基于IPv6无线传感网异构通信技术探究

基于IPv6无线传感网异构通信技术探究中图分类号:TN915文献标志码:A文章编号:1009-6868(2012)03-0006-005摘要:文章提出了一种基于IPv6实现6LOWPAN和Zigbee两种异构协议通信的架构——6LoWPAN-IPv6-Zigbeeo6LoWPAN-IPv6-Zigbee架构在分析异构节点互通问题的基础上,设计了协议转换、网关功能以及节点交互流程;基于现有的异构节点互通方案,设计了的异构节点互通场景、系统结构、协议转换模式以及网关功能;基于寻址、服务发现等互联互通关键技术,设计了异构节点交互流程。6LoWPAN-IPv6-Zigbee架构可为同时存在Zigbee节点与6LoWPAN节点的混合传感网络提供良好互通性。关键词:无线传感网;协议转换;异构通信Abstract:Inthispaper,weproposea6LoWPAN-IPv6-Zigbeearchitecturefortheheterogeneousprotocols6L0WPANandZigbee・Wediscussissuesrelatedtoheterogeneousnodeinteroperabilityandalsodescribetheprotocoltransitionmodel,bordergatewayfunctions,anddatatransmissionflow.Takingexistingheterogeneousnodeinterchangeasourbasis,weproposeasuitableheterogeneousnodecommunicationenvironment,systemstructure,protocoltransitionmode,andgatewayfunctions.Aheterogeneousnodeinteractionprocessisdesignedbasedonaddressingandservicediscovery.The6L0WPAN-IPv6-Zigbeearchitectureallowsboth6L0WPANandZigbeeterminalstobeinteroperableonamixed-sensornetwork.Keywords:wirelesssensornetwork;protocoltransformation;heterogeneouscommunicationEEE802.15.4(1]是一组低功耗、低速率短距离无线传输协议,作为ZigbeeWirelessHART.6L0WPAN与MiWi等协议的基础,描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议。其低功耗、低成本的优点使其在无线传感领域中获得了广泛的应用,特别是基于Zigbee协议[2]的应用已经遍布于工业控制、智能测绘、医疗、家居等各行各业。Zigbee协议栈紧凑简单,制订了完整的网络层与应用层协议,并提供丰富的接口与安全管理体系。相对于常见的无线通信标准,Zigbee具体实现要求很低,只要8位处理器再配上4kBROM和64kBRAM等就可以满足其最低需要,从而大大降低了芯片成本。但是Zigbee基本协议及其终端只能实现与乙gbee终端的交互,无法实现IP寻址。虽然Zigbee联盟最近提出了乙gbee-IP的概念,但Zigbee协议栈的独立性与非开源性质增加了其与传统IP网络及其节点的交互的难度。随着物联网的兴起,无线传感器网络(WSN)向IPv6网络的融合逐渐提上日程,基于IPv6的低功耗无线个域网(6LoWPAN)[3]由此应运而生。6L0WPAN协议主要在IEEE802.15.4链路层之上实现了精简的IPv6协议,通过在链路层与IP层间添加适配层实现首部压缩与数据包的分片重装,很好地实现了IPv6网络与低功耗无线网络之间的协议适配。目前,IETF6LoWPAN工作组已经形成的3个标准文档,提出了低功耗网络中运行IP6协议的假设、问题和目标[4],制订了6LOWPAN的功能及报文格式⑸,以及基于上下文(Context)的IP报文头压缩(IPHC)方法[6]。此外,还岀台了6LOWPAN邻居发现协议、低功耗有损网络路由协议(RPL)等相关标准草稿。基于该标准体系的系统开发已经成功应用于相关产品中,如Sensinode公司的基于NanoStack的NanoRouter产品和NanoService产品、TI公司生产的基于CC-6LoWPAN的Sub-GHz6L0WPANNetworkProcessor)口口OIETF核心工作组专为资源能量带宽受限的网络(如6LOWPAN)设计了轻量级的应用层协议(CoAP)[7],处于数据报协议(UDP)之上,为应用终端之间提供了一种方法/响应交互模式,支持内置的资源发现(RD)机制以及组播机制,同时包含几个关键Web概念如统一资源标识符(URI)和内容类型。CoAP是对超文本传输协议(HTTP)的一种简化,满足轻量级的同时还便于与HTTP进行转化。综上所述,无论从物联网还是WSN的发展趋势来看,6LOWPAN作为一种新兴的基于IPv6的无线传感网协议,具备更高的应用价值与发展潜力。但从目前的行业应用现状分析,未来很长一段时间内,Zigbee仍然会承担一个很重要的角色。6LOWPAN的逐步推广使得两种网络及其节点的互通成为必然。本文在原有6LOWPAN以及Zigbee标准不变...

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