IEEE802.15.4无线传感器网络的IPv6协议栈

引 言
 
　　随着互联网的普及，Internet对人们生活方式的影响越来越巨大，并将继续在未来的各领域持续发挥其影响力。集成了网络技术、嵌入式技术、微机电系统(MEMS)及传感器技术的无线传感器网络将Internet从虚拟世界延伸到物理世界，从而将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，改变了人与自然交互的方式，满足了人们对"无处不在"的网络的需求。2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作组，致力于定义一种供廉价、固定、便携或移动设备使用的，复杂度、成本和功耗极低的低速率无线连接技术。产品的方便灵活、易于连接、实用可靠及可继承延续是市场的驱动力。一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用，传感器网络是IEEE802.15.4标准的主要市场对象。

一方面，无线传感器网络具有"无处不在"和节点数量庞大等特点，部署无线传感器网络需要数量巨大的IP地址资源;另一方面，由于无线传感器网络的应用领域往往对安全性要求较高，而无线传感器网络自组织的先天性缺乏应有的安全机制。IPv6作为下一代网络协议，具有地址资源丰富、地址自动配置、安全性高、移动性好等优点，可以满足无线传感器网络在地址和安全方面的需求。所以IETF于2004年11月成立了一个6LowPan(IPv6 overIEEE 802.15.4或IPv6 over LR_PAN)工作组。它规定了6LowPan技术在底层采取IEEE 802.15.4.MAC层以上采取IPv6协议栈，致力于如何将IPv6与IEEES02.15.4展开，实现IPv6数据包在IEEE 802.15.4上的传输，研究基于IPv6 over IEEE802.15.4的无线传感器网络的关键问题。目前这方面研究成为了一个很活跃的方向。其中，通过分析无线传感器网络对IPv6协议栈基本需求，借助协议工程学理论和软件工程的方法，设计并实现体积小，功能全、效率高，适用于IPv6无线传感器网络节点的嵌入式IPv6协议栈，已经成为一个很关键的问题。

本文在分析了无线传感器网络和IPv6 overIEEE802.15.4的技术特点之后，重点提出了一种能够适用于无线传感器网络，且底层采用IEEE802.15.4的嵌入式IPv6协议栈设计方案。最后，还总结了基于IPv6 overIEEE802.15.4无线传感器网络协议栈设计的核心原则。

1 无线传感器网络和IPV6 over IEEE 802.15.4的技术特点

1.1 无线传感器网络简介

无线传感器网络由大量低功耗、低速率、低成本、高密度的微型节点组成，节点通过自我组织、自我愈合的方式组成网络。图1给出了无线传感器网络的工作原理，图中分散的无线传感器节点通过自组织方式形成传感器网络。节点负责采集周围的相关信息，并采用多跳方式将这些信息通过Internet或其他网络传递到远端的监控设备。

作者：吴德伦 张宏科   来源：PCONLINE