基于IPv6的无线传感器网络关键技术

这些消息包括：

(3)路由器广告。在伪定期的基础上或响应路由器请求由路由器发送。IPv6路由器使用路由器广告来公布其可用性、地址前缀和其他参数。

(4)路由器请求。由主机发送，用于请求链路上的路由器立即发送路由器广告。

(5)邻居请求。由节点发送，以用于地址解析、重复地址检测，或用于确认邻居是否仍可访问。

(6)邻居广告。由节点发送，以响应邻居请求或通知邻居链路层地址中发生了更改。

(7)重定向。由路由器发送，从而为某一发送节点指示指向特定目标的更好的下一跃点地址。

3无线传感器网络和有线网络交互及稳定性

本文提出通信网络采用有线网络和无线传感器网络相融合拓扑模型，如图3所示。用现有专用光纤，无线传感器网络具有网络自愈功能，且每个节点都是一个传感器，可采集相关信息数据，同时充当无线网络路由器传输数据。无线传感器网络通过接入节点(AccessPoint，AP)接入有线网络，将数据通过专用光纤传输至中心监控系统。AP节点是无线传感器网络同有线网络交互的网关节点，同时运行无线网络通信和有线网络通信双协议。

在IPv6协议族中，有线网络数据传输使用硬件地址(MAC)进行识别设备，其中地址解析协议(ARP)完成IP地址和数据链路层使用的硬件地址之间的转换，因此为了保证无线传感器网关在有线网络中的通信，必须要实现ARP协议功能。无线传感网络中节点都还拥有自己唯一的MAC地址，参考TCP/IP下的实现机制，实现Zigbee协议中的适配层和ARP，实现IP地址到Zigbee无线传感器节点地址的映射。协议转化如上图所示，完成数据在Zigbee无线传感器网络和TCP/IP有线网络之间的协议转换过程。

4互联互通下行物理层/链路层

开发互联互通下行物理层/链路层支持802.15.4等协议，其中802.15.4支持多频段，包括780 MHz和2.4 GHz。物理层是通过中继器或集线器在电缆之间复制比特流。如图4所示。

数据链路层是通过网桥或交换机在网段之间根据数据帧中的信息(MAC地址)转发数据帧。如图5所示。网关用来连接不同体系结构的网络。如图6所示。

IEEE 802.15.4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。802.15.4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域，后期802.15.4的市场将转向消费者和家庭用户，主要应用于家庭自动化、安全和交互式玩具。802.15.4网络另一个充满魅力的应用领域是精作农业。针对巨大的中国市场和2008年国际奥林匹克运动会，802.15.4技术产品将在中国的环境监测和保护领域发挥重要的作用。利用该技术可以对污染源，特别是各工厂废水，废气的排放口进行实时监测控制，在每个排放口安装相应感应器，完成样本的采集、分析和最终的流量测定。就目前的环境来说，污染源的数量大的惊人，仅北京地区的排污口就有几万个。基于IPv6的IEEE802.15.4的无线传感器网络是目前研究的一个热点。其中，设计适合传感器节点的嵌入式IPv6协议栈是一个关键。

802.15.4工作在工业科学医疗(ISM)频段，它定义了两个物理层，即2.4GHz频段和868MHz/915 MHz频段物理层。免许可证的2.4GHz ISM频段全世界都有，而868MHz和915 MHz的ISM频段分别只在欧洲和北美有。在802.15.4中，总共分配了27个具有3种速率的信道：2.4 GHz波段为全球统一、无需申请的ISM频段，有助于15.4设备的推广和生产成本的降低。2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供250Kb/s的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更短的通信时延和工作周期，从而更加省电。在868MHz频段有1个20Kb/s(或20Ksymbol/s)的信道。

5结语

IPv6传感器网络是IPv6技术与无线传感器网络的融合，具有两者各自部分特征，同时也具有其独特性。这种独特性，决定了IPv6传感器网络不适合直接采用IPv6网络或无线传感器网络的传统体系结构，主要体现在：传统的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。IPv6作为下一代互联网的核心协议，充分考虑了网络中的各种问题，已经形成一套功能强大、鲁棒性好的协议体系，无法应用在存储资源和处理资源受限的传感器网络中。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。基于IPv6over IEEE802.15.4的无线传感器网络是一门新兴的网络技术，应用领域广泛，如将它应用到家电的控制方面，把手机、PDA加入。同时因为IPV6替代IPV4以后，可以实现三网合一。同时可以把网格计算、高清晰电视、远程医疗等整合在一起，使网络真正成为信息高速公路。这对改变人们的生活和工作方式，具有十分重要的社会效益，将其应用到各个信息行业并进行推广后，将有巨大的市场潜力以及产生巨大的经济效益。