6LoWPAN [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 lƣờng.
Các ứng dụng trong an ninh.
Các ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp.
Kiến trúc mạng của giao thức 6LoWPAN nhƣ trong hình 2.22:
Hình 2.22: Kiến trúc mạng của 6LoWPAN.
Các đặc tính của 6LoWPAN:
Hỗ trợ cả hai phƣơng thức đánh địa chỉ 64 bit và 16 bit của chuẩn IEEE
802.15.4.
Phù hợp với các lớp liên kết năng lƣợng thấp nhƣ IEEE 802.15.4, những
mạng cảm biến năng lƣợng thấp, băng thông nhỏ, giao tiếp theo kiểu power - line.
Có phƣơng thức nén header hiệu quả. Trong 6LoWPAN 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 phƣơng 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).
Phƣơng thức đánh địa chỉ trong 6LoWPAN:
Nguyên tắc đánh địa chỉ:
o Không gian địa chỉ phẳng, mỗi mạng chỉ có một subnet.
Các địa chỉ IPv6 đƣợc nén trong 6LoWPAN bằng những phƣơng thức nén sau:
o Lƣợc bỏ global prefix – vì tất cả các node trong cùng một mạng
đều cùng global prefix.
o Lƣợc bỏ link - local prefix – đƣợc chỉ ra trong định dạng nén
header.
o Nén phần IID - Interface ID: lƣợc bỏ các giao tiếp trực tiếp, nén (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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 đƣợc lƣợc bỏ, khi đó kích thƣớc header là 48Byte, đồng thời kích thƣớc tải trong mỗi gói tin bị thu hẹp hơn so với cơ chế UDP/6LoWPAN. Tuy nhiên, cơ chế này có khả năng tạo đƣợc liên kết đến nhiều mạng khác nhau và đáp ứng đƣợc nhiều ứng dụng hơn.
Hình 2.23 là một ví dụ đánh địa chỉ các thành phần trong mạng 6oWPAN.
Cấu trúc gói tin 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 đƣợc nén một cách tối ƣu, với chiều dài header chỉ 6 Byte (hình 2.25).
Hình 2.25: Cấu trúc header của cơ chế UDP/6LoWPAN
Sự khác nhau giữa 2 cơ chế thể hiện qua mối tƣơng quan giữa chiều dài header và kích thƣớc tải tin nhƣ trong hình 2.26:
Hình 2.26: Sự khác nhau về cấu trúc bản tin giữa UDP/IPv6 và UDP/6LoWPAN
2.3. Kết luận
Chƣơng 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 6LoPAN. Những nội dung này là cơ sở để thiết kế chƣơng trình và kịch bản mô phỏng giao thức RPL ở chƣơng sau.
CHƢƠNG 3. MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU