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6LoWPAN是一种在IEEE802.15.4标准基础上实现无线传感器网络IP化的技术。在现有的单网关结构中，存在围绕6LoWPAN边界路由器的网络拥塞问题。通过引入多网关系统架构，能够有效的缓解单网关的瓶颈问题。线性增加网关数量只能在一定程度上提升网络的性能，不合理的网关位置不仅影响网络的链路质量和通信时延，还拉低了网络整体吞吐量的上限。 本文在STM32-AT86RF231的6LoWPAN硬件平台和Contiki操作系统的基础上，设计能同时接入Internet和6LoWPAN的嵌入式双模网关，并实现多网关系统网络的网际互联。根据树型拓扑搭建多网关网络系统，在兼容现有6LoWPAN协议标准条件下，实现多网关架构和多径路由。在此基础上提出一种基于流量负载的多网关部署优化算法，实现网关间负载均衡并提高网络吞吐量。 论文完成的主要工作包括： (1)设计并实现嵌入式双模网关硬件。编写以太网模块驱动程序，实现IP报文的收发。修改uIP协议栈中的ICMPv6消息，使其能够与IPv6邻居发现协议适配。 (2)通过以太网上的IP隧道实现网关间的专用有线信道连接，并利用UDP-socket套接字实现网络层上的网关数据分流。在不增加额外信令的条件下修改 RPL 路由协议，以实现多网关架构和多径路由。 (3)在实验室环境下，按树型拓扑搭建 6LoWPAN 多网关系统测试网络。测试网络中网关和节点的功能，利用以太网中PC进行ICMPv6报文测试。记录实验数据，并与单网关系统进行对比分析。实验结果表明，多网关系统方案能有效的提高6LoWPAN网络整体性能。 (4)设计一种适用于 6LoWPAN 网络的多网关部署优化算法，实现网关间负载均衡的同时综合考虑剩余能量和链路质量因素。在 Matlab 上进行算法仿真，并与同类算法对比。仿真结果显示，该算法能够以较少的网关数量实现网关间负载均衡。