1 引言
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常伴隨著大量的傳感器設(shè)備,如果將各種設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)中,則需要海量的I P地址,目前I P v4已經(jīng)無法滿足其需求,而IPv6具有豐富的地址資源,因此可以很好的滿足其需求,除此之外IPv6還具有如下優(yōu)點:
1.1 安全性高
I P v6協(xié)議族定義了有關(guān)安全性的基本信息,如數(shù)據(jù)報封裝安全協(xié)議(ESP)和發(fā)送數(shù)據(jù)報認證(認證頭部A H)。
對所有IPv6節(jié)點,IPsec是強制實現(xiàn)的,一個I P v6的端到端連接是安全的,對通訊對端的驗證核對數(shù)據(jù)的加密保護使得敏感數(shù)據(jù)可以在IPv6網(wǎng)絡(luò)上安全地傳輸。而且全球唯一的地址可以清楚地標識每個節(jié)點,并且避免了N A T(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)對端到端的安全性破壞。
1.2 移動性強
可以通過地址自動配置在任何地方獲得一個轉(zhuǎn)交地址,并且用此地址與網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點進行通信。利用移動IPv6和家鄉(xiāng)代理,移動終端可以在保持已有的通信連接不被中斷的情況下在不同網(wǎng)絡(luò)間進行漫游,同時還能保持自身的可達性。
1.3 服務(wù)質(zhì)量好
I P v6包頭中有一個業(yè)務(wù)類別域(Traffic Class),利用該域可以實現(xiàn)對關(guān)鍵用戶和應(yīng)用的優(yōu)先服務(wù);IPv6包頭中的流標記域(flow label)則為流量工程(Traffic Engineering)和負載平衡以及區(qū)分端到端的數(shù)據(jù)流提供了一個強有力的工具;全球唯一的地址可以更詳細地區(qū)分數(shù)據(jù)流,而結(jié)構(gòu)化的地址則可以很容易地在邊緣網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的聚合。
因此,I P V6可以很好的滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)進行無縫隙連接的功能需求。
2 關(guān)鍵技術(shù)研究
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無線通信與計算能力、低功耗、低復雜度的傳感器節(jié)點組成的一種采用無線通信方式的多跳移動性對等網(wǎng)絡(luò)。如果將I P V6技術(shù)完全應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,必然消耗了傳感器的大部分能量,其部分功能也無法實現(xiàn)。因此,無法將現(xiàn)有的IPV6技術(shù)應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。為了將I P V6技術(shù)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),本文在研究6L o W PA N的基礎(chǔ)上,設(shè)計了IPV6頭部壓縮方法,使IPV6可以有效的服務(wù)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。IEEE工作組設(shè)計了如圖1所示的IPv6頭部壓縮方法。
圖1 LOWPAN_HC1
在該設(shè)計中,IPV6的源地址和目的地址占據(jù)了很大的一部分數(shù)據(jù)包空間。如果能將其所占的地址空間能進行優(yōu)化壓縮,將大大地提高數(shù)據(jù)包的工作效能。I P V6數(shù)據(jù)包主的地址主要包括地址前綴和接口標識。如果是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部進行傳輸,完全可以將前綴進行壓縮,而接口標識可以通過數(shù)據(jù)鏈路層進行識別。在此基礎(chǔ)上,源地址和目的地址可以有效的壓縮為2個比特。具體的設(shè)計格式如圖2所示:
圖2 LOWPAN_HC1 編碼格式
具體的編碼格式說明如下:
SA:IPV6 源地址
DA:IPV6目的地址
T&F:傳輸類型和數(shù)據(jù)流標簽
NH:下一個頭部
HC2:HC2代碼
NCF:沒有壓縮的區(qū)域
3 仿真實驗
為了驗證本文設(shè)計的方法的有效性,將該設(shè)計方法在N S2模擬其上進行了相關(guān)的模擬實驗。實驗的主要包括了21個節(jié)點,在50*50平方米的空間內(nèi)模擬實驗,其中包括1個解調(diào)器和5個普通的協(xié)調(diào)器。模擬的引用層數(shù)據(jù)信息的長度為50字節(jié)。主要的實驗內(nèi)容包括信息傳輸成功率和端到端的延遲測試,具體的測試結(jié)果如表1和2所示。
表1 數(shù)據(jù)包傳輸成功率比較
表2 端到端延時比較
4 總結(jié)
本文在研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、I P V6和6LoWPAN的基礎(chǔ)上,將IPV6數(shù)據(jù)包的包頭進行部分的優(yōu)化壓縮,使IPV6能更好地應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)路,從而可以使無線傳感網(wǎng)絡(luò)能很好的與互聯(lián)網(wǎng)進行融合。