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智能家居无线网络新兴技术解析之6LowPan

分类:解决方案 作者:微甄智能 来源:网络
摘要:  将IP协议引入无线通信网络一直被认为是不现实的(不是完全不可能)。迄今为止,无线网只采用专用协议,因为IP协议对内存和带宽要求较高,要降低它的运行环境要求以适应微控

  将IP协议引入无线通信网络一直被认为是不现实的(不是完全不可能)。迄今为止,无线网只采用专用协议,因为IP协议对内存和带宽要求较高,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。

  基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的IETF 6LoWPAN[1]草案标准的发布有望改变这一局面。6LoWPAN所具有的低功率运行的潜力使它很适合应用在从手持机到仪器的设备中,而其对AES-128加密的内置支持为强健的认证和安全性打下了基础。

  IEEE 802.15.4标准设计用于开发可以靠电池运行1到5年的紧凑型低功率廉价嵌入式设备(如传感器)。该标准使用工作在2.4GHz频段的无线电收发器传送信息,使用的频带与Wi-Fi相同,但其射频发射功率大约只有Wi-Fi的1%。这限制了IEEE 802.15.4设备的传输距离,因此,多台设备必须一起工作才能在更长的距离上逐跳传送信息和绕过障碍物。

  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。

  近年来集成了网络技术、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 overLR-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IPv6over IEEE 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。其出现推动了短距离、低速率、低功耗的无线个人区域网络的发展。IEEE 802.15.4是LR-WPAN的典型代表,其应用前景非常广阔,以其为基础的研究方兴未艾。

  但是,IEEE802 15.4只规定了物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)层标准,没有涉及到网络层以上规范,而IEEE 802 15.4设备密度很大,迫切需要实现网络化。同时为了满足不同设备制造商的设备间的互联和互操作性,需要制定统一的网络层标准。IPv6以其规模空前的地址空间及开放性,对LR-WPAN产生7极大的吸引力。

  IEEE 882.15.4技术概述

  IEEE 802.15.4定义的是PHY和MAC层。

  IEEE802.15.4标准的主要特征:①低速率,对于2.4GHz、828MHz、915MHz 3个频段分别对应250Kb/s、20Kb/s和40Kb/s3种速率;②低功耗,在待机模式下可使用2节5号干电池驱动6个月以上;③低成本,一般采用硬件资源非常有限的底端嵌入式设备或更小的特殊设备;④短距离,节点信号覆盖范围有限,一般为10-100m;⑤低复杂度,比现有的标准低;⑥短帧长,最大帧长度为127字节;⑦多拓扑,网络拓扑结构丰富,支持星型拓扑和点对点拓扑2种基本拓扑结构及其混合组网。

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