CN102694716A - IPv6微型传感路由器体系结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IPv6微型传感路由器新型体系结构，该体系结构由应用域、计算域和通信域组成，其中计算域采用了简化的IPv6协议栈和路由协议，采用了IPv6适配层。由此，IPv6微型传感路由器可以采用IPv6全球合法地址进行通信，实现了真正端到端通信，实现了传感器网络与Internet的无缝融合，使部署“无所不在”的传感器网络成为可能，从而改变了传统传感器网络体系结构不支持IPv6协议，无法实现与下一代互联网的直接融合，不支持端到端通信，可扩展性不高等缺陷。本发明基于IPv6设计了微型传感器路由新型体系结构，不仅能够实现路由的计算和数据转发功能，而且能够实现主动数据处理的功能，使路由能够广泛应用在存储资源和处理资源受限的传感器网络当中。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的IPv6微型传感路由器。
背景技术
无线个域网(WPAN：Wireless Personal Area Network)是在个人周围空间形成的无线网络，现通常指覆盖范围在10m半径以内的短距离无线网络，尤其是指能在便携式消费者电器和通信设备之间进行短距离特别连接的自组织网。无线个域网被定位于短距离无线通信技术，但根据不同的应用场合又分为高速无线个域网和低速无线个域网两种。发展高速无线个域网是为了连接下一代便携式消费者电器和通信设备，支持各种高速率的多媒体应用，包括高质量声像配送、多兆字节音乐和图像文档传送等。这些多媒体设备之间的对等连接要提供20Mb/s以上的数据速率以及在确保的带宽内提供一定的服务质量(QoS)。高速率WPAN在宽带无线移动通信网络中占有一席之地。发展低速WPAN是因为在我们的日常生活中并不是都需要高速应用。在家庭、工厂与仓库自动化控制，安全监视、保健监视、环境监视，军事行动、消防队员操作指挥、货单自动更新、库存实时跟踪以及在游戏和互动式玩具等方面都可以开展许多低速应用。IETF组织于2004年11月正式成立了IPv6overLR-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IPv6overIEEE802.15.4，旨在将IPv6引入以IEEE802.15.4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。
从网络构成上来看，无线个域网位于整个网络架构的底层，用于很小范围内的终端与终端之间的连接，即点到点的短距离连接。WPAN是基于计算机通信的专用网，工作在个人操作环境，把需要相互通信的装置构成一个网络，且无须任何中央管理装置及软件。
IPv6是“Internet Protocol Version6”的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF(The Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。IPv6共有128位地址，是Ipv4的整整四倍，在可预见的很长时期内，它能够为所有可以想象出的网络设备提供全球唯一的地址。与IPv4相比，IPv6还在许多方面提出了改进，例如路由方面、自动配置方面。将IPv6与无线传感器网络结合构建的IPv6无线传感器网络，可以满足目前无线传感器网络在地址、安全、移动及与现有网络融合等方面的需求。
IPv6低速无线个域网是IPv6网络与低速无线个域网络的融合，具有二者各自部分特征，同时也具有其独特性。这种独特性，决定了IPv6低速无线个域网络将不适合直接采用IPv6网络或低速无线个域网络的传统体系结构，主要体现在：①传统的低速无线个域网络体系结构不支持IPv6协议，无法实现与下一代互联网的直接融合，不支持端到端通信，可扩展性不高。②传统的IPv6路由器体系结构是为大量路由计算和数据转发而设计的，不具备主动数据处理功能，不适用于仅仅传输少量控制信息且存储资源和处理资源受限的低速无线个域网络。因此，必须在充分考虑到此网络的特点和特殊性的前提下，重新构建基于IPv6的传感器网络体系结构。
发明内容
针对传统传感器网络技术和IPv6路由器技术的缺陷，充分考虑IPv6泛在传感器网络的自身特点，本发明提出一种IPv6微型传感路由器体系结构。
本发明采用的技术方案如下：
一种IPv6微型传感路由器体系结构，该体系结构由应用域、计算域和通信域组成。通信域包含载波监听以及数据收发功能，并支持包含IEEE802.15.4标准在内的多种物理层接口，实现设备间数据帧的传输；计算域包含路由转发模块，实现网络层的基本功能，包括IPv6微型协议栈及IPv6 MSRP(MicroSensor Router Protocol，微型传感器路由协议)。在节省无线传感器网络系统资源的同时提供应用层数据的IPv6封装和解析，实现与现有TCP/IPv6协议体系的网络进行通信；适用于IPv6传感器网络环境的路由协议MSRP，用于IPv6传感器网络内数据传输时建立和维护路由。应用域包括应用模块、传感模块、管理模块等。采用基于接口的独特设计，用于应用层与IPv6微型协议栈通信，实现系统的各种应用功能。由此，IPv6微型传感路由器可以采用IPv6全球合法地址进行通信，实现了真正端到端通信，实现了传感器网络与Internet的无缝融合，使部署“无所不在”的传感器网络成为可能。
IPv6微型传感路由器自上而下依次由应用层、网络层、适配层、数据链路层和物理层组成。其中：
物理层采用IEEE802.15.4物理层标准，定义了物理层(PHY)和数据链路层的MAC(MediaAccess Control)子层。PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成。MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。物理层采用偏移四相相移键控(OQPSK)的调制方式，将差分编码数据调制到2.4GHz的频段上；在物理层中存在数据服务接入点和物理层实体服务接入点，负责为数据链路层提供物理层数据服务和物理管理服务。
数据链路层采用IEEE802.15.4介质接入控制标准，划分为介质接入控制子层和链路控制子层。介质接入控制子层提供两种服务：介质接入控制层数据服务和介质接入控制层管理服务，分别保证介质接入控制协议数据正常收发和维护介质接入控制状态信息库；链路控制子层通过特定服务聚合子层为上层提供链路层的服务。
适配层提供IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议的处理接口，完成对IPv6数据包封装、分片、重组以及路由数据包的处理。
网络层由IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议组成，IPv6微型协议栈负责IPv6数据封装和解析，实现与现有TCP/IPv6协议体系的网络进行端对端通信；IPv6低速无线个域网路由协议用来维护星形和网状拓扑，为低速无线个域网络设备之间建立多跳路由。
应用层为低速无线个域网提供各种应用程序服务的集合，主要支持网络管理和服务发现。网络管理通过管理实体接口对低速无线个域网设备进行网元管理和网络监控；服务发现通过对服务的描述和通告为用户提供有效的网络功能信息，网络用户通过服务的查询和匹配实现对网络资源的优化。
本发明具有以下优点：
IPv6无线传感器网络体系结构充分考虑了IPv6低速无线个域网络的自身特点，从体系结构上进行创新，能够满足成本低、功耗低、低复杂性、组网方便等实际应用的要求。
附图说明
图1是IPv6微型传感路由器的体系结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及IPv6微型传感路由器体系结构，如图1所示，该体系结构自上而下依次由应用层、网络层、适配层、数据链路层和物理层组成。其中：
物理层：采用IEEE802.15.4物理层标准，定义了物理层(PHY)和数据链路层的MAC(MediaAccess Control)子层。PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成。MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。物理层采用偏移四相相移键控(OQPSK)的调制方式，将差分编码数据调制到2.4GHz的频段上；在物理层中存在数据服务接入点和物理层实体服务接入点，负责为数据链路层提供物理层数据服务和物理管理服务。
数据链路层：采用IEEE802.15.4介质接入控制标准，划分为介质访问控制MAC(MediaAccess Control)子层和链路控制子层(Logical Link Control，LLC)。MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务，通过对应的SAP，分别保证MAC协议数据正常收发和维护MAC状态信息库；LLC子层通过特定服务聚合子层(Service Specific ConvergenceSublayer，SSCS)为上层提供链路层的服务。
适配层：根据6Lowpan工作组针对低速无线个域网络架构IPv6协议提出的工作组草案，构建适配层，提供IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议的处理接口，完成对IPv6数据包封装、分片、重组以及路由数据包的处理。
网络层：由IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议组成，IPv6微型协议栈负责IPv6数据封装和解析，实现与现有TCP/IPv6协议体系的网络进行端对端通信；IPv6低速无线个域网路由协议用来维护星形和网状拓扑，为低速无线个域网络设备之间建立多跳路由。
应用层：为低速无线个域网提供各种应用程序服务的集合，主要支持网络管理和服务发现。网络管理主要实现对低速无线个域网设备进行网元管理和网络监控。服务发现技术通过对服务的描述和通告为用户提供有效的网络功能信息，网络用户通过服务的查询和匹配实现对网络资源的优化。
Claims (10)
1.一种IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
该体系结构由应用域、计算域和通信域组成，其中：
通信域包含载波监听以及数据收发功能，支持包含IEEE802.15.4标准在内的多种物理层接口，实现设备间数据帧的传输；
计算域包含路由转发模块、IPv6微型协议栈及IPv6微型传感器路由协议，实现网络层的基本功能，在节省无线传感器网络系统资源的同时提供应用层数据的IPv6封装和解析，实现与现有TCP/IPv6协议体系的网络进行通信；适用于IPv6传感器网络环境的路由协议MSRP用于IPv6传感器网络内数据传输时建立和维护路由；
应用域包括应用模块、传感模块、管理模块，采用基于接口的设计，用于应用层与IPv6微型协议栈通信，实现系统的各种应用功能。
2.一种IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
路由器自上而下依次由应用层、网络层、适配层、数据链路层和物理层组成。
3.如权利要求2所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述物理层采用IEEE802.15.4物理层标准，定义了物理层和数据链路层的MAC子层，
物理层由射频收发器以及底层的控制模块构成；
MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。
4.如权利要求3所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述物理层采用偏移四相相移键控的调制方式，将差分编码数据调制到2.4GHz的频段上；在物理层中存在数据服务接入点和物理层实体服务接入点，负责为数据链路层提供物理层数据服务和物理管理服务。
5.如权利要求2所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述数据链路层采用IEEE802.15.4介质接入控制标准，划分为介质接入控制子层和链路控制子层。
6.如权利要求5所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述介质接入控制子层提供两种服务：介质接入控制层数据服务和介质接入控制层管理服务，分别保证介质接入控制协议数据正常收发和维护介质接入控制状态信息库；
所述链路控制子层通过特定服务聚合子层为上层提供链路层的服务。
7.如权利要求2所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述适配层提供IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议的处理接口，完成对IPv6数据包封装、分片、重组以及路由数据包的处理。
8.如权利要求2所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述网络层由IPv6微型协议栈和IPv6低速无线个域网路由协议组成，IPv6微型协议栈负责IPv6数据封装和解析，实现与现有TCP/IPv6协议体系的网络进行端对端通信；IPv6低速无线个域网路由协议用来维护星形和网状拓扑，为低速无线个域网络设备之间建立多跳路由。
9.如权利要求2所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述应用层为低速无线个域网提供各种应用程序服务的集合，主要支持网络管理和服务发现。
10.如权利要求9所述的IPv6微型传感路由器体系结构，其特征在于：
所述网络管理通过管理实体接口对低速无线个域网设备进行网元管理和网络监控；
所述服务发现通过对服务的描述和通告为用户提供有效的网络功能信息，网络用户通过服务的查询和匹配实现对网络资源的优化。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105991555A (zh) * | 2015-02-04 | 2016-10-05 | 成都世纪华宁科技有限公司 | 基于6LoWPAN的网络连接方法及其系统 |
| CN108055239A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-18 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种rssp-i安全协议分离部署方法 |
| CN108183944A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-06-19 | 西安交通大学 | 一种基于ISA100.11a标准的无线设备设计方法 |
| CN111355704A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-30 | 重庆高开清芯智联网络科技有限公司 | 一种基于蓝牙低功耗的ipv6网络系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1794732A (zh) * | 2005-12-26 | 2006-06-28 | 北京交通大学 | IPv6微型传感路由器协议栈体系结构及实现方法 |
| CN101854361A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-06 | 南京邮电大学 | 一种基于物联网的下一代互联网协议报头压缩方法 |
-
2011
- 2011-03-23 CN CN2011100703427A patent/CN102694716A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1794732A (zh) * | 2005-12-26 | 2006-06-28 | 北京交通大学 | IPv6微型传感路由器协议栈体系结构及实现方法 |
| CN101854361A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-06 | 南京邮电大学 | 一种基于物联网的下一代互联网协议报头压缩方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105991555A (zh) * | 2015-02-04 | 2016-10-05 | 成都世纪华宁科技有限公司 | 基于6LoWPAN的网络连接方法及其系统 |
| CN108055239A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-05-18 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种rssp-i安全协议分离部署方法 |
| CN108055239B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-06-26 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种rssp-i安全协议分离部署方法 |
| CN108183944A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-06-19 | 西安交通大学 | 一种基于ISA100.11a标准的无线设备设计方法 |
| CN108183944B (zh) * | 2017-12-23 | 2020-03-17 | 西安交通大学 | 一种基于ISA100.11a标准的无线设备设计方法 |
| CN111355704A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-30 | 重庆高开清芯智联网络科技有限公司 | 一种基于蓝牙低功耗的ipv6网络系统 |
| CN111355704B (zh) * | 2020-01-09 | 2022-04-29 | 重庆高开清芯智联网络科技有限公司 | 一种基于蓝牙低功耗的ipv6网络系统 |
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