[发明专利]传输基于IPv6低功耗无线个域网数据包的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于IPv6的低功耗无线个域网，尤其涉及传输基于IPv6的低功耗无线个域网数据包的方法和装置。

背景技术

基于IPv6的低功率无线个域网(IPv6 over Low power WirelessPersonal Area Network，简称为6LoWPAN)通过在IP协议栈数据链路和网络层之间引入适配层(adaptation layer)，使得IPv6数据包可以在802.15.4协议链路上传输，从而极大地减小了IP层的开销。适配层是Internet工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)提出的标准，该标准提供了头部压缩以减小传输开销，该标准还提供了数据包的分段，以支持IPv6最小的最大传输单元(MaximumTransmission Unit，MTU)要求，其中，IPv6的MTU至少为1280字节(Byte)，IEEE 802.15.4协议数据包的MTU为127字节(Byte)，因此，将IPv6数据包转换为802.15.4协议数据包时，需要进行分段操作；此外，适配层还支持层二(Layer 2)的转发以及多跳的IPv6数据包的转发。6LoWPAN通过跨层的优化，开销减小，6LoWPAN网络利用在链路中和适配层中的信息压缩网络层和传输层的头。对于IPv6的扩展头，6LoWPAN网络利用头部堆栈原理分离正交的概念，并保持头部较小且易于解析。

6LoWPAN网络可以通过使用IP路由器与其他的IP网络互联。如图1所示，示出了6LoWPAN子网典型地运行在网络的边缘，作为末端网络。6LoWPAN子网可以通过一个或多个在不同的媒介中转发IP数据包的边缘路由器连接至其他IP网络。与其他IP网络的互联可以通过任何链路，例如，以太网，Wi-Fi，GPRS或者卫星网络等。

在大规模的传感器应用网络中，例如智能交通，资产追踪，环境监测等应用，传感器网络可以包括一个或多个分布式的小的传感器子网路，而传感器网关(或者边缘路由器)通过回传链路(通常是IP链路)连接至中央控制器(或者骨干路由器)。图2示出了包括一个或多个6LoWPAN子网络的6LoWPAN IPv6网络。

现有技术中，通常考虑的6LoWPAN网络的运行场景是在同一个链路本地的(link local)通信或者与6LoWPAN网络之外的IP节点的通信，也即全局的通信，IETF工作组已经提出了RFC4944和draft-ieft-6lowpan-hc-08草案以解决上述问题。

发明内容

但是，在大规模的传感器应用中，在不同的6LoWPAN子网中的传感器节点之间的协作是非常普遍的，例如，对于大规模的环境监控，公共安全监控，公共设施追踪等，由于需要检测的范围非常大，通常需要跨不同6LoWPAN子网的多个传感器进行协作，这意味着需要考虑6LoWPAN子网之间的通信。但是，现有的RFC4944协议和draft-ieft-6lowpan-hc-08草案均未提出适用于这种跨子网应用场景的解决方案，例如，相应的压缩格式。因此，本发明提出了在6LoWPAN子网中的IPv6数据包的压缩格式，以用于IPv6数据包跨6LoWPAN子网传输。

现有的两种压缩格式中，RFC4944规定了LOWPAN_HC1包头压缩格式，而draft-ieft-6lowpan-hc-08规定了LOWPAN_IPHC包头压缩格式。

当采用LOWPAN_HC1编码格式时，因为链路本地的地址不具有全局性，因此，目的节点的地址只能通过内嵌的目的地址完整的128比特IPv6地址进行识别。而该地址编码方式极大地浪费了802.15.4数据包的有限的127字节的空间，因此，这种方式效率很低，而且可行性较差。

在LOWPAN_IPHC方案中，可以采用内容标识扩展(ContextIdentifier Extension，CID)标识目的节点的全局的IPv6前缀。但是这种方案也存在以下的局限性：

1.有限的CID个数。CID域仅仅包含8比特，这意味着仅仅有4比特的源上下文标识(Source Context Identifier，SCI)和4比特的目的上下文标识(Destination Context Identifier，DCI)，也即，仅仅能标识16个源上下文标识和16个目的上下文标识。这些源上下文标识和目的上下文标识用于多播IPv6前缀，全局通信IPv6前缀，因此，这些源上下文标识和目的上下文标识在大规模LoWPAN网络中不够用。