因为IP对内存和带宽的要求较高,要降低它的运行环境要求以适应微控制器及低功率无线连接很困难。因此,无线网只采用专用协议,而不使用IP。
随着智能设备的不断应用与推广,集成了网络技术、嵌入式技术和传感器技术的低速率无线个域网(LR-WPAN)技术成为了研究热点。LR-WPAN是为短距离、低速率、低功耗无线通信而设计的网络,可广泛用于智能家电和工业控制等领域。IETF组织于2004年11月正式成立了IPv6 over LR-WPAN(简称6LoWPAN)工作组,着手制定基于IPv6的低速无线个域网标准,即IPv 6overIEEE 802.15.4,旨在将IPv6引入以IEEE 802.15.4为底层标准的无线个域网。IETF 6LoWPAN工作组的任务是定义在如何利用IEEE 802.15.4链路支持基于IP的通信的同时,遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性。
6LoWPAN可实现在802.15.4连接上有效传输IPv6数据报,因此资源受限的设备(例如“万物”)能够自然地加入IoT。
6LoWPAN工作组的研究重点为适配层、路由、报头压缩、分片、IPv6、网络接入和网络管理等技术。6LoWPAN技术底层采用IEEE 802.15.4规定的物理层和MAC层,网络层采用IPv6协议。由于IPv6中,MAC层支持的载荷长度远大干6LoWPAN底层所能提供的载荷长度,为了实现MAC层与网络层的无缝链接,6LoWPAN工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层,用来完成报头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作。6LoWPAN适配层是IPv6网络和IEEE 802.15.4MAC层之间的一个中间层,其向上提供IPv6对IEEE 802.15.4媒介访问支持,向下则控制LoWPAN网络构建、拓扑及MAC层路由。6LoWPAN的基本功能支持包括如链路层的分片和重组、报头压缩、组播支持、网络拓扑构建和地址分配等的实现,如图2.12所示。
图2.12 6LoWPAN适配层功能模块示意图
6LoWPAN具有以下一些特点。(www.daowen.com)
1)普及性:IP网络应用广泛,作为下一代互联网核心技术的IPv6,也在加速其普及的步伐,在LR-WPAN网络中使用IPv6更易于被接受。
2)适用性:IP网络协议栈架构受到广泛的认可,LR-WPAN网络完全可以基于此架构进行简单、有效的开发。
3)更多地址空间:IPv6应用于LR-WPAN的最大亮点就是庞大的地址空间,这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN网络设备的需要。
4)支持无状态自动地址配置:IPv6中当节点启动时,可以自动读取MAC地址,并根据相关规则配置好所需的IPv6地址。这个特性对传感器网络来说,非常具有吸引力,因为在大多数情况下,不可能对传感器节点配置用户界面,节点必须具备自动配置功能。
5)易接入:LR-WPAN使用IPv6技术,更易于接入其他基于IP技术的网络及下一代互联网,使其可以充分利用IP网络的技术进行发展。
6)易开发:目前基于IPv6的许多技术已比较成熟,并被广泛接受,针对LR-WPAN的特性对这些技术进行适当的精简和取舍,简化了协议开发的过程。
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