基于6LoWPAN的IPv6智慧校園關健技術研究

胡銳 芮忠

【摘要】??? “智慧校園”是指在互聯網基礎上，把教學、管理、科研、學習通過多種應用系統聯系在一起的的智慧化的網絡校園。智慧校園主要通過利用物聯網技術、云計算平臺、虛擬化等最前沿的信息技術，將學校物理設備和學校師生進行結合，對校園教學、科研、管理、一卡通等應用系統進行高度整合并對信息數據統計分析，給管理層提供決策分析。

【關鍵詞】??? 6LoWPAN??? IPv6??? 智慧校園

一、引言

物聯網作為智慧校園網絡的主要技術，但傳統的 IPv4 地址不足以支持大量傳感節點的地址分配，基于IPv6的低速無線個域網（6LoWPAN）標準是一種適配無線傳輸標準 IEEE 802.15.4 和 IPv6 協議的技術，可使傳感節點具有獨立IPv6地址，能夠直接與 IP 網絡通信，利用 IP 網絡擴展性強的優勢實現多種多樣應用，適合無處不在的傳感網絡。

分析了 IPv6 應用于智慧校園網絡所面臨的一些問題并提出了相應的解決措施，具體包括提出了一種基于6LoWPAN 的物聯網尋址策略和在此基礎上的一種改進的 IPv6 報頭壓縮算法并通過仿真軟件設計實現了基于6LoWPAN的IPv6智慧校園系統。

二、相關技術

2.1 IPv6 介紹[1]

IPv6 是 Internet Protocol Version 6 的縮寫，是 IETF用于設計、替代 IPv4 的下一代互聯網的核心協議。IPv6地址長度比原 IPv4 增加了 96 位（二進制位），是 IPv4 地址長度的 4 倍，大大豐富了地址資源。該協議的出現和成功應用，有效地解決了 IPv4 的設計缺陷，重建了端到端的通信，大大提高了網絡的安全性和減少了路由表條數增加可用性等優點。

2.2 6LoWPAN 網絡[2]

6LoWPAN網絡是一種類似于ZigBee協議的新型網絡，利用IEEE802.15.4標準，性能較 ZigBee 更好可以運行在網絡接口層，能夠與以IP為基礎的系統相連接， 通過6LoWPAN 實現 TCP/IP協議的分層數據處理，實現端到端的數據通信。

6LoWPAN采用的適配層技術使得 6LoWPAN節點能夠應用 IPv6技術實現數據通信和數據交換等，其架構由低功耗無線局域網（LoWPAN）組成，這些LoWPAN是IPv6的末梢網絡，分為簡單LoWPAN、擴展 LoWPAN和自組織LoWPAN 三種網絡。

三、智慧校園關健技術研究

基于 TCP/IP 通信協議架構的 IPv4 尋址技術廣泛應用于高校智慧校園網絡中，IPv4 亦能較好運行在物聯網上，這看上去是很符合目前我國高校校園物聯網系統的尋址方案，但由于布局在物聯網網絡中的傳感器節點通常數量巨大驚人，而 IPv4 的地址容量已經有枯竭的趨勢，并且目前通常使用的 DHCP 的接入地址分配方式對網絡中的硬件資源有著過高的要求，這使得像 DHCP 這樣的地址分配方式難以應用在具有海量傳感器節點的物聯網網絡中，由此很多互聯網學者和專家認為 IPv6 協議更適合運行在下一代互聯網網絡上。

與 IPv4 相比，IPv6 具備了更大的地址空間、更好的可擴展性、更高效的網絡傳輸、更好的安全管理架構和更好的移動支持，更適合物聯網未來發展需求。

同時，物聯網的感知層負責對感知信息的過濾、提取和收集，主要包含著大量的傳感器終端節點，這些傳感器終端節點組成了無線傳感器網絡并且該無線傳感器網絡是無線低速個域網。

無線低速個域網靠 IEEE802.15.4協議完成通信，不過，由于 IPv6 報文和 IEEE802.15.4 報文無論在報文格式還是在使用環境上都有明顯的不同，所以 IEEE802.15.4 網絡并不能支持 IPv6 協議在其上直接運行，IEEE802.15.4 協議和 IPv6 協議是兩種類型不同的協議，他們之間要想要實現通信，則應該通過適配作用來解決他們之間的異構性。

6LoWPA就是這樣一種適配技術它可以使 IEEE802.15.4 通信協議和 IPv6 協議這兩種異構網絡間互相通信，使得IPv6 協議能夠運行在 IEEE802.15.4 網絡中，保證了 IPv6 對物聯網中傳感器終端節點的 IP 地址具有全球唯一性。

參? 考? 文? 獻

[1]杜紅林.IPv6雙棧技術在校園網中過渡設計與實現——以貴州師范大學校園網為例[J].信息技術與信息化，2019（05）：97-100

[2]龔成瑩，何輝，馬應蓮，梁金榮，劉陽.基于6LoWPAN的無線傳感網設計[J].無線電工程，2018，48（07）：531-535.

胡 銳（1986-），男，漢族，安徽六安人，工程師，碩士研究生，工作單位：蘇州科技大學，職務：教師，研究方向：大數據與物聯網

基金項目 本文為江蘇省現代教育技術研究2018年度智慧校園專項課題“（課題編號：2018-R-66953）的階段性研究成果。