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通过IPV6将无线传感网络与互联网连接

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1 引言

无线传感器网络（Wireless Se nsorNetwork，简称WSN）是集信息采集、信息处理、信息传输于一体的综合智能信息系统，具有广阔的应用前景，可以应用到安全、生态环境、智能交通、智能家居和家庭医疗护理等领域。（更多无线传感器资料，请查看维库技术资料网 http://www.dzsc.com/data）无线传感器网络常伴随着大量的传感器设备，如果将各种设备连接到互联网中，则需要海量的IP地址，目前IPv4已经无法满足其需求，而IPv6具有丰富的地址资源，因此可以很好的满足其需求，除此之外IPv6还具有如下优点：

1.1 安全性高

IPv6协议族定义了有关安全性的基本信息，如数据报封装安全协议（ESP）和发送数据报认证（认证头部AH）。

对所有IPv6节点，IPsec是强制实现的，一个IPv6的端到端连接是安全的，对通讯对端的验证核对数据的加密保护使得敏感数据可以在IPv6网络上安全地传输。而且全球唯一的地址可以清楚地标识每个节点，并且避免了NAT（网络地址转换）对端到端的安全性破坏。

1.2 移动性强

可以通过地址自动配置在任何地方获得一个转交地址，并且用此地址与网络上的节点进行通信。利用移动IPv6和家乡代理，移动终端可以在保持已有的通信连接不被中断的情况下在不同网络间进行漫游，同时还能保持自身的可达性。

1.3 服务质量好

IPv6包头中有一个业务类别域（Traffic Class），利用该域可以实现对关键用户和应用的优先服务；IPv6包头中的流标记域（flow label）则为流量工程（Traffic Engineering）和负载平衡以及区分端到端的数据流提供了一个强有力的工具；全球唯一的地址可以更详细地区分数据流，而结构化的地址则可以很容易地在边缘网络上实现数据流的聚合。

因此，IPV6可以很好的满足无线传感器网络与互联网进行无缝隙连接的功能需求。

2 关键技术研究

无线传感器网络是由大量具有无线通信与计算能力、低功耗、低复杂度的传感器节点组成的一种采用无线通信方式的多跳移动性对等网络。如果将IPV6技术完全应用到无线传感器网络中，必然消耗了传感器的大部分能量，其部分功能也无法实现。因此，无法将现有的IPV6技术应用到无线传感器网络中。为了将IPV6技术应用于无线传感器网络，本文在研究6LoWPAN的基础上，设计了IPV6头部压缩方法，使IPV6可以有效的服务于无线传感器网络。IEEE工作组设计了如图1所示的IPv6头部压缩方法。

图1 LOWPAN_HC1

在该设计中，IPV6的源地址和目的地址占据了很大的一部分数据包空间。如果能将其所占的地址空间能进行优化压缩，将大大地提高数据包的工作效能。IPV6数据包主的地址主要包括地址前缀和接口标识。如果是在无线传感器网络的内部进行传输，完全可以将前缀进行压缩，而接口标识可以通过数据链路层进行识别。在此基础上，源地址和目的地址可以有效的压缩为2个比特。具体的设计格式如图2所示：

图2 LOWPAN_HC1 编码格式

具体的编码格式说明如下：

SA：IPV6 源地址

DA：IPV6目的地址

T&F：传输类型和数据流标签

NH：下一个头部

HC2：HC2代码

NCF：没有压缩的区域

3 仿真实验

为了验证本文设计的方法的有效性，将该设计方法在N S2模拟其上进行了相关的模拟实验。实验的主要包括了21个节点，在50*50平方米的空间内模拟实验，其中包括1个解调器和5个普通的协调器。模拟的引用层数据信息的长度为50字节。主要的实验内容包括信息传输成功率和端到端的延迟测试，具体的测试结果如表1和2所示。

表1 数据包传输成功率比较