【原】无线嵌入式物联网技术-6LoWPAN

本公众号整理用于学习，若侵权请联系删除。什么是6LoWPAN？在6LoPAN研讨会的定义中，它被称为“是一种专为低功耗无线通信而设计的IPv6技术”。我们知道，将IP协议引入无线通信网络一直被认为是不现实的，而基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的IETF 6LoWPAN改变了这一局面。简而言之，6LoPAN是基IETF RFC 4944，完成IPv6包在IEEE 802.15.4网络上的传输，即IPv6 over IEEE 802.15.4。

如上图所示，6LoWPAN 是 IoT 协议堆栈的核心部分，6 LoWPAN 基于 IPv6 、邻居发现和ROLL路由协议（Routing Over Low Power and Lossy networks）。可以说"6LoWPAN 是 IP 和路由协议（网络层协议），802.15.4 侧更多用于 MAC / PHY 协议。

对于 ZigBee，它位于 802.15.4 MAC 层之上，但它基于其自己的 PHY 层，它与 802.15.4 PHY不同。ZigBee 最独特的功能是其网络层协议。它使用自己的网络层协议，但现在也引入了类似于6LoWPAN的ZigBee IP。

6LoWPAN 全堆栈架构

通过将最常见的 IoT 完整堆栈体系结构与普通网络的prtocol堆栈进行比较，认识到它们之间的区别，以及更清楚地了解到 6LoWPAN 和 802.15.4 之间的关系。如下图：

下图将更清楚地显示 802.15.4 和 6LoWPAN 之间的关系。在此图中，MAC/PHY 基于 802.15.4，上层基于 6LoWPAN。

6LoWPAN 数据包结构

与大多数其他网络层协议一样，研究6LoWPAN 最重要的部分就是了解其数据包结构。下面将通过如下图片说明6LoWPAN数据包结构和不同数据包之间的关系。

• 底部有物理层框架（这是 802.15.4 PHY 框架，此帧的详细信息也因实现而异

• 802.15.4 PHY 帧的有效负载部分为 802.15.4 MAC 帧。

• MAC 帧的有效负载部分是 6LoWPAN 数据包。

• 6LoWPAN 数据包的类别由数据包的前2bit确定，如上图所示。

• 通过6LoWPAN的前2bit指定类别和接下来的6bit（Dispatch字段）详细说明不同信息的具体结构，如下图所示。

< Dispatch Type and Header >

< Mesh Addressing Type and Header >

< Fragmentation Type and Header >

与ZigBee的对比

• 堆栈大小 / 封包负载：经过 6LoWPAN 链路的路由选址不需要额外的 6LoWPAN 头信息，削减了头信息，因此可以允许了更多的负载数据空间。ZigBee 典型的 full-feature 栈是 90KB，而 6LoWPAN 仅需要 30KB。

• 安全Security：ZigBee 和 6LoWPAN 都采用 AES128 技术加密，AES128 是 802.15.4 技术标准的一部分。

• 互操作性：ZigBee 定义在 802.15.4 的节点节点进行，对应的是IP二层技术，然后再定义上层应用通信技术。在应用同样profile的情况下，ZigBee 设备可以和其它 ZigBee 设备互通；而6LoWPAN则支持与其它 802.15.4 设备的互通，同时也支持和其它 IP 网络的互通，如以太网和 WIFI。

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