以及 Node 的類型。一些 Metric 可能考慮到網路的延遲；一些則可能顧 慮到節點的狀態、如電量。不同 Metrics 的條件必須互斥、不應有衝突，並 能夠延展至更大的 LLN 網路或網際網路。
多重條件的設置 :對於 RPL 路由協定可能使用的 Metric 條件，若只針對單 一條件進行抉擇，可能結果不太理想。因此，使用不同比例條件為本論文的 研究主題之一。
不同應用的 QoS 需求 :在不同應用類型下，如環境監控、智慧家庭等應用所 考慮的需求通常為延遲時間、封包遺失率、以及節點電量等。因此本文採用 組合式做法達到多重條件的設置，以符合不同的 QoS 需求。
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1.3 論文架構
本論文的架構分為五個章節，各章節介紹如下:第一章緒論描述了研究的動 機、問題定義以及研究目標；第二章相關研究包括物聯網的簡介、6LoWPAN 網 路的發展、挑戰以及研究議題。第三章將介紹本論文所提出的路由條件組合機制，
包含對各種路由條件的介紹；以及對條件分配的做法，本文採用加法式以及優先 權分配兩種方式。第四章將介紹實驗模擬結果與分析。第五章為本篇論文結論。
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