: truyền và truv cập dữ liệu
b. Link-local Addresses
2.2.4. Giao thức 6LoWPAN
6L0WPAN [13] viết tắt của IPv6 over Low Power wireless Area Networks, là một chuẩn giao thức internet dành cho mạng cảm biến không dây, hoạt động trên chuẩn IEEE 802.15.4. Giao thức 6LoWPAN có phạm vị ứng dụng rộng rãi, trong nhiều mục đích ứng dụng khác nhau:
• Các ứng dụng tự động và điều khiển thiết bị trong nhà. • Các ứng dụng thể thao và giải trí cá nhân.
• Các ứng dụng trong y tế, chăm sóc sức khỏe. • Ứng dụng quản lý tài sản.
• Nâng cao cơ sở hạ tầng trong đo lường. • Giám sát môi trường.
• Các ứng dụng trong an ninh.
• Các ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp.
Kiến trúc mạng của giao thức 6LoWPAN như trong hình 2.22:
TCP/1P Protocol Stack 6LoWPAN Protocol Stack
HTTP RTP Application Application
TCP UDP ICMP Transport UDP ICMP
Ethernet PHY Physical IEEE 802.15.4 PHY
Hình 2.22: Kiến trúc mạng của 6L0WPAN.
Các đặc tính của 6L0WPAN:
• Hỗ trợ cả hai phương thức đánh địa chỉ 64 bit và 16 bit của chuẩn IEEE 802.15.4.
• Phù hợp với các lớp liên kết năng lượng thấp như IEEE 802.15.4, những mạng cảm biến năng lượng thấp, băng thông nhỏ, giao tiếp theo kiểu power - line.
• Có phương thức nén header hiệu quả. Trong 6L0WPAN sử dụng địa chỉ IPv6 cơ bản, kết hợp các header mở rộng và các UDP header.
• Tự động cấu hình mạng bằng cách sử dụng cơ chế neighbor discovery. • Hỗ trợ các phương thức truyền multicast, unicast và broadcast.
• Hỗ trợ chia 1280 byte IPv6 MTU thành các khung 127 byte của 802.15.4.
• Hỗ trợ định tuyến IP (ví dụ định tuyến trong IETF RPL). Phương thức đánh địa chỉ trong 6LoWPAN:
• Nguyên tắc đánh địa chỉ:
o Không gian địa chỉ phẳng, mỗi mạng chỉ có một subnet. o Kết hợp với địa chỉ MAC của mỗi thiết bị.
• Các địa chỉ IPv6 được nén trong 6L0WPAN bằng những phương thức nén sau:
o Lược bỏ global prefix - vì tất cả các node trong cùng một mạng đều cùng global prefix. o Lược bỏ link - local prefix - được chỉ ra trong định dạng nén header.
o Nén phần IID - Interface ID: lược bỏ các giao tiếp trực tiếp, nén địa chỉ mutihop des/src.
o Nén địa chỉ multicast.
Trong Contiki RPL sử dụng hai cơ chế đánh địa chỉ: cơ chế đánh địa chỉ 64 bit (Full UDP/IPv6) và cơ chế đánh địa chỉ 16 bit (Minimal UDP/6LoWPAN). Với cơ chế 64 bit, chỉ có phần địa chỉ global prefix được lược bỏ, khi đó kích thước header là 48Byte, đồng thời kích thước tải trong mỗi gói tin bị thu hẹp hơn so với cơ chế UDP/6LoWPAN. Tuy nhiên, cơ chế này có khả năng tạo được liên kết đến nhiều mạng khác nhau và đáp ứng được nhiều ứng dụng hơn.
Hình 2.23 là một ví dụ đánh địa chỉ các thành phần trong mạng 6oWPAN. 5
2
Hình 2.23: Ví dụ đánh địa chỉ trong 6LoWPAN.
Hình 2.24: Cấu trúc header của cơ chế UDP/IPv6 64bit.
Hình 2.24 cho biết cấu trúc gói tin với cơ chế UDP-CLIENT/IPv6 64bit. Với cơ chế UDP/6LoWPAN, các thành phần header được nén một cách tối ưu, với chiều dài header chỉ 6 Byte (hình 2.25).
Sự khác nhau giữa 2 cơ chế thể hiện qua mối tương quan giữa chiều dài header và kích thước tải tin như trong hình 2.26:
Cấu trúc gói tin trong 6LoWPAN:
Hình 2.25: Cấu trúc header của cơ chế UDP/6L0WPAN
3
Hình 2.23: Ví dụ đánh địa chỉ trong 6LoWPAN.
Minimal UDP/6L0WPAN (16-bit addressing)
Hình 2.26: Sự khác nhau về cấu trúc bản tin giữa UDP/IPv6 và UDP/6LoWPAN
2.3. Kết luận
Chương này đã trình bày những khái niệm, đặc điểm, nguyên lý tổng quan trong giao thức RPL và IPv6, chuẩn IEEE 802.15.4 và giao thức 6L0PAN. Những nội dung này là cơ sở để thiết kế chương trình và kịch bản mô phỏng giao thức RPL ở chương sau.
5 4
Hình 2.23: Ví dụ đánh địa chỉ trong 6LoWPAN.