电子科大无线传感器网络wsn_chapter_1_概述介绍.ppt

5，3 6owPan草案 6Lowpan是IPv6 over Low Power wireless Personal Area Network的缩写，该草案来实 目标是制订如何在6Lowpan上传输IPv6报文。当前6Lowpan采用的开放协议主要指IEEE 802.15. 4 mAc层标准，在上层并没有一个真正开放的标准支持路由等功能。由于IPv6是广一代互联网标准，在技术上均趋于成熟，并且在6Lowpan上采用IPv6协议可以与现有网络实现无缝连接，因此IETF成立了专门的工作组制定如何在802.15.4协议上发送和接收IPv6报文等相关技术标准。 5. 3. 1 动机与存在的问题 在802.15‘.4上选择传输IPv6报文主要是因为现有成熟的IPv6技术可以很好地满足Lowpan互联层的一些要求。首先在Lowpan网络里面很多设备需要无状态自动配置技术· 在IPv6邻居发现（Neighbor Discovery）协议里基于主机的多样性已经提供了两种自动配置技术：有状态自动配置与无状态自动配置。另外在 LowPan网络可能存在大量的设备，需要很大的IP地址空间，这个问题对于有着128位IP地址的IPv6协议不是问题。其次在包长度受限的情况下’可以选择IPv6的地址包含802.15·4 mAc层地址。最后如果采用nPv6技 术可以很容易地实现Lowpan与现有主干有线网的互联。 IPv6与 802.15.4协议的设计初衷是应用于两个完全不同的网络，这导致了直接在许的最大报文长度是1280 B，而在802.15. 4的mAc层最大报义长度是127B。由于本身 的25 B地址域信息（甚至还需要留一些字节给安全设置），留给上层的负载域实际只有102B，显然不能满足IPv6的报文要求。其次两者采用的地址机制不相同，IPv6采用一种层次化策略，地址的前段由地址前缀构成；而在 802.15. 4中直接采用64位地址或16位地址，而且对一组设备还有一个PANld.另外是两者设备的通信能力不同，在IPv6的协议设计时没有能量这方面的考虑。而在802.15.4很多设备都是电池供电，能量有限，需要尽量减少数据通信量和通信距离，以延长网络寿命。最后是两个网络协议的优化目标不同，在IPv6中一般关心如何快速地实现报文转发问题，而在802.15, 4中，如何在节省设备能量的情况下实现可靠的通信是其核心目标。 总之，在802.15·4上采用现有的IPv6技术有着得天独厚的优势，但是由于两者协议的 等设计出发点不同，所以也存在一系列的问题需要解决。 5.3. 2 协议报文转换适配层和帧格式 由于在IPv6的mAc层支持的有效载荷长度远远大于802.15.4 所能提供的上层载荷长度，为了实现802.15. 4与IPv6的无缝链接，6Lowpan工作组建议在IPv6层与802.15. 4 mAc层之间增加一个网络适配层，完成报头压缩、报文分片与重组、网状路由转发等工作。协议栈结构如图5一28所示。 封装的各种传输在IEEE 802.15. 4上的IPv6层数据报文都将按传输要求添加一系列头部。各种头部都是由头部类型字段和头部各个域字段构成。如同在一般的IPv6网络中，报文一般添加有顺序字段、路由、地址、分片等头部，6Lowpan中的IPv6报文也按照具体的传输要求被添加mesh地址、跳数的选项、分片等一系列头部。图5-29所示为各种封装的IPv6数据报文。在Lowpan草案中规定了当数据报文有多个头部需要添加时，遵循的顺序是：mesh地址头部、广播头部、分片头部。 对于那些非mesh地址和分片的IPv6数据报文头部的定义，一般用dispatch value表示头部类型，后面的头部域将根据具体的dispatch value定义。图5-30表示了采用dispatch类型头部的帧格式以及各种头部类型对应的dispatch值。 对于mesh传输要求，mesh地址类型头部采用的是一种不同的帧格式，如图5-31所示。若包源地址采用的是扩展的64位地址，则第2 位需设置0，若是16位的短地 址，则设置成1. F字段表示的对应的目标地址情况，若为64位地址，则设置成0，若为16位短地址，则设置成1. HOPsLeft 字段将随着包的转发，每个中间节点将该域递 减1, 若递减到0，将不转发给包，草案规定OxF保留使用，可以用于表示后续8 个位，仍表示Hopsleft。帧中后面紧接着的是包的原始发起者的链路层地址和包的最终 目标地址。 * ROLL ROLL: defining the routing solution within the LLN (Low power and Lossy Network). Description of Working Group Lo