白癜风能控制吗 https://news.39.net/bjzkhbzy/170404/5272134.html什么是6LoWPAN？
6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6overIEEE.15.4。让每个节点可以用IPv6地址联网。IETF6LoWPAN工作组的任务是定义在如何利用IEEE.15.4链路支持基于IP的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性。这允许节点使用开放标准直接与Internet连接。即使在最小的资源受限设备上也可以应用Internet协议，并且处理能力有限的低功率设备应该能够参与物联网。
它的目的是专门处理通过.15.4链路发送和接收IPv6报文时的限制。在这样做的时候，它必须适应.15.4可通过空中传输的最大帧大小。在以太网链路中，一个IPv6MTU(字节)大小的数据包可以很容易地作为一帧在链路上发送。在.15.4协议中，6LoWPAN作为IPv6网络层和.15.4链路层之间的适应层。它通过在发送端对IPv6报文进行分片，在接收端对IPv6报文进行重组来解决传输IPv6MTU的问题。6LoWPAN还提供了一种压缩机制，减少了通过空中发送的IPv6报头大小，从而减少了传输开销。通过空中传输的比特数越少，设备消耗的能量就越少。线程充分利用这些机制在.15.4网络上有效地传输数据包。[RFC]和[RFC]详细描述了实现碎片和报头压缩的方法。
背景
将IP协定引入无线通信网路一直被认为是不现实的(不是完全不可能)。迄今为止，无线网只採用专用协定，因为IP协定对记忆体和频宽要求较高，要降低它的运行环境要求以适应微控制器及低功率无线连线很困难。
基于IEEE.15.4实现IPv6通信的IETF6LoWPAN草案标准的发布有望改变这一局面。6LoWPAN所具有的低功率运行的潜力使它很适合套用在从手持机到仪器的设备中，而其对AES-加密的内置支持为强健的认证和安全性打下了基础。
IEEE.15.4标准准用于开发可以靠电池运行1到5年的紧凑型低功率廉价嵌入式设备(如感测器)。该标准使用工作在2.4GHz频段的无线电收发器传送信息，使用的频带与Wi-Fi相同，但其射频发射功率大约只有Wi-Fi的1%。这限制了IEEE.15.4设备的传输距离，因此，多台设备必须一起工作才能在更长的距离上逐跳传送信息和绕过障碍物。
IETF6LoWPAN工作组的任务是定义在如何利用IEEE.15.4链路支持基于IP的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他IP设备的互操作性。
这样做将消除对多种複杂网关(每种网关对应一种本地.15.4协定)以及专用适配器和网关专有安全与管理程式的需要。然而，利用IP并不是件容易的事情：IP的地址和包头很大，传送的数据可能过于庞大而无法容纳在很小的IEEE.15.4数据包中。6LoWPAN工作组面临的技术挑战是发明一种将IP包头压缩到只传送必要内容的小数据包中的方法。他们的答案是“Payasyougo”式的包头压缩方法。这些方法去除IP包头中的冗余或不必要的网路级信息。IP包头在接收时从链路级.15.4包头的相关域中得到这些网路级信息。
最简单的使用情况是一台与邻近.15.4设备通信的.15.4设备将非常高效率地得到处理。整个40位元组IPv6包头被缩减为1个包头压缩位元组(HC1)和1位元组的“剩余跳数”。因为源和目的IP位址可以由链路级64位唯一ID(EUI-64)或.15.4中使用的16位短地址生成。8位元组用户数据报协定传输包头被压缩为4位元组。
随着通信任务变得更加複杂，6LoWPAN也相应调整。为了与嵌入式网路之外的设备通信，6LoWPAN增加了更大的IP位址。当交换的数据量小到可以放到基本包中时，可以在没有开销的情况下打包传送。对于大型传输，6LoWPAN增加分段包头来跟蹤信息如何被拆分到不同段中。如果单一跳.15.4就可以将包传送到目的地，数据包可以在不增加开销地情况下传送。多跳则需要加入网状路由(mesh-routing)包头。
IETF6LoWPAN取得的突破是得到一种非常紧凑、高效的IP实现，消除了以前造成各种专门标准和专有协定的因素。这在工业协定（BACNet、LonWorks、通用工业协定和监控与数据採集）领域具有特别的价值。这些协定最初开发是为了提供特殊的行业特有的汇流排和链路(从控制器区域网汇流排到AC电源线)上的互操作性。
这些协定的开发人员开发IP选择是为了实现利用乙太网等“现代”技术。6LoWPAN的出现使这些老协定把它们的IP选择扩展到新的链路(如.15.4)。因此，自然而然地可与专为.15.4设计的新协定(如ZigBee和ISA.11a)互操作。受益于此，各类低功率无线设备能够加入IP家庭中，与Wi-Fi、乙太网以及其他类型的设备“称兄道弟”。
随着IPv4地址的耗尽，IPv6是大势所趋。物联网技术的发展，将进一步推动IPv6的部署与套用。IETF6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网路的特点，是物联网感知层、无线感测器网路的重要技术，ZigBee新一代智慧型电网标准中SEP2.0已经採用6LoWPAN技术，随着美国智慧型电网的部署，6LoWPAN将成为事实标准，全面替代ZigBee标准。
技术优势
普及性：IP网路套用广泛，作为下一代网际网路核心技术的IPv6，也在加速其普及的步伐，在低速无线个域网中使用IPv6更易于被接受。
适用性：IP网路协定栈架构受到广泛的认可，低速无线个域网完全可以基于此架构进行简单、有效地开发。
更多地址空间：IPv6套用于低速无线个域网时，最大亮点就是庞大的地址空间。这恰恰满足了部署大规模、高密度低速无线个域网设备的需要。
支持无状态自动地址配置：IPv6中当节点启动时，可以自动读取MAC地址，并根据相关规则配置好所需的IPv6地址。这个特性对感测器网路来说，非常具有吸引力，因为在大多数情况下，不可能对感测器节点配置用户界面，节点必须具备自动配置功能。
易接入：低速无线个域网使用IPv6技术，更易于接入其他基于IP技术的网路及下一代网际网路，使其可以充分利用IP网路的技术进行发展。
易开发：基于IPv6的许多技术已比较成熟，并被广泛接受，针对低速无线个域网的特性对这些技术进行适当的精简和取捨，可以简化协定开发的过程。
6LowPAN网络介绍
上图显示了一个IPv6网络的例子，包括一个6LoWPAN网状网络。到Internet的上行链路由接入点(AP)作为IPv6路由器处理。在典型的设置中，有几种不同的设备连接到AP，如pc、服务器等。6LoWPAN网络通过边缘路由器连接到IPv6网络。边缘路由器处理三个动作
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6LoWPAN设备与Internet(或其他IPv6网络)之间的数据交换;
6LoWPAN内部设备之间的本地数据交换;
无线电子网(6LoWPAN网络)的生成和维护。
通过本机与IP通信，6LoWPAN网络只需使用IP路由器就可以连接到其他网络。如图所示，6LoWPAN网络通常在边缘运行，充当存根网络。这意味着进入网络的数据将被发送到6LoWPAN内部的某个设备上。一个6LoWPAN网络可以通过一个或多个在不同媒体之间转发IP数据报的边缘路由器连接到其他IP网络。与其他IP网络的连接可以通过任何链接提供，如以太网、Wi-Fi或3G/4G。因为6LoWPAN只指定了在IEEE.15.4标准上的IPv6操作，所以边缘路由器也可以支持IPv6转换机制来连接6LoWPAN网络到IPv4网络，例如RFC中定义的NAT64。这些IPv6转换机制不需要6LoWPAN节点全部或部分实现IPv4。
6LoWPAN从根本上改变了物联网的格局。如前所述，到目前为止，使ZigBee、蓝牙和专有系统等设备连接到Internet需要一个复杂的应用层网关，6LoWPAN通过在IP堆栈的链路层和网络层之间引入一个适应层来解决这一困境，使IPv6数据报能够通过IEEE.15.4无线电链路传输。所有通信系统都使用一组规则或标准来格式化数据和控制交换。数据通信系统中最常见的模型是开放系统互连(OSI)模型，该模型简化后将通信分解为五个基本层。下图显示了这个简化的OSI模型，以及物联网设备中使用的两个典型堆栈示例。一台是运行Wi-Fi栈的设备，另一台是基于6LoWPAN的物联网设备。
物理层：将数据位转换为信号，通过空气传输和接收。在6LoWPAN示例中，使用的是IEEE.15.4协议。除了全面的版标准之外，还有两个重要的修订:e和g。
IEEE.15.4e是一个MAC修订，提供了诸如时隙信道跳变(TSCH)和协调采样监听(CSL)等增强功能。这两项改进都旨在进一步降低功耗，并使接口更加健壮。
IEEE.15.4g是PHY(或物理层)修正案，旨在提供额外的无线电频带范围，以便在Sub-1GHz频带内实现全球使用。数据链路层通过检测和纠正物理层在收发过程中可能出现的错误，为两个直连节点之间提供可靠的链路。
数据链路层包括媒体访问(MAC)：它提供对媒体的访问，使用运营商感知多址冲突避免(CSMA-CA)等功能，在此功能中，无线电在实际通过空中发送数据之前监听没有其他人正在传输的数据。这一层还处理数据帧。
6LoWPAN：MAC层为IEEE.15.4。6LoWPAN适配层也位于链路层，提供从IPv6到IEEE.15.4的适配。网络层通过网络寻址和路由数据，如果需要跨越几个跃点。IP(或Internet协议)是一种网络协议，用于为所有设备提供一个IP地址，用于将数据包从一个设备传输到另一个设备。
传输层：在运行在终端设备上的应用程序之间生成通信会话。传输层允许每个设备上的多个应用程序拥有自己的通信通道。TCP是Internet上占主导地位的传输协议。然而，TCP是一种基于连接的协议(包括包排序)，开销很大，因此并不总是适合于对超低功耗要求的设备。对于这些类型的系统，UDP，一个较低的开销，无连接协议，可能是一个更好的选择。
安全传输层:包括运行在TCP和基于UDP的DTLS之上的TLS(传输层安全)。
应用层：负责数据格式化。它还确保在应用程序优化方案中传输数据。Internet上广泛使用的应用层是运行在TCP上的HTTP。HTTP使用XML，这是一种基于文本的语言，开销很大。因此，在许多6LoWPAN系统中使用HTTP不是最佳的。然而，HTTP对于6LoWPAN和Internet之间的通信仍然非常有用。由于这个原因，业界和社区已经开发了替代的应用层协议，如约束应用协议(COAP)，这是一种运行在UDP上的消息协议，具有与HTTP非常相似的位优化REST机制。COAP是由IETF在RFC中定义的，它定义了重发、可确认和不可确认消息、对休眠设备的支持、块传输、订阅支持和资源发现。COAP也很容易通过代理映射到HTTP。
另一个应该提到的应用层协议是消息队列遥测传输(MQTT)，这是IBM发明的一种开源协议。MQTT是运行在TCP上的发布/订阅类型的协议。数据不直接在端点之间传输。相反，使用代理(即服务器)来中继消息。MQTT引入了主题实体;设备可以发布和订阅不同的主题。一旦更新特定设备订阅的主题，设备将收到通知并通过代理接收数据。设备可以使用像#和*这样的通配符来订阅主题的层次结构。MQTT支持多个服务质量(QoS)层，以确保消息被传递。
代理既可以在IP内部网中本地运行，也可以在Internet上运行，并且支持多个代理在同一系统中进行交互。有几个公共代理可用，许多云服务提供者提供MQTT访问。还有许多可以在TCP/UDP上运行的应用层协议。这里列出的这些专门针对低功耗物联网应用。
现状
6LoWPAN技术得到学术界和产业界的广泛
