浅析基于6LoWPAN的无线传感器网络

　　引言

　　集成了无线通信技术、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(Wireless Sensor Network ,WSN), 广泛应用于军事、环境、医疗、家庭和工业控制等领域。独立组网是无线传感器网络初期的一种组网结构形式，而且由于单一节点的通信距离有限，组网的规模不可能很大，一般仅局限于局域网络的层次。为了更好地实现无线传感器网络的应用，无线传感器网络与其他广域网络的互联是非常必要的。

　　TCP/IP协议的广泛成功应用已使其成为当前有线网络事实上的标准，并且其应用范围正逐步向无线领域拓展，因此，如何实现无线传感器网络与现有 IP 网络的互联通信是无线传感器网络所需解决的关键问题之一。IETF 于2004 年底成立的6LoWPAN工作组目前正致力于解决 IPv6与WSN 的融合问题，其目的就是要实现WSN 与现有IP 网络的无缝互联。

　　1 6LoPWAN 的体系结构

    6LoWPAN 工作组着手制定基于 IPv6 的低速无线个域网标准，即IPv6 over IEEE 802.15.4，其研究重点为适配层、路由、报头压缩、分片、IPv6、网络接入和网络管理等技术，旨在将IPv6 引入以IEEE 802.15.4 为底层标准的无线个域网。IEEE802.15.4是2004年提出的无线标准的安全网络技术，主要定义物理层和 MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准。IEEE802.15.4 针对的是低复杂度、低功耗、低数据速率的短距离网络，主要应用场合是读表自动化、自动化控制和传感器网络。

　　6LoWPAN 协议栈底层采用 IEEE 802.15.4规定的 PHY层和 MAC层，网络层采用 IPv6 协议。由于 IPv6 中，MAC支持的载荷长度远大于6LoWPAN 底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC 层与网络层的无缝链接，6LoWPAN 工作组建议在网络层和 MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作，如图1所示。

　　2 基于 6LoWPAN 的无线传感器网络的优势

　　目前，ZigBee技术是主要的无线传感器网络通信协议，基于 ZigBee协议的传感器已经实现了市场化(如 TICC2530)。6LoWPAN作为一种新兴的无线传感器网络通信协议，与ZigBee协议相比，除了两者都是基于低功耗、低带宽及协议架构要求简单的IEEE802.15.4物理网络，也有其特有的优势。

　　2.1便于实现网络互连

    为了有效地实现远程的数据采集及节点控制，需要实现无线传感器网络与现有IP网络的无缝连接。然而现有的无线传感器网络都采用了ZigBee 协议，由于 ZigBee 是一种与 IP 技术互不兼容的协议，要实现两种基于不同协议体系架构的网络互连需要诸如协议转换等比较复杂的技术手段。