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物联网时代,IPv6如何充分发挥其优势?

2010-09-16 来源:广东群英网络有限公司 点击次数:

 

    物联网,作为继互联网之后的全球信息产业迎来的有一次科技与经济浪潮,必将对IP地址产生前所未有的需求量。构成现今互联网技术基石的IPv4,在面临地址资源枯竭的困境的背景下,显然已无法为地球上存在的万事万物都分配一个IP地址——而这又恰恰是物联网实现的关键。事实上,物联网应用的规模发展,必将加速IP地址的消耗,同时加速IPv6的商用化进程。那么,面对正在到来的物联网时代,IPv6将如何充分发挥其优势而服务于物与物、人与物的通信呢?

物联网:让物体变得智能并互联

    物联网(The Internet of things),顾名思义就是指“物物相连的互联网”:在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件,使之成为“智能物体”,进而通过网络设施实现信息传输、协同和处理,从而实现物与物、物与人之间的通信 。

    物联网,可广泛应用于社会生产生活的各行各业,从而大大提升整个社会的信息化水平,在提高效率的同时,实现节能减排。物联网的魅力来源于三大关键特征:第一,全面感知,即利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取物体的信息;第二,可靠传递,即通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;第三,智能处理,即利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。

    物联网的互联对象尽管数不胜数,但却可主要分为两类:一类是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体,如传感器节点;另一类是没有上述约束的智能终端,如无线POS机、智能家电、视频监控等。

    这两类互联对象,从终端侧向通信网络提出了特定的需求,而支持巨大的号码/地址空间、网络可扩展、传递可靠等显然是共性需求。通信网络不仅要能提供足够多的地址空间来满足互联对象对地址的需求;而且网络容量足够大,能满足大量智能终端、智能小物体之间的通信需求。值得注意的是,智能小物体由于尺寸与复杂度的限制而决定了其能量、存储、计算速度与带宽是受限的,因而要求通信网络能够提供轻量级的通信协议、可靠的低速率传输,网络同时要具备自组织能力。

IPv6:物体互联的必然选择

    对于物联网而言,无论是远程通信,还是近距离通信,为了满足IP地址需求量的空前提升,都必须尽快过渡到IPv6。

    物联网的远程通信需求,将推动现有移动或者固定网络向IPv6的商用化演进。物联网应用,主要以公众无线网络为载体,大多使用2G、3G网络来实现远程通信,同时也有部分应用采用了固定光纤接入方式。固定光纤接入具有传输速率高、传输信息量大、可靠稳定、保密性好等特点,需要根据不同的应用场景选择不同的接入方式。现有的2G、3G网络,分组域核心网设备GGSN/PDSN均需要尽快升级支持给终端分配IPv6地址,同时分组域核心网设备与骨干承载网络之间需要尽快实现IPv6组网和路由。对于固定接入方式而言,接入路由器和骨干及城域承载网络也需要尽快完成向IPv6的升级,以满足快速业务接入的要求。

    在近距离通信领域,主流技术也开始支持IPv6。常用的近距离无线通信技术有802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中,Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,完整的协议栈只有32 KB,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能,因而成为构建近距离无线传感网的主流技术。当前,Zigbee已在其智能电网的最新标准规范中加入了对IPv6协议的支持。

精简:让IPv6准确适配物联网

    作为下一代网络协议,IPv6凭借着丰富的地址资源以及支持动态路由机制等优势,能够满足物联网对通信网络在地址、网络自组织以及扩展性等诸多方面的要求。然而,在物联网中应用IPv6,并不能简单地“拿来就用”,而是需要进行一次适配。

    IPv6不能够直接应用到传感器设备中,而是需要对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简,以满足对网络低功耗、低存储容量和低传送速率的要求。由于IPv6协议栈过于庞大复杂,并不匹配物联网中互联对象,尤其是智能小物体的特点,因此虽然IPv6可为每一个传感器分配一个独立的IP地址,但传感器网需要和外网之间进行一次转换,起到IP地址压缩和简化翻译的功能。

    目前,相关标准化组织已开始积极推动精简IPv6协议栈的工作。例如,IETF已成立了6LowPAN和RoLL两个工作组进行相关技术标准的研究工作。相比较传统方式,能支持更大的节点组网,但对传感器节点功耗、存储、处理器能力要求更高,因而成本要更高。另外,目前基于IEEE802.15.4的网络射频芯片还有待进一步的开发来支持精简IPv6协议栈。

    总体上,物联网应用IPv6可按照“三步走”策略来实施。首先,承载网支持IPv6;其次,智能终端、网关逐步应用IPV6;最后,智能小物体(传感器节点)逐步应用IPv6。目前,华为的产品,包括骨干和接入路由器、移动网络分组域设备等,已经可以完全满足第一和第二阶段商用部署的要求。华为同时在积极跟踪第三阶段智能小物体应用IPv6的要求,包括技术标准和商用产品两大领域。我们有理由相信,在IPv6的积极适配与广泛应用下,物联网产业有望实现真正的大繁荣。