IPv6技术在泛在网感知延伸层的应用及标准化现状

4 IPv6技术在泛在网感知延伸层的应用

4.1 泛在网感知延伸层IP技术路线

从目前的技术发展来看，泛在网感知延伸层智能终端的组网技术可以采用两种不同的技术路线，一种是非IP技术，如ZigBee产业联盟开发的ZigBee协议；另一种是IETF和IPSO产业联盟倡导的将IP技术向下延伸应用到感知延伸层。显然，采用IP技术路线，将有助于实现端到端的业务部署和管理，而且无需协议转换即可实现与网络层IP承载的无缝连接，简化网络结构。IP协议还具有以下特点适应于泛在网的需求，包括：

（1）IP协议是由IETF标准化的开放协议，使用它不需要交额外的授权费用。

（2）IP协议是轻量级的协议。IP曾经被认为是重量级的，但是最近许多小型的轻量级IP协议栈已经成功开发，如uIP，Arv6，NSv6，uIPv6，IwIP等，能够满足感知延伸层低功耗、低存储容量、低运算能力智能终端的特殊需求。

（3）IP协议可扩展性强。如IPv6协议能够支持巨大的地址空间，采用分层的地址结构能够支持较大的网络规模。

（4）IP协议可管理性强。IP网络具有一套完全成熟并被广泛认可的管理协议和机制。

（5）IP协议设计的健壮性、灵活性以及协议分层的理念架构，使其能够支持几乎所有的应用类型，包括远程设备控制等低数据传输速率的应用，IP电话等延迟敏感的应用，以及文件下载等大量数据传输的应用等。

（6）IP协议与底层数据链路层协议无关。IP技术采用了分层架构，使其能够工作在任何物理层面上，从有线到Wi-Fi到低功耗无线电等。

（7）IP网络无所不在，几乎所有的网络都提供有线或者是无线方式的IP接入。

因此，从技术层面来看，在泛在网感知延伸层采用IP技术路线将能够更好的满足泛在网未来的发展需要。

4.2 IPv6技术在泛在网感知延伸层的应用

在泛在网络环境下，要实现"一物一地址，万物皆在线"，将需要大量的IP地址资源，就目前可用的IPv4地址资源量来看，远远无法满足感知智能终端的联网需求，特别是在智能家电、视频监控、汽车通信等应用的规模普及之后，地址的需求会迅速膨胀。从目前可用的技术来看，只有IPv6能够提供足够的地址资源，满足端到端的通信和管理需求。IPv6协议除具有4.1节描述的IP协议通用特性之外，还具有如下特点：

（1）即插即用。IPv6引入自动配置以及重配置技术，对于IP地址等信息实现自动增删更新配置，提高IPv6的易管理性。

（2）安全性。IPv6集成了IPSec，用于网络层的认证与加密，为用户提供端到端安全。

（3）服务质量。新增流标记域，为源宿端快速处理实时业务提供可能。

（4）移动性。移动IPv6增强了终端的移动特性，为用户提供了永久在线的服务。

上述特性使得IPv6除满足泛在网巨大地址空间的需求之外，也能更好地满足泛在网智能终端的互联需求，但是需要对协议栈进行必要的简化，改进路由机制以满足低功耗、低存储容量、低运算能力的智能节点以及存在损耗的网络环境下的特殊组网需求。

5 应用于泛在网络感知/延伸层的IPv6技术标准化现状

目前，IETF主要有6lowPAN，ROLL工作组和6lowAPP负责研究感知延伸层的IPv6应用和低功耗路由相关协议。

（1）6lowPAN（IPv6 over Low Power WPAN）工作组的研究重点为适配层、路由、包头压缩、分片、IPv6、网络接入和网络管理等技术。该工作组已完成两个RFC：《概述、假设、问题陈述和目标》（RFC4919）；《基于IEEE802.15.4的IPv6报文传送》（RFC4944）。

（2）ROLL（Routing Over Low Power and Lossy Networks）工作组主要研究低功率损耗网络的路由问题。该工作组已完成两个RFC：《市区低功率损耗网络环境下的路由需求》（RFC5548）；《低功率损耗网络环境下工业路由需求》（RFC5673）。

（3）6lowAPP主要研究基于资源约束的节点和网络应用，如无线嵌入式网络应用。目前，6lowAPP还不是IETF的一个工作组，在IETF75 "BarBOF"会议中明确了5个研究领域，包括应用协议、业务发现、传输、安全和数据表述。

成立于2008年9月的IPSO产业联盟，也大力倡导将泛在网感知延伸层融合到IP技术体系中。IPSO联盟的目标是提供给用户更多的有关智能物体和工业领域以及市场方面的信息。该联盟将提供案例研究和白皮书，跟踪IETF和其它标准组织的标准，组织演示和互操作性测试等工作。IPSO开始工作的第一个目标是，在IEEE 802.15.4标准上实现IPv6的互操作性。目前，已发布了4个相关的白皮书，包括IP技术应用于智能物体、轻量级的操作系统、6LoWPAN网络标准以及邻居发现机制。

6 结束语

在未来的泛在网络环境中，网络将不再是被动地满足用户的需求，而是要主动感知用户场景的变化，并进行信息交互，为用户提供个性化的服务。根据现阶段技术和业务的发展情况，未来几年，泛在网将处于泛在物联阶段，即以满足物物通信需求目标为主。因此，可以结合终端设备对地址的大量需求，以简化网络结构和端到端的业务管理为出发点，考虑在相对封闭的物联网中应用IPv6技术，实现智能物体的泛在互联，同时带动整个IPv6产业的成熟，为下一代互联网大规模部署IPv6技术奠定基础。

作者：马军锋 妥海俊 来源：电信网技术