6LoWPAN网络架构简介

如图4-3中展示了3种不同的LoWPAN：简单型LoWPAN、扩展型LoWPAN、自组织型LoWPAN。一个LoWPAN是6LoWPAN节点的集合，这些节点具有相同的IPv6地址前缀（IPv6地址中前64位），这意味着在LoWPAN中无论哪个节点的IPv6地址都保持一样。自组织型LoWPAN不需要连接到互联网，可以在没有互联网基础设施的情况下运行。简单型的LoWPAN通过一个LoWPAN边缘路由器连接到另一个IP网络。图中展示了一个回程连接（例如点对点GPRS），但这也可以是中枢网络连接（共享的）。扩展型LoWPAN包含了LoW-PAN中心（例如以太网）连接的多边缘路由器。

LoWPAN通过边缘路由器连接到其他的IP网络。边缘路由器起着非常重要的作用，因为在进行6LoWPAN压缩和邻居发现时，它可以连接内外网络。如果LoWPAN连接到一个IPv4网络，边缘路由器也能够处理与IPv4网络的互联。边缘路由器有典型的相关IT管理解决方案的管理特性。如果多个边缘路由器共享一个共同的骨干链接，它们能被相同的LoW-PAN支持。

LoWPAN由主节点或路由节点与一个或者更多的边缘路由器组成。一个LoWPAN节点接口具有相同的IPv6前缀，IPv6前缀被分配给边缘路由器和主机。为了方便有效的网络操作，节点在边缘路由器进行注册。这些操作是邻居发现的一部分，这是IPv6的一个重要基本原理。

图4-3　6LoWPAN架构

邻居发现定义了在相同链接中主机和路由器的相互作用。在同一时间内LoWPAN节点可以参与多个LoWPAN（称为multi-homing），并且边缘路由器之间可以达到容错性。LoW-PAN中的节点可以在边缘路由器之间甚至不同LoWPAN之间自由移动。由于没有物理变化的无线通信信道也可以改变网络拓扑结构。

如同正常IP节点间通信一样，LoWPAN节点和其他IP网络节点之间的通信是以一种端到端的方式进行的。每一个LoWPAN节点都由一个IPv6地址唯一确定，并且可以发送和接受IPv6数据包，简单型LoWPAN和扩展型LoWPAN节点可以借助边缘路由器的服务器互相通信。由于LoWPAN节点的有效负荷和处理能力严格受限，应用协议经常在UDP负载中设计一个简单的二进制格式。

简单型LoWPAN和扩展型LoWPAN的主要不同在于LoWPAN中的多边缘路由器的存在，它们拥有共同的IPv6前缀和主干链接。多重LoWPAN可以与其他部分交叠（即使是在同样的信道中）。当节点从一个LoWPAN移动到另一个LoWPAN时，节点的IPv6地址会发生变化。简单LoWPAN通过回程链路连接到互联网。(www.xing528.com)

网络调度时，根据网络管理需求，一般优先考虑多重简单型LoWPAN而不是回程链接中的扩展型LoWPAN。

在扩展型LoWPAN结构中，如图4-3右侧，多个边缘路由器共享一个共同的骨干链接和通过拥有同样的IPv6的前缀合作，卸载的大多数邻居发现消息来骨干链接。这大大简化了LoWPAN节点操作，因为IPv6地址在扩展型LoWPAN和运动的边缘路由器之间是稳定的。

边缘路由器代表IPv6节点对外进行转发。对LoWPAN外面的IP节点而言，不管它们的接入点在哪里，LoWPAN节点总是可以接入的。这使得大企业也可以建立6LoWPAN基础设施。运行起来和WLAN（Wi-Fi）接入点的基础设施相似，只是接入点第3层代替第2层。

6LoWPAN不需要基础架构操作，但也可以作为Ad-Hoc LoWPAN进行操作。在这种拓扑结构中，一个路由器必需配置为一个简化的边缘路由器，实现两个基本功能：生成一个独特的本地单播地址（Unique Local Unicast Address，ULA），以及实现6LoWPAN邻居发现注册功能。

图4-4　6LoWPAN协议的体系结构