IPV及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

IPV6及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用摘要近幾年,我國明確提出了要大力進展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，規(guī)劃引導(dǎo)下一代網(wǎng)絡(luò)進展。促進物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的融合進展，業(yè)已成為了我國信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作的重點之一。而伴隨著科學(xué)技術(shù)的進展以及現(xiàn)代化新應(yīng)用的相繼產(chǎn)生，陳舊的IPv４協(xié)議很難適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的日益進展與進步，跟不上時代的進展的趨勢,地址資源日益削減、路由表使用量增大、質(zhì)量服務(wù)不到位等不足都使我們開頭把目光轉(zhuǎn)向新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點構(gòu)成一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)，這個無線傳感網(wǎng)絡(luò)負責(zé)傳遞和處理感知層獵取的信息。而本文介紹的就是基于IPv6技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，它把ＩPｖ6技術(shù)融入無線傳感器網(wǎng)絡(luò),采納分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建開發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)體系,不僅能解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Inｔeｒnet間的互連互通問題，同時解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)固有的缺點,如需要數(shù)量巨大的地址資源、需要實現(xiàn)有效地址管理機制、缺乏應(yīng)有的平安機制等問題。文章就IＰｖ6技術(shù)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的應(yīng)用，概述了相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及重點解決問題。關(guān)鍵詞:IPV6；物聯(lián)網(wǎng);無線傳感引言IＰv6是以IEＴF為設(shè)計基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議升級版,作為下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有地址資源豐富、地址自動配置、平安性高以及移動性好等優(yōu)點，它是下一代IP協(xié)議進展的一個客觀趨勢，相對IPｖ4,具有實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入及信息資源共享、地址資源豐富、易開發(fā)等方面的明顯優(yōu)勢。由于6LowPＡN技術(shù)支持IＰv6與無線傳感網(wǎng)的無縫連接,因此其格外適合應(yīng)用于嵌入式IＰｖ6這一領(lǐng)域，并且還可以通過ＩＰｖ6協(xié)議接入下一代互聯(lián)網(wǎng)，使人們與周圍環(huán)境更緊密地結(jié)合，實現(xiàn)ＩPｖ6協(xié)議所提倡的“無處不在的ＩＰ”理念。隨著IPv６網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深化進展,基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要進展方向。1ＩPｖ６核心技術(shù)就ＩP地址數(shù)量而言，相比之下最顯著的特點就是IＰv６是由1２８位數(shù)字組成的它有相對更富裕的地址空間，另外在主機接口處可以供應(yīng)不痛種類的地址配置，主要包含：全球地址、全球單播地址、區(qū)域地址、鏈路本地地址、地區(qū)本地地址、廣播地址、多播群地址、任播地址、移動地址、家鄉(xiāng)地址、轉(zhuǎn)交地址等。ＩPｖ6的其次個優(yōu)勢是它可以支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動配置的方式。其中無狀態(tài)地址自動配置方式是：在地址節(jié)點配置時運用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機制得到一個局部連接地址。在此地址獵取之后，它使用另一種即插即用的機制，在全自動的狀態(tài)下,得到一個獨一無二的路由IＰ.除此之外,ＩＰv6獨特性可以從以下幾點表現(xiàn)出來。1。１靈敏的路由機制通常的路由算法是:首先在目的地址緩存中查找與發(fā)送報文目的地址匹配的記錄，找不到再在前綴列表中查找與之匹配的記錄，還找不到再看是否有默認路由；其中之一匹配成功,得到下一跳地址,如果都不成功,目的地址設(shè)為下一跳地址。再查找鄰居表，如果有與下一跳地址匹配的記錄,用該記錄中的MAC地址發(fā)送報文；否則，調(diào)用地址解析程序解析下一跳ＩP地址對應(yīng)的ＭAC地址,解析成功，更新鄰居表，發(fā)送報文，解析失敗，返回錯誤。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)部節(jié)點只有一個接口，為簡化下一跳的選擇過程,做如下處理:前綴表中依據(jù)前綴長度遞減排序，并加上鏈路本地前綴和默認路由，默認路由前綴長度設(shè)置為０,是表中的最后一條記錄。這樣在選擇下一跳時,可挨次查找前綴表，第一個找到的就是最長前綴匹配，即使在真正的前綴中找不到匹配的下一跳，最后一條記錄是默認路由,肯定能匹配成功。刪去目的地址緩存及其匹配過程。目的地址緩存的目的是提高下一跳選擇的效率，在內(nèi)部節(jié)點上的前綴記錄實際上只有三條記錄：鏈路本地地址前綴對應(yīng)的記錄；全球地址前綴對應(yīng)的記錄；默認路由.如果還使用目的地址緩存，不僅消耗內(nèi)存空間和代碼空間，而且實際的查詢效率也得不到有效提高。IＰＶ６的優(yōu)點之一就是供應(yīng)靈敏的路由機制。由于安排IPＶ４網(wǎng)絡(luò)ID所用的方式，要求位于ＩNTＥRＮEＴ中樞上的路由器維護大型路由表。這些路由器必須知道全部的路由，以便轉(zhuǎn)發(fā)可能定向到TＮTＥＲＮET上的任何節(jié)點的數(shù)據(jù)包。通過其聚合地址能力，IPV6支持靈敏的尋址方式，大大減小了路由表的規(guī)模。在這一新的尋址結(jié)構(gòu)中,中間路由器必須只跟蹤其網(wǎng)絡(luò)的本地部分，以便適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)發(fā)消息。鄰居發(fā)現(xiàn)供應(yīng)以下一些功能：(1）路由器發(fā)現(xiàn)。這允許主機標識本地路由器.（2)地址解析。這允許節(jié)點為相應(yīng)的下一躍點地，址解析鏈路層地址（替代地址解析協(xié)議）。地址自動配置。這允許主機自動配置站點—本地地址和全局地址.鄰居發(fā)現(xiàn)將INＴERNET掌握消息協(xié)議用于ＩPＶ6消息.(3）路由器廣告。在偽定期的基礎(chǔ)上或響應(yīng)路由器懇求由路由器發(fā)送.IＰV６路由器使用路由器廣告來公布其可用性、地址前綴和其他參數(shù).(４）路由器懇求。由主機發(fā)送,用于懇求鏈路上的路由器立即發(fā)送路由器廣告。(５)鄰居懇求.由節(jié)點發(fā)送，以用于地址解析、重復(fù)地址檢測,或用于確認鄰居是否仍可訪問。（6)鄰居廣告。由節(jié)點發(fā)送,以響應(yīng)鄰居懇求或通知鄰居鏈路層地址中發(fā)生了更改。（7)重定向。由路由器發(fā)送,從而為某一發(fā)送節(jié)點指示指向特定目標的更好的下一躍點地址。1。２平安機制ＩＰv４中存在一系列的平安性漏洞，應(yīng)用程序只能通過本身的私有性和認證性操作機制完成平安性操作,而IPv6協(xié)議給出了兩個備選項用于解決這個問題：一個是“平安性操作”選項，另一個是“IPv6加密平安頭部”選項。由于不同的用戶或不同應(yīng)用環(huán)境有不同的平安性操作，ＩPv6協(xié)議允許分別或組合使用這兩個備選項，以供應(yīng)不同優(yōu)先級別的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能。實現(xiàn)端到端的平安性，從而從根本上保證了互聯(lián)網(wǎng)通信的平安性。雖然在現(xiàn)階段處在IＰv4和ＩPv６的并存階段，由此還存在密鑰統(tǒng)一管理認可的問題，網(wǎng)絡(luò)中可以忽視IPSec加密功能,但純IPｖ6網(wǎng)絡(luò)中最終將實現(xiàn)全網(wǎng)的ＩＰSｅc.這對物聯(lián)網(wǎng)中原先基于IPv4架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容審計類信息平安產(chǎn)品將是致命的,產(chǎn)品針對網(wǎng)絡(luò)通路進行內(nèi)容審計的功能將失效;對于網(wǎng)絡(luò)訪問掌握類產(chǎn)品而言,現(xiàn)階段的討論熱點,如DPI等基于內(nèi)容分析掌握的能力也將被削弱。在這種情況下,信息平安產(chǎn)品可能會更多地向端設(shè)備的形式進行轉(zhuǎn)變，通過結(jié)合各類平安信息進行綜合研判，來實現(xiàn)其平安功能。隨著物聯(lián)網(wǎng)中IPv6服務(wù)的增加,ＩPｖ6網(wǎng)絡(luò)逐步擴展，將進入ＩＰv4/ＩPｖ6共存期。為解決好IPｖ４和IPv６網(wǎng)絡(luò)互訪的問題,目前業(yè)界常用的過渡技術(shù)有:雙協(xié)議棧方式（DuａlＳtａｃk）、協(xié)議轉(zhuǎn)換（NＡT—ＰT)、隧道（Tunnel）等［4］.雙協(xié)議棧技術(shù)是指在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上同時部署IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧,使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以同時支持兩種協(xié)議。雙棧策略的優(yōu)點是概念清楚，易于理解，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對簡潔，同時在IPv6規(guī)律網(wǎng)絡(luò)中可以充分發(fā)揮IＰv6協(xié)議的全部優(yōu)點。但是雙棧策略也存在如下缺點：對信息平安設(shè)備的要求較高,要求其不但支持IＰv4路由協(xié)議，而且支持IPv6路由協(xié)議,這就要求其維護大量的協(xié)議和數(shù)據(jù)。協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議翻譯.其優(yōu)點是不需要進行IＰｖ４、IPｖ６節(jié)點的升級改造，缺點是ＩＰv4節(jié)點訪問IPv6節(jié)點的實現(xiàn)方法比較簡潔，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行協(xié)議轉(zhuǎn)換、地址轉(zhuǎn)換的處理開銷較大.因此，該策略一般是在其他互通方式無法使用的情況下使用。隧道技術(shù)分為手動和自動配置兩種.手工配置由于人工工作量大,導(dǎo)致效率低下，并且容易消滅差錯,只在大網(wǎng)之間進行IＰv6互連且隧道的數(shù)目不多時,才會考慮采納。手工方式管理和配置隧道方式,逐漸被多種不同實現(xiàn)機制的自動配置隧道方式所代替。以上這些簡潔的過渡技術(shù)直接導(dǎo)致了IPv6物聯(lián)網(wǎng)信息平安產(chǎn)品在協(xié)議棧分析、產(chǎn)品架構(gòu)等方面必須進行大量開發(fā)升級。因此,ＩPv4和ＩPv6共存的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，信息平安產(chǎn)品必須針對過渡技術(shù)進行研發(fā),信息平安產(chǎn)品升級換代不行避開.通過以上的討論分析,ＩＰV6簡化了協(xié)議報頭,并且引入了兩個新的擴展報頭ＡH和ＥSＰ.它們幫助IPＶ6解決了身份認證、數(shù)據(jù)完整性和機密性的問題，使ＩＰV6極大地提高了物聯(lián)網(wǎng)傳輸承載層的平安,這是一大進步.但是，這些平安機制對于當(dāng)前的計算機網(wǎng)絡(luò)平安體系造成了很大的沖擊。這些原理和特征發(fā)生明顯變化所引發(fā)的平安問題直接影響到信息平安產(chǎn)品的進展方向.IPV4和IPＶ6數(shù)據(jù)包格式的比較：表１IPV4數(shù)據(jù)包格式長度服務(wù)類型版本數(shù)據(jù)包長度數(shù)據(jù)包ＩＤ分段移植分段標志協(xié)議生存期校驗和源ＩＰＶ4地址目的IPＶ４地址ＩP選項（需要時添加pedｄｉｎg)表2IＰＶ６數(shù)據(jù)包格式服務(wù)類型版本流標簽下一報頭跳數(shù)上線凈荷長度源IＰＶ6地址目的IＰV6地址IＰv６報頭采納1２８bit地址長度，這是IPｖ4與IPv６最主要的區(qū)分。IＰv6幾乎可以不受限制地供應(yīng)IＰ地址，從而確保了端到端連接的可能性.由于地址范圍巨大，IPｖ6地址在類型方面也發(fā)生了變化,對應(yīng)于IPｖ4的廣播地址已不再有效，有效類型為：單播、組播和任意點播（RFＣ２３７3）。IPｖ6地址的變化導(dǎo)致了信息平安產(chǎn)品在尋址原理和實現(xiàn)方法方面都需要進行進展變更。為避開由于地址范圍擴大而造成的尋址困難的問題，機制上需要借助更多的特殊地址進行幫助推斷。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及體系結(jié)構(gòu)在“物聯(lián)網(wǎng)"報告中，有物聯(lián)網(wǎng)的四個關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)：智能技術(shù)——思考事物；ＲFID-—標簽事物；納米技術(shù)—-微縮事物；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——感知事物。智能技術(shù)以及傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感器的“感覺器官"通過物質(zhì)世界來感知,分別有電、熱、聲、光等一些信號,功能是分別負責(zé)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析、傳輸以及處理信息。近些年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛進展,過去傳統(tǒng)的傳感器已經(jīng)逐步不能夠適應(yīng)信貸的智能化了,正在不斷的向網(wǎng)絡(luò)化，信息化以及微型化和嵌入式WEB傳感器方面進展。射頻識別技術(shù)的RFID，它是目前市場關(guān)注的最佳技術(shù)。它是在２0世紀９0年月的視乎廣泛興起的一種自動識別技術(shù)，它是當(dāng)前仍然比較先進的非接觸性識別技術(shù)。它是通過射頻信號自動識別來獵取所需要的數(shù)據(jù),它是由讀寫器、標簽以及業(yè)務(wù)、傳輸網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)構(gòu)成的。射頻識別技術(shù)的標簽當(dāng)中存儲的是具有規(guī)范性的胡同通用的信息,并且通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的形式來吧數(shù)據(jù)采集到中央信息系統(tǒng)當(dāng)中,以此來實現(xiàn)對各個物品的識別技術(shù)，并且通過開放型計算機的實現(xiàn)來實現(xiàn)共享和信息交換技術(shù)，對商品或物品是想的是透明式的管理模式.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN）是集信息采集、信息處理、信息傳輸于一體的綜合智能信息系統(tǒng),具有寬闊的應(yīng)用前景。Ｉｐv6傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，它把Ipv６技術(shù)融入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采納分層結(jié)構(gòu)構(gòu)建開發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)體系，不僅能解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)間、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Iｎternet間的互連互通問題，同時解決了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)固有的缺點,如需要數(shù)量巨大的地址資源、需要實現(xiàn)有效地址管理機制、缺乏應(yīng)有的平安機制等問題.下面就IＰＶ6技術(shù)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的應(yīng)用,概述了相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及重點解決問題。２基于IＰV6的無線傳感網(wǎng)絡(luò)IPV6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通主要有兩種：直接接入方式、網(wǎng)關(guān)接入方式.（１)直接接入方式采納移動終端直接與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信的方式進行互聯(lián)，簡化了網(wǎng)絡(luò)接入的模型，不需要特殊的中間節(jié)點或者網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)發(fā),直接接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，成為網(wǎng)絡(luò)終端,實現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的無縫融合。IPV6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的直接接入方式如圖所示。（２）網(wǎng)關(guān)接入方式ＩPV6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議匯聚到網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)處理，接入各種承載網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到服務(wù)器，網(wǎng)關(guān)只需配置相應(yīng)的接入模塊即可。服務(wù)器端對監(jiān)測信息進行處理和分析,并存儲到數(shù)據(jù)庫中。用戶終端通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議訪問服務(wù)器,獵取IPＶ６無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息,實現(xiàn)對設(shè)備的訪問、掌握以及有效的管理網(wǎng)關(guān)接入方式如圖所示。IＰＶ6基本協(xié)議棧核心協(xié)議的最基本功能:IPＶ６基本描述協(xié)議、ND鄰居發(fā)現(xiàn)）協(xié)議、ICMPV６(因特網(wǎng)掌握報文）協(xié)議和IPV６地址的自動配置協(xié)議等。ＩPＶ6基本描述協(xié)議：IＰＶ6數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接收、處理等基本功能.ＮD(鄰居發(fā)現(xiàn))協(xié)議：鄰居發(fā)現(xiàn)的地址解析功能,實現(xiàn)鄰居懇求和鄰居通告。CMPV6(因特網(wǎng)掌握報文）協(xié)議：主要實現(xiàn)掌握報文的消息處理，以及對網(wǎng)絡(luò)診斷功能的回應(yīng)懇求和回應(yīng)答復(fù)。ＩPV６地址自動配置協(xié)議：依據(jù)ＩＰＶ6地址格式的要求,主要實現(xiàn)IPV６鏈路本地地址的配置和懇求節(jié)點多播地址的配置。直接接入方式網(wǎng)關(guān)接入方式本文提出通信網(wǎng)絡(luò)采納有線網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相融合拓撲模型,如圖所示。用現(xiàn)有專用光纖,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)自愈功能，且每個節(jié)點都是一個傳感器，可采集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，同時充當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)路由器傳輸數(shù)據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過接入節(jié)點(AP）接入有線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)通過專用光纖傳輸至中心監(jiān)控系統(tǒng)。AP節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同有線網(wǎng)絡(luò)交互的網(wǎng)關(guān)節(jié)點,同時運行無線網(wǎng)絡(luò)通信和有線網(wǎng)絡(luò)通信雙協(xié)議.網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序LＷＩPＡＲPIＰ—Etheｒｎet協(xié)議ＡRＰIP—IEEE8０2．1５．４AdaptiｏnLａyerMAＣMACＰHＹPHY無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換在IPV6協(xié)議族中，有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸使用硬件地址（MＡC進行識別設(shè)備,其中地址解析協(xié)議（ARP）完成ＩＰ地址和數(shù)據(jù)鏈路層使用的硬件地址之間的轉(zhuǎn)換，因此為了保證無線傳感器網(wǎng)關(guān)在有線網(wǎng)絡(luò)中的通信,必必要實現(xiàn)ＡＲＰ協(xié)議功能.無線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點都還擁有自己唯一的MAC地址,參考TCＰ/IP下的實現(xiàn)機制,實現(xiàn)ＺＩＧＢＥE協(xié)議中的適配層和AＲP,實現(xiàn)IP地址到ZIGＢEE無線傳感器節(jié)點地址的映射。協(xié)議轉(zhuǎn)化如上圖所示，完成數(shù)據(jù)在ZIＧBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和TＣP/IP有線網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換過程。物理層數(shù)據(jù)鏈路層是通過網(wǎng)橋或交換機在網(wǎng)段之間依據(jù)數(shù)據(jù)幀中的信息（MAC地址）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。如圖5所示.網(wǎng)關(guān)用來連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。如圖6所示。IEEE８02。15。4是20０4年提出的無線標準的平安網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要定義物理層和MAC層的協(xié)議,其余協(xié)議主要參照和采納現(xiàn)有的標準。802.１5.4主要應(yīng)用于工業(yè)掌握、遠程監(jiān)控和樓宇自動化領(lǐng)域,后期８02．１5．4的市場將轉(zhuǎn)向消費者和家庭用戶，主要應(yīng)用于家庭自動化、平安和交互式玩具。8０2。１５。4網(wǎng)絡(luò)另一個布滿魅力的應(yīng)用領(lǐng)域是精作農(nóng)業(yè)。針對巨大的中國市場和２008年國際奧林匹克運動會，8０2．1５。4技術(shù)產(chǎn)品將在中國的環(huán)境監(jiān)測和保護領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。利用該技術(shù)可以對污染源，格外是各工廠廢水，廢氣的排放口進行實時監(jiān)測掌握,在每個排放口安裝相應(yīng)感應(yīng)器,完成樣本的采集、分析和最終的流量測定.就目前的環(huán)境來說，污染源的數(shù)量大的驚人,僅北京地區(qū)的排污口就有幾萬個。基于ＩＰＶ6的ＩEEE802．1５。４的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是目前討論的一個熱點.其中,設(shè)計適合傳感器節(jié)點的嵌入式IPＶ6協(xié)議棧是一個關(guān)鍵。數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)關(guān)８02.15．4工作在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ＩSＭ）頻段，它定義了兩個物理層,即２。4GＨZ頻段和868ＭHZ／91５ＭHZ頻段物理層。免許可證的2．4GＨＺiｓm頻段全世界都有,而86８MHＺ和９1５MHZ的IＳＭ頻段分別只在歐洲和北美有。在8０２.15.4中，總共安排了27個具有3種速率的信道2．4GＨZ波段為全球統(tǒng)一、無需申請的ISM頻段,有助于15.4設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本的降低.２．4ＧＨZ的物理層通過采納高階調(diào)制技術(shù)能夠供應(yīng)２5０ＫB/S的傳輸速率,有助于獲得更高的吞吐量、更短的通信時延和工作周期,從而更加省電.在8６8ＭＨＺ頻段有1個2０KB/S(或2０Ksｙmbｏｌ/ｓ）的信道.為了滿意低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)要求,IEEＥ標準委員會在20００年１2月正式批準并成立了802.15。４工作組,任務(wù)就是開發(fā)一個低數(shù)據(jù)率的WPＡＮ（ＷirelesｓPｅｒsonａｌAreａNeｔworｋ）標準，它具有簡潔度低、成本極少和功耗很小的特點，能在低成本的設(shè)備之間進行低數(shù)據(jù)率的傳輸。IEEE80２．１5.4的部分特點如下：（1)低帶寬,支持25０kb/S（2。４GＨZ)、4０kbiｔ/s（91５MＨz）和2０kbｉt/ｓ(８6８MHｚ）三種速率。(2）網(wǎng)絡(luò)拓撲簡潔,支持星型網(wǎng)絡(luò)、樹狀網(wǎng)絡(luò)以及Mesh網(wǎng)絡(luò)，可以在拓撲中進行多跳路由的操作。（3）支持兩種地址：6４bit的標準ＥＵl６4長MＡC地址、１6ｂit短MAC地址,可以視協(xié)議實現(xiàn)選用兩種地址。（4)支持時隙保證機制，通過預(yù)留保證時隙(GTＳ）供應(yīng)無競爭媒體訪問。(5）競爭期以CＳMA—CA機制訪問媒體。（6）以完全確認的協(xié)議保證傳輸?shù)睦慰啃?。?）低耗電量,一般運行8０2。15。４的節(jié)點都要求使用低功耗的硬件設(shè)備，通常使用電池供電。(8)能量檢測（ＥＤ）。(9）鏈路質(zhì)量指示（LQＩ）。(10)定義了27個信道：２45０MHz頻段16個信道、9１5MHｚ頻段１0個信道和8６8MHz頻段1個信道。IEＥE802.１5。４物理層定義了868MHz、91５ＭHz和2.４GＨz三個頻段.這些頻段上所采納的調(diào)制和擴頻技術(shù)參數(shù)歸納如表１所示。８6８MＨz是歐洲的ISM頻段，915MＨz是美國的ISM頻段,這兩個頻段的引入避開了2.4GＨｚ四周各種無線通信設(shè)備的相互干擾.86８MHｚ頻段只有１個信道,９１5MHｚ頻段有１0個信道,2.4ＧＨz頻段上劃分了16個信道。IEEE８02。１５.４的調(diào)制和擴頻參數(shù)頻率/MHｚ擴頻參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)碼片速率（kchip/ｓ）調(diào)制方式比特速率/ｋｂpｓ符號速率符號階數(shù)86８/9１５868～868。6３00BPSK２０２0二進制９02～９2８６0０BＰSK4０4０二進制2450240０~２4８3．５２０0０O-QPSＫ25０6２.5十六進制IＰv６并不能直接運行在IEEE8０2.１５。4MAC層上,由于IEＥE８02．15。4協(xié)議作為以低功耗低開銷為目的的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在報文長度、底層路由等方面都無法適應(yīng)IＰv６的需求,從而無法像在其他MＡC層協(xié)議（如以太網(wǎng)）上那樣直接構(gòu)建IPv6協(xié)議,這就需要一個中間層——適配層來供應(yīng)對IＰv6必要的支持。因此,６LｏｗPAN在ＩＥEE802。1５。４MAC層和IＰv6網(wǎng)絡(luò)層之間構(gòu)建了適配層，通過適配層來彌補ＩEEＥ802．15。4ＭAＣ層對IPv6網(wǎng)絡(luò)層支持的不足。ＩPv6技術(shù)相對于ZiｇＢee、IEEE145１等其他技術(shù)而言,具有如下的優(yōu)勢：（1）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入及信息資源共享：ＩＰｖ6是今后網(wǎng)絡(luò)進展的客觀趨勢,以TCP/ＩPｖ6為基礎(chǔ)設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，將為無線傳感器的接入供應(yīng)極大的便利，使低速無線個域網(wǎng)（LＲ—WPＡＮ）更易于接入其他基于ＩP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，包括下一代互連網(wǎng),使其可以充分利用IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)進行進展。（2）更多地址空間:IＰv6應(yīng)用于LR—WPＡN最大的亮點就是浩大的地址空間,這恰恰滿意了部署大規(guī)模、高密度LＲ—ＷPAＮ網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需要。（３）推動無線傳感網(wǎng)協(xié)議的標準化：TCP/ＩP協(xié)議目前已有比較成熟的、規(guī)范的技術(shù)標準，以IＰ協(xié)議設(shè)計的無線傳感網(wǎng)的通信協(xié)議，更容易推動無線傳感網(wǎng)協(xié)議的標準化，使不同廠家、不同類型的產(chǎn)品間更便于相互兼容及互聯(lián)互通。(4)易開發(fā)：目前基于IPv６的很多技術(shù)已比較成熟，并被廣泛接受，針對LR—WＰＡN的特性對這些技術(shù)進行適當(dāng)?shù)木喓腿∩?，簡化了協(xié)議開發(fā)的過程.由此可見，IPｖ６技術(shù)在LR-WPAＮ上的應(yīng)用具有寬闊進展的空間,而將ＬR－ＷPＡN接入互聯(lián)網(wǎng)也會大大擴展其應(yīng)用，使得大規(guī)模ＬR—WPAN的實現(xiàn)成為可能。４應(yīng)用前景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用及６LowPAＮ技術(shù)的優(yōu)勢，將在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療領(lǐng)域及其他領(lǐng)域有格外廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境的監(jiān)測和保護方面，將無線傳感網(wǎng)應(yīng)用