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IPv6与物联网

 

    在物联网体系架构中,网络层可以沿用现有的IP技术体系,采用IP技术来承载。而在感知层,从目前的技术发展来看,可以采用两种不同的技术路线,一种是非IP技术,如ZigBee产业联盟开发的ZigBee协议;另一种是IETF和IPSO产业联盟倡导的将IP技术向下延伸应用到感知延伸层。显然,采用IP技术路线,将有助于实现端到端的业务部署和管理,而且无需协议转换即可实现与网络层IP承载的无缝连接,简化网络结构,同时广泛基于TCP/IP协议栈开发的互联网应用也能够方便地移植,真正实现“无处不在的网络、无所不能的业务”。

 

    首先,物联网由众多的节点连接构成,无论是采用自组织方式,还是采用现有的公众网进行连接,这些节点之间的通信必然牵涉到寻址问题。目前物联网的寻址系统可以直接采用IPv4地址的寻址体系来进行物联网节点的寻址。随着互联网本身的快速发展。IPv4的地址已经日渐匮乏,从目前的地址消耗速度来看。IPv4地址空间已经很难再满足物联网对网络地址的庞大需求。从另一方面来看,物联网对海量地址的需求,也对地址分配方式提出了要求,海量地址的分配无法使用手工分配,使用传统DHCP的分配方式对网络中的DHCP服务器也提出了极高的性能和可靠性要求,可能造成DHCP服务器性能不足,成为网络应用的一个瓶颈。

 

    其次,目前互联网的移动性不足也造成了物联网移动能力的瓶颈。IPv4协议在设计之初并没有充分考虑到节点移动性带来的路由问题。即当一个节点离开了它原有的网络,如何再保证这个节点访问可达性的问题。由于IP网络路由的聚合特性,在网络路由器中路由条目都是按子网来进行汇聚的,当节点离开原有网络,其原来的IP地址离开了该子网,而节点移动到目的子网后,网络路由器设备的路由表中并没有该节点的路由信息(为了不破坏全网路由的汇聚,也不允许目的子网中存在移动节点的路由),会导致外部节点无法找到移动后的节点。因此如何支持节点的移动能力是需要通过特殊机制实现的。在IPv4中IETF提出了MIPv4(移动IP)的机制来支持节点的移动。但这样的机制引入了著名的三角路由问题。对于少量节点的移动,该问题引起的网络资源损耗较小,而对于大量节点的移动,特别是物联网中特有的节点群移动和层移动,会导致网络资源被迅速耗尽,使网络处于瘫痪的状态。

 

    最后,网络质量保证也是物联网发展过程中必须解决的问题。目前IPv4网络中实现QoS有两种技术,其一采用资源预留(interserv)的方式,利用 RsVP等协议为数据流保留一定的网络资源,在数据包传送过程中保证其传输的质量;其二采用Diffserv技术,由IP包自身携带优先级标记,网络设备根据这些优先级标记来决定包的转发优先策略。目前IPv4网络中服务质量的划分基本是从流的类型出发,使用Diffserv来实现端到端服务质量保证,例如视频业务有低丢包、时延、抖动的要求,就给它分配较高的服务质量等级:数据业务对丢包、时延、抖动不敏感,就分配较低的服务质量等级,这样的分配方式仅考虑了业务的网络侧质量需求,没有考虑业务的应用侧的质量需求,例如,一个普通视频业务对服务质量的需求可能比一个基于物联网传感的手术应用对服务质量的需求要低。因此物联网中的服务质量保障必须与具体的应用相结合。

 

    在物联网感知层采用IP技术,要实现“一物一地址,万物皆在线”,将需要大量的IP地址资源,就目前可用的IPv4地址资源来看,远远无法满足感知智 能终端的联网需求,特别是在智能家电、视频监控、汽车通信等应用的规模普及之后,地址的需求会迅速增长。而从目前可用的技术来看,只有IPv6能够提供足够的地址资源,满足端到端的通信和管理需求,同时提供地址自动配置功能和移动性管理机制,便于端节点的部署和提供永久在线业务。