IPv6在物联网中的作用及应用时需要解决的问题

　　物联网要实现“一物一地址，万物皆在线”的目标，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连网需求，特别是在智能家电、视频监控、汽车通信等应用的普及之后，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。

　　但是由于感知层节点低功耗、低存储容量、低运算能力的特性，以及受限于MAC层技术（IEEE 802.15.4）特性，不能直接将IPv6标准协议直接架构在IEEE 802.15.4MAC层之上，需要在IPv6协议层和MAC层之间引入适配层来弥补两者之间的差异。

　　将IPv6技术应用于物联网开发中的末梢网络需要解决的关键问题包括以下几个方面。

　　1、IPv6报文过大，头部负载过重。必须采用分片技术将IPv6分组包适配到底层MAC帧中，并且为了提高传送的效率，需要引入头部压缩策略解决头部负载过重的问题。

　　2、地址转换。需要相应的地址转换机制来实现IPv6的长MAC地址和IEEE 802.15.4的短MAC地址之间的转换。

　　3、报文泛滥。必须调整IPv6的管理机制，以抑制IPv6网络大量的网络配置和管理报文，适应IEEE 802.15.4低速率网络的需求。

　　4、轻量化IPv6协议。应针对IEEE 802.15.4的特性，确定保留或者改进哪些IPv6协议栈功能，满足嵌入式IPv6对功能、体积、功耗成本等的严格要求。

　　5、路由机制。IPv6网络使用的路由协议主要基于距离矢量和基于链路状态的路由协议。这两类协议都需要周期性地交换信息来维护网络正确的路由表或网络拓扑结构图，而在资源受限的物联网感知层网络中若采用传统的IPv6路由协议，由于节点从休眠到激活状态的切换会造成拓扑变化比较频繁，将导致控制信息占用大量的无线信道资源，增加节点的能耗，从而缩短网络的生存周期，因此需要对IPv6路由机制进行优化改进，使其能够在能量、存储和带宽等资源受限的条件下，尽可能地延长网络的生存周期。应重点研究网络拓扑控制技术、数据融合技术、多路径技术、能量节省机制等。

　　6、组播支持。IEEE 802.15.4的MAC子层只支持单播和广播，不支持组播。而Pv6组播是IPv6的一个重要特性，在邻居发现和地址自动配置等机制中，都需要链路层支持组播。所以，需要制定从IPV6层组播地址到MAC地址的映射机制，即在MAC层用单播或者广播替代组播。

　　7、网络配置和管理。由于网络规模大，而一些设备的分布地点又是人员所不能到达的，因此物联网感知设备应具有一定的自动配置功能，网络应该具有自愈能力，要求网络管理技术能够在很低的开销下管理高度密集分布的设备。

　　IETF的6LoWPAN工作组的研究重点是适配层、路由、报头压缩、分片、网络接入和网络管理等技术，目前已制定了6 LoWPAN网络框架和适配层格式的标准，现在重点关注的是报头压缩技术，以及针对感知设备特点对IPv6邻居发现协议进行优化。IETF的ROLL工作组主要讨论低功耗网络中的路由协议，制定了各个场景的路由需求以及传感器网络的RPL路由协议。

　　此外，成立于2008年9月的IPSO产业联盟，也大力倡导将泛在网感知延伸层融合到IP技术体系中IPSO联盟的目标是提供给用户更多有关智能物体和工业领域以及市场方面的信息，目前该联盟已发布了4个相关的白皮书，包括IP技术应用于智能物体、轻量级的操作系统、6 LoWPAN网络标准以及智能物体网络安全。在未来的物联网应用中，网络将不再是被动地满足用户的需求，而是要主动感知用户场景的变化，并进行信息交互，为用户提供个性化的服务。根据现阶段技术和业务的发展情况，结合终端设备对地址的大量需求，以简化网络结构和端到端的业务管理为出发点，考虑在相对封闭的物联网中应用IPv6技术，实现智能物体的泛在互连，同时带动整个IPv6产业的成熟，为下一代互联网大规模部署IPv6技术奠定基础。