第四章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容4.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述4.2IPV6傳感網(wǎng)4.3面向物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用之車載傳感網(wǎng)4.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)嵌入式計算技術(shù)分布式信息處理技術(shù)通信技術(shù)4.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述應(yīng)用領(lǐng)域軍事國防工農(nóng)業(yè)城市管理生物醫(yī)療環(huán)境監(jiān)測搶險救災(zāi)防恐反恐危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制4.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述定義：由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量廉價微型傳感器節(jié)點組成的，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；三要素：傳感器，感知對象，觀察者4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)1.傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是指傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點布置與通訊結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本組成見圖4.24。4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點進(jìn)行無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量，通常采用微型電池。4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)1.傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的結(jié)構(gòu)（1）數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的計算核心。通常選用嵌入式CPU，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)節(jié)點各部分的工作，如對數(shù)據(jù)采集單元獲取的信息進(jìn)行必要的處理、保存、控制數(shù)據(jù)采集單元和電源的工作模式等。目前使用較多的有ATMEL公司的AVR系列單片機。TI公司的MSP430超低功耗系列處理器，不僅功能完整、集成度高，而且根據(jù)存儲容量的多少提供多種引腳兼容的處理器，使開發(fā)者很容易根據(jù)應(yīng)用對象平滑升級系統(tǒng)。

4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)ARM處理器功耗低，處理速度快，集成度也相當(dāng)高，而且地址空間非常大，可以擴(kuò)展大容量的處理器。但在普通無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中使用，其價格、功耗以及外圍電路的復(fù)雜度還不十分理想。隨著技術(shù)的進(jìn)步，ARM處理器將在這些方面有更加出色的表現(xiàn)。另外，對于需要大量內(nèi)存、外存以及高數(shù)據(jù)吞吐率和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚點（也稱為基站節(jié)點），ARM處理器是非常理想的選擇。4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)（2）數(shù)據(jù)傳輸單元數(shù)據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成。通信模塊消耗的能量在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中占主要部分，所以考慮通信模塊的工作模式和收發(fā)能耗很關(guān)鍵。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信模塊必須是能量可控的，并且收發(fā)收據(jù)的功耗要非常低，對于支持低功耗待機監(jiān)聽模式的技術(shù)要優(yōu)先考慮。目前使用較多的有RFM公司TR1000、Chipcon

公司的CC1000，CC2420等。

4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)（3）嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供必要的軟件支持，負(fù)責(zé)管理節(jié)點的硬件資源，對不同應(yīng)用的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度與管理。4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

（4）數(shù)據(jù)采集單元被監(jiān)測物理信號的形式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)采集單元的類型。網(wǎng)絡(luò)化的傳感器系統(tǒng)可以減少單點測量可能造成的瞬態(tài)誤差和單點環(huán)境激變可能造成的系統(tǒng)測量誤差。由于在一個區(qū)域內(nèi)存在很多個測量點，對于單個節(jié)點的測量錯誤，可以通過另外一些節(jié)點的測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過投票機制摒棄無效的數(shù)據(jù)，獲得該區(qū)域內(nèi)相對精確的測量結(jié)果。4.1.1傳感器——傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

（5）電源一般來說，目前使用的大部分都是自身存儲一定能量的化學(xué)電池。在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，可以根據(jù)目標(biāo)環(huán)境選擇特殊的能源供給方式，例如在沙漠這種光照比較充足的地方可以采用太陽能電池。在地質(zhì)活動頻繁的地方可以通過地?zé)豳Y源或者震動資源來積蓄工作電能，再空曠多風(fēng)的地方可以采用風(fēng)力獲得能量支持。不過從體積和應(yīng)用的簡易性來說，化學(xué)電池還是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中重點使用的能量載體。4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述1.傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳中繼方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到sink節(jié)點，最終借助長距離或臨時建立的sink鏈路將整個區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程中心進(jìn)行集中處理。4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述衛(wèi)星鏈路可用作sink鏈路，借助游弋在監(jiān)測區(qū)上空的無人飛機回收sink節(jié)點上的數(shù)據(jù)也是一種方式，UCBerkeley在進(jìn)行UAV（unmannedaerialvehicle）項目的外場測試時便采用了這種方式。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模太大，可以采用聚類分層的管理模式，典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖4.25所示。4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)拓?fù)淇刂疲簞h掉不必要的鏈路時間同步：本地時鐘定位技術(shù)：定位算法網(wǎng)絡(luò)安全：加密算法數(shù)據(jù)融合：綜合處理數(shù)據(jù)2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)1.無線通信技術(shù)節(jié)點的通信覆蓋范圍只有幾十米到幾百米，如何在有限的通信能力條件下，完成感知數(shù)據(jù)的傳輸呢？無線通信是第一個關(guān)鍵技術(shù)。

2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)2.低功耗傳感器節(jié)點采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣，一次部署終生使用，所以更換電池就比較困難。如何節(jié)省電源、最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期？低功耗設(shè)計是第二個關(guān)鍵技術(shù)。2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)3.嵌入式操作系統(tǒng)節(jié)點體積小，處理器和存儲器性能有限，不允許進(jìn)行復(fù)雜算法的運算。因此，嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計是第三個關(guān)鍵技術(shù)。2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)4.路由協(xié)議傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種自組織的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，沒有基站支撐，由于節(jié)點失效、新節(jié)點加入，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)性，需要自動愈合。多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是第四個關(guān)鍵技術(shù)。

2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)5.數(shù)據(jù)融合傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡(luò)和傳感器硬件本身。如何建立以數(shù)據(jù)為中心的傳感器網(wǎng)絡(luò)？數(shù)據(jù)融合方法是第五個關(guān)鍵技術(shù)。2.傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)6.安全性由于網(wǎng)絡(luò)攻擊無處不在，安全性是傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的重要問題，如何保護(hù)機密數(shù)據(jù)和防御網(wǎng)絡(luò)攻擊是第六個關(guān)鍵技術(shù)。4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述3.傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點資源有限：能量有限，計算、通信能力弱，存儲容量小；節(jié)點眾多，分布密集：維護(hù)困難自組織、動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)多跳路由：通信距離短以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)4.1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)概述4.傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軍事領(lǐng)域環(huán)境科學(xué)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域智能家居醫(yī)療健康空間探索智能交通4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為：軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。

4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用1．軍事應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)體系中面向武器裝備的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是C4ISR的重要組成部分。C4ISR是現(xiàn)代軍事指揮系統(tǒng)中7個子系統(tǒng)的英語單詞的第一個字母的縮寫,即指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視、偵察。C4ISR就是美國人開發(fā)的一個通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。自組織和高容錯性的特征使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，進(jìn)行我軍兵力、裝備和物資的監(jiān)控，沖突區(qū)的監(jiān)視，敵方地形和布防的偵察，目標(biāo)定位攻擊，損失評估，核、生物和化學(xué)攻擊的探測等。4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用2．空間探索探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)對星球表面長時間的監(jiān)測，應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。美國國家航空和宇宙航行局的JPL實驗室研制的SensorWebs就是為將來的火星探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的，己在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項目中進(jìn)行測試和完善。

4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用3．反恐應(yīng)用美國的911恐怖襲擊造成了難以估量的巨大損失，而目前世界各地的恐怖襲擊也大有愈演愈烈之勢。采用具有各種生化檢測傳感能力的傳感器節(jié)點，在重要場所進(jìn)行部署，配備迅速的應(yīng)變反應(yīng)機制，有可能將各種恐怖活動和恐怖襲擊扼殺在搖籃之中，防患于未然，或盡可能將損失降低到最少。4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用4．防爆應(yīng)用

礦產(chǎn)、天然氣等開采、加工場所，由于其易爆易燃的特性，加上各種安全設(shè)施陳舊、人為和自然等因素，極易發(fā)生爆炸、坍塌等事故，造成生命和財產(chǎn)損失巨大，社會影響惡劣。在這些易爆場所，部署具有敏感氣體濃度傳感能力的節(jié)點，通過無線通信自組織成網(wǎng)絡(luò)，并把檢測的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心，一旦發(fā)現(xiàn)情況異常，立即采取有效措施，防止事故的發(fā)生。

4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用5．災(zāi)難救援在發(fā)生了地震、水災(zāi)、強熱帶風(fēng)暴或遭受其他災(zāi)難打擊后，固定的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施(如有線通信網(wǎng)絡(luò)、蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的基站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、衛(wèi)星通信地球站以及微波中繼站等)可能被全部摧毀或無法正常工作，對于搶險救災(zāi)來說，這時就需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這種不依賴任何固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、能快速布設(shè)的自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。邊遠(yuǎn)或偏僻野外地區(qū)、植被不能破壞的自然保護(hù)區(qū)，無法采用固定或預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行通信，也可以采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信號采集與處理。4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用6．環(huán)境科學(xué)隨著人們對于環(huán)境的日益關(guān)注，環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便，比如，跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，也可用于對森林火災(zāi)的監(jiān)控。

4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用7．醫(yī)療保健如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點，如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，進(jìn)行及時處理。還可以利用傳感器網(wǎng)絡(luò)長時間地收集人的生理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過程中是非常有用的，而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應(yīng)用。總之，傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來的遠(yuǎn)程醫(yī)療提供了更加方便快捷的技術(shù)實現(xiàn)手段4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用8．智能家居嵌入家具和家電中的傳感器與執(zhí)行機構(gòu)組成的無線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)與Internet連接在一起將會為人們提供更加舒適、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境。包括家庭自動化（嵌入到智能吸塵器，智能微波爐，電冰箱等，實現(xiàn)遙控、自動操作和基于Internet，手機網(wǎng)絡(luò)等的遠(yuǎn)程監(jiān)控）和智能家居環(huán)境（如根據(jù)亮度需求自動調(diào)節(jié)燈光，根據(jù)家具臟的程度自動進(jìn)行除塵等）。

4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用9．工業(yè)自動化

像機器人控制，工業(yè)自動化，設(shè)備故障監(jiān)測故障診斷，工廠自動化生產(chǎn)線，惡劣環(huán)境生產(chǎn)過程監(jiān)控，倉庫管理，如沃爾馬公司使用的射頻識別條型碼芯片（RFID）等。大型設(shè)備的監(jiān)控：在一些大型設(shè)備中，需要對一些關(guān)鍵部件的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，以掌握設(shè)備的運行情況。在不便于安裝有線傳感器的情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就可以作為一個重要的通信手段。4.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用10．商業(yè)應(yīng)用自組織、微型化和對外部世界的感知能力是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三大特點，這些特點決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域也會有廣泛的應(yīng)用。比如，城市車輛監(jiān)測和跟蹤、智能辦公大樓、汽車防盜、交互式博物館、交互式玩具等眾多領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都將會孕育出全新的設(shè)計和應(yīng)用模式。

4.2IPV6傳感網(wǎng)4.2.1.IPV6傳感網(wǎng)概述4.2.2.IPV6傳感網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)的融合4.2.3.IPV6傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展4.2.4.IPV6傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)4.2.1.IPV6傳感網(wǎng)概述傳感器設(shè)備接入INTERNET的數(shù)量增多，消耗IPV4地址；IPV6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢：地址空間大，覆蓋范圍廣、移動性強傳感網(wǎng)引入IPV6的意義：經(jīng)濟(jì)價值，知識產(chǎn)權(quán)，互聯(lián)互通，應(yīng)用；4.2.1.IPV6傳感網(wǎng)概述了解IPV6傳感網(wǎng)技術(shù)發(fā)展歷程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)試驗商用實驗4.2.2.IPV6傳感網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)的融合1.移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)：融合各種移動終端和接入技術(shù)，形成統(tǒng)一的接入平臺和業(yè)務(wù)平臺；2.融合策略：試點階段、引入階段、普及階段IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合IPv6傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)融合策略無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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)，具有廣闊的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用到安全、生態(tài)環(huán)境、智能交通、智能家居和家庭醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域。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IP地址，目前IPv4已經(jīng)無法滿足其需求，而IPv6具有豐富的地址資源，可以保證未來所有的設(shè)備都可以獲得自己唯一的地址。因此在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中采用IP技術(shù)是未來研究的主要方向。IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能擴(kuò)大地址空間IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能改善服務(wù)質(zhì)量IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能安全性有更好的保證IPv6對安全性有周密的考慮。IPv6中強制性的安全性包括兩方面的內(nèi)容：一方面，IPv6數(shù)據(jù)包的接收者可以要求發(fā)送者首先利用IPv6認(rèn)證頭進(jìn)行“登錄”，然后才接收數(shù)據(jù)包，有效地阻止網(wǎng)絡(luò)“黑客”的攻擊：另一方面，利用IPv6的數(shù)據(jù)包擴(kuò)展部分加密數(shù)據(jù)包，可以安全地在Internet上傳輸敏感數(shù)據(jù)，不用擔(dān)心被第三方截取。IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能支持即插即用和移動性IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點擴(kuò)大地址空間提高網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量改善服務(wù)質(zhì)量安全性有更好的保證支持即插即用和移動性更好的實現(xiàn)多播功能更好的實現(xiàn)多播功能在無線傳感網(wǎng)中引入IPv6技術(shù)的意義

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)，采用分層結(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)有的安全機制等問題。

(1)經(jīng)濟(jì)價值方面?？梢岳矛F(xiàn)有成熟的IP技術(shù)和已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實現(xiàn)基于IP的應(yīng)用，不需要額外的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大大減少應(yīng)用成本。

(2)知識產(chǎn)權(quán)方面。IP網(wǎng)絡(luò)普遍性使得IP組網(wǎng)技術(shù)相對其他專用或新型組網(wǎng)技術(shù)更容易被人們接受。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中引入IPv6技術(shù)有著重要意義。

(3)互聯(lián)互通方面?；贗P無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用與Internet相同的IP技術(shù)，可以更容易地實現(xiàn)其與現(xiàn)有外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

(4)應(yīng)用方面。在安全監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域，基于IP無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更具有很強的魯棒性，可以及時有效地監(jiān)測災(zāi)害的發(fā)生以減少災(zāi)害所造成的損失。IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程為解決IPv4存在的問題，國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組從1994年開始，著手研究開發(fā)下一代IP協(xié)議。從1995年IPv6核心協(xié)議草案的形成、1998年IPv6核心協(xié)議的相對成熟至今，IPv6在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試驗及商用等方面均取得了一定程度的進(jìn)展。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定方面，以國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組為主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定出上百項有關(guān)IPv6協(xié)議的RFC(一系列以編號排定的文件)；在技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)方面，業(yè)界圍繞主機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、協(xié)議軟件、應(yīng)用軟件等已開發(fā)出一些初期的產(chǎn)品；在技術(shù)試驗方面，已建成了若干具有一定規(guī)模的IPv6試驗床為技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)提供試驗和測試平臺；在商用實驗方面，國外已開展了IPv6的商用實驗并提供了有限的商業(yè)應(yīng)用與服務(wù)。

IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,Internet延伸到了地球的每個角落,全球互聯(lián)網(wǎng)用戶已超過10億,移動用戶已超過30億,為移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展積蓄了巨大的潛能。無線設(shè)備和新業(yè)務(wù)的進(jìn)一步迅速發(fā)展以及隨之而來的大量地址需求,很快將超出現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的能力。同時,隨著下一代高速移動無線網(wǎng)的建設(shè),無線游戲、音樂點播、視像和電視會議等業(yè)務(wù)正在成為現(xiàn)實,還有許多等待已久的移動商務(wù)業(yè)務(wù),如移動訂票、移動銀行等也將開展起來。這些應(yīng)用意味著數(shù)十億臺新設(shè)備將與互聯(lián)網(wǎng)相連,而且需要自己的IP地址。而Internet當(dāng)前使用的協(xié)議版本IPv4因自身缺陷而無法有效地滿足當(dāng)前不斷增長的地址需求。IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,是針對IPv4現(xiàn)在面臨的問題而提出的。同IPv4相比較,IPv6在地址容量、安全性、網(wǎng)絡(luò)管理、移動性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有明顯的改進(jìn),并且已經(jīng)在主流設(shè)備中獲得了廣泛的支持。IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)能夠融合各種移動終端和接入技術(shù)寬帶接入服務(wù)器設(shè)備分組數(shù)據(jù)支持節(jié)點IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)融合策略融合策略由于移動互聯(lián)網(wǎng)對地址的需求遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的需求，并且移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相對簡單，網(wǎng)絡(luò)的開放性也不如傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，因此移動互聯(lián)網(wǎng)對IPv6的需求更為強烈?？偟貋碚f，移動互聯(lián)網(wǎng)向IPv6的演進(jìn)應(yīng)當(dāng)遵循“平滑過渡、盡快啟動、應(yīng)用創(chuàng)新”的原則，按照規(guī)模和進(jìn)度在總體上可以分為試點階段、引入階段和普及階段。試點階段全網(wǎng)移動IPv6的支持能力調(diào)研制定規(guī)范要求制定互通方案小規(guī)模試點引入階段普及階段普及階段的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逼近目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)，終端以IPv6單棧為主，核心網(wǎng)如PDSN、接人支撐系統(tǒng)以及未來的業(yè)務(wù)平臺均支持雙棧協(xié)議，能夠支持WiFi、3G、LTE等接入認(rèn)證，實現(xiàn)綜合統(tǒng)一管理。IPv6傳感網(wǎng)IPv6傳感網(wǎng)概述IPv6傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合IPv6傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與特點IPv6傳感網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)融合策略挑戰(zhàn)傳感網(wǎng)的移動性挑戰(zhàn)傳感網(wǎng)的處理速度慢，存儲容量小，低能耗等挑戰(zhàn)傳感網(wǎng)的地址分配和傳感器標(biāo)識的技術(shù)挑戰(zhàn)傳感網(wǎng)鄰居發(fā)現(xiàn)和地址自動配置的挑戰(zhàn)在傳感網(wǎng)中實現(xiàn)和優(yōu)化IPv6協(xié)議,是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵問題之一。在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中采用IPv6協(xié)議存在如下挑戰(zhàn)：關(guān)鍵技術(shù)體系結(jié)構(gòu)地址自動配置路由轉(zhuǎn)發(fā)功能IPv6報頭壓縮以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)承載協(xié)議棧的裁剪功耗體系結(jié)構(gòu)IPv6傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)根據(jù)其互連方式分為：體系結(jié)構(gòu)Peertopeer方式重疊方式全I(xiàn)P方式應(yīng)用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)傳感網(wǎng)覆蓋IPv6網(wǎng)絡(luò)IPv6網(wǎng)絡(luò)覆蓋傳感網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)體系結(jié)構(gòu)地址自動配置路由轉(zhuǎn)發(fā)功能IPv6報頭壓縮以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)承載協(xié)議棧的裁剪功耗地址自動配置地址自動配置是IPv6的一個重要技術(shù)特色，IPv6既支持有狀態(tài)的地址配置，又支持無狀態(tài)的地址配置，可以在無人為干預(yù)的情況下為每個接口配置相應(yīng)的IPv6地址。這一點與傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織、自配置的設(shè)計目標(biāo)非常吻合。但與此同時，現(xiàn)有的IPv6地址自動配置方式在傳感器網(wǎng)絡(luò)中也存在一些問題。如中心控制的特點帶來大量的控制消息開銷，根據(jù)MAC地址生成的IPv6地址對傳感器節(jié)點間的路由尋址沒有帶來任何方便。關(guān)鍵技術(shù)體系結(jié)構(gòu)地址自動配置路由轉(zhuǎn)發(fā)功能IPv6報頭壓縮以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)承載協(xié)議棧的裁剪功耗路由轉(zhuǎn)發(fā)功能由于許多類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)都是無線多跳網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的部分或全部節(jié)點具備路由轉(zhuǎn)發(fā)能力是非常必要的。因此，對于每個普通節(jié)點而言，它是只支持主機側(cè)的IPv6協(xié)議，還是同時支持主機側(cè)和路由器側(cè)的IPv6，是值得深入研究的一個重要問題。該問題與傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、尋址方式等因素密切相關(guān)，需要結(jié)合具體的組網(wǎng)模式和尋址機制作相應(yīng)的考慮。關(guān)鍵技術(shù)體系結(jié)構(gòu)地址自動配置路由轉(zhuǎn)發(fā)功能IPv6報頭壓縮以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)承載協(xié)議棧的裁剪功耗IPv6報頭壓縮傳感器網(wǎng)絡(luò)一般具有非常小的通信業(yè)務(wù)量和非常低的數(shù)據(jù)率(1～100kbit／s)，采用標(biāo)準(zhǔn)IPv6封裝格式勢必帶來很大的分組頭開銷。標(biāo)準(zhǔn)的IPv6封裝的分組報頭開銷需要增加40