一种智能6LoWPAN边界路由实现方法及边界路由器技术

本发明专利技术公开了一种智能6LoWPAN边界路由实现方法及边界路由器，其中该方法包括：步骤A：LAN口承载6LoWPAN射频网络并发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；步骤B：根据WAN口接入的公网类型，在WAN口运行与该公网类型相对应的互联网协议；步骤C：当转发本地6LoWPAN终端节点向远程服务器发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器。本发明专利技术的智能6LoWPAN边界路由实现方法及边界路由器，结合WAN口IPv4/IPv6双栈与IPv6过渡模块进行设计，具有庞大的地址空间，可以满足大量部署终端设备的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感通信
，具体地，涉及一种智能6LoWPAN边界路由实现方法及边界路由器。
技术介绍
目前传感网络领域主要为ZigBee网络，ZigBee目前自己定制协议标准，ZigBee网络内的节点通过ZigBee网关的应用层设计，完成互联网的访问，然后ZigBee网关再把访问结果发送到节点。随着物联网的兴起，无论是工业还是我们的生活的环境，都需要把我们的设备接入到互联网，而身在异地的人们有时需要了解设备的一些信息，如何让我们的设备接入互联网，这就是边界路由要做的事情。由于ZigBee无法真正做到本地端点与互联网的端到端访问，也就是说由于ZigBee没有采用IP协议，因此在接入互联网后，只能通过应用层进行翻译后，实现表面上的端点到互联网的访问功能，随着端点应用的增多，势必增加ZigBee网关的复杂性和臃肿性，降低传感网络路由的独立性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的无法真正做到本地6LoWPAN终端节点与互联网之间进行端到端访问的技术问题，本专利技术提出一种智能6LoWPAN边界路由实现方法及边界路由器。本专利技术的智能6LoWPAN边界路由实现方法，包括：步骤A：LAN口承载6LoWPAN射频网络并发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；步骤B：根据WAN口接入的公网类型，在WAN口运行与该公网类型相对应的互联网协议；步骤C：当转发本地6LoWPAN终端节点向远程服务器发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器。本专利技术提供的智能6LoWPAN边界路由实现方法，结合WAN口IPv4/IPv6双栈与IPv6过渡模块进行设计，智能6LoWPAN边界路由器是由低功耗的无线局域网的重要组成部分，由于网络协议采用IPv6技术，因此具有庞大的地址空间，可以满足大量部署终端设备的需求。除此之外，诸如CAP、SNMP、FTP协议可以广泛的被应用在边界路由器及终端节点上，进而构成一张基于IPv6的本地物联网。相比现有技术中采用ZigBee技术设计的网关具有以下优点：1)真正实现终端设备与互联网的端到端的访问，也就是说终端设备真正与互联网进行连接；2)由于6LoWPAN协议栈采用标准IP协议，因此具有更广泛的应用空间，诸如CAP、SNMP、FTP协议可以被移植到边界路由和终端设备上；3)适应更复杂的网络环境，满足IPv4到IPv6网络的过渡需求，满足传感网络终端设备模块化设计需求，使传感网络路由器与终端设备具有良好独立性。本专利技术的边界路由器，包括：组网设置模块，用于LAN口承载6LoWPAN射频网络并发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；协议选择模块，用于根据WAN口接入的公网类型，在WAN口运行与该公网类型相对应的互联网协议；上行转发模块，用于当转发本地6LoWPAN终端节点向远程服务器发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器。本专利技术提供的边界路由器，结合WAN口IPv4/IPv6双栈与IPv6过渡模块进行设计，智能6LoWPAN边界路由器是由低功耗的无线局域网的重要组成部分，由于网络协议采用IPv6技术，因此具有庞大的地址空间，可以满足大量部署终端设备的需求。除此之外，诸如CAP、SNMP、FTP协议可以广泛的被应用在边界路由器及终端节点上，进而构成一张基于IPv6的本地物联网。相比现有技术中采用ZigBee技术设计的网关具有以下优点：1)真正实现终端设备与互联网的端到端的访问，也就是说终端设备真正与互联网进行连接；2)由于6LoWPAN协议栈采用标准IP协议，因此具有更广泛的应用空间，诸如CAP、SNMP、FTP协议可以被移植到边界路由和终端设备上；3)适应更复杂的网络环境，满足IPv4到IPv6网络的过渡需求，满足传感网络终端设备模块化设计需求，使传感网络路由器与终端设备具有良好独立性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术边界路由器的硬件功能模块结构图；图2为本专利技术边界路由器的系统软件层次模型图；图3为本专利技术边界路由器的网络连接模型示意图；图4为本专利技术实施例一的方法流程图；图5为本专利技术边界路由器的LAN口的组网示意图；图6为本专利技术实施例二的方法流程图；图7为本专利技术实施例三的方法流程图；图8为本专利技术实施例四的边界路由器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。为了解决现有技术中存在的无法真正做到本地6LoWPAN终端节点与互联网之间进行端到端访问的技术问题，本专利技术提出一种智能6LoWPAN边界路由实现方法，它采用IPv6作为网络协议、802.15.4作为链路层协议，因此具有路由和转发功能，不需要再在应用层进行繁琐的协议转换；除此之外，由于采用UDP/TCP协议，可以很好的移植SNMP协议，远程服务器可以对边界路由器进行网络配置和管理，以及网络流量的控制、在线软件升级服务等功能。本专利技术提供的一种智能6LoWPAN边界路由实现方法，基于嵌入式操作系统RTX(RTX—一种基于Windows的实时开发系统)系统平台和单CPU的方案实现，通过在系统RTX上移植6LoWPAN协议簇，使射频接口LAN承载6LoWPAN网络。硬件功能模块结构图如图1所示，其LAN口设计实现选用支持IEEE802.15.4标准的射频芯片，在软件上实现802.15.4链路协议和6LoWPAN协议，这样LAN口就实现了对6LoWPAN网络的支持。边界路由器的自组网功能通过6LoWPAN技术实现，结合IPv4/IPv6双栈协议和IPv6相关过渡技术实现对不同环境下的互联网接入。同ZigBee技术一样，6LoWPAN技术也采用IEEE802.15.4规定的物理层和MAC层，不同之处在于6LoWPAN技术在网络层上使用IETF规定的IPv6，即在IPv6的网络层和MAC层之间加入一个适配层，以提供对IPv6必要的支持。系统软件层次模型如图2所示，边界路由器的网络连接模型如图3所示。如表1所示为本专利技术的中各协议的关键功能定义。表1实施例一本实施例主要对智能6LoWPAN边界路由实现方法进行详细说明，如图4所示，包括：步骤S401：采用LAN口承载6LoWPAN射频网络，作为6LoWPAN根节点本身，发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；边界路由器本地LAN口承载的是6LoWPAN射频网络，负责管理本地网络(组网、分配IP、本地路由等功能)，物理和链路协议采用标准的IEEE802.15.4协议，网络层采用标准的IPv6协议，它发起的组网流程如图5所示。组网流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能6LoWPAN边界路由实现方法，其特征在于，包括：步骤A：LAN口承载6LoWPAN射频网络并发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；步骤B：根据WAN口接入的公网类型，在WAN口运行与该公网类型相对应的互联网协议；步骤C：当转发本地6LoWPAN终端节点向远程服务器发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器。

【技术特征摘要】
1.一种智能6LoWPAN边界路由实现方法，其特征在于，包括：步骤A：LAN口承载6LoWPAN射频网络并发起组网命令，与6LoWPAN终端节点进行组网；步骤B：根据WAN口接入的公网类型，在WAN口运行与该公网类型相对应的互联网协议；步骤C：当转发本地6LoWPAN终端节点向远程服务器发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，当远程服务器是IPv4服务器时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器包括：判断连接远程IPv4服务器的本地WAN口承载的互联网协议是否为IPv4协议；当WAN口承载的互联网协议为IPv4协议时，对本地6LoWPAN终端节点发送的IP报文进行NAT64协议转换封装成IPv4报文，发送到IPv4远程服务器；当WAN口承载的互联网协议为IPv6协议时，将本地6LoWPAN终端节点发送的IP报文转发到承载IPv6协议的WAN口封装成IPv6报文，并发送到远程IPv4服务器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，当远程服务器是IPv6服务器时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到远程服务器包括：判断连接远程IPv6服务器的本地WAN口承载的互联网协议是否为IPv4协议；当WAN口承载的互联网协议为IPv4协议时，采用6to4隧道技术对终端节点发送的IP报文进行处理，封装成IPv4报文，发送到远程IPv6服务
\t器；当WAN口承载的互联网协议为IPv6协议时，将本地6LoWPAN终端节点发送的IP报文转发到承载IPv6协议的WAN口封装成IPv6报文，并发送到远程IPv6服务器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤D：当转发远程服务器向本地6LoWPAN终端节点发送的IP报文时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到本地6LoWPAN终端节点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤D中，当远程服务器是IPv4服务器时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到本地6LoWPAN终端节点包括：判断连接远程IPv4服务器的本地WAN口承载的互联网协议是否为IPv4协议；当WAN口承载的互联网协议为IPv4协议时，对远程服务器发送的IPv4报文进行NAT64协议转换，并发送到本地6LoWPAN终端节点；当WAN口承载的互联网协议为IPv6协议时，将远程服务器进行NAT64协议转换后的IPv6报文通过WAN口转发至本地6LoWPAN终端节点。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤D中，当远程服务器是IPv6服务器时，根据WAN口接入公网类型和远程服务器类型，对IP报文进行相应的协议转换或封装处理并发送到本地6LoWPAN终端节点包括：判断连接远程IPv6服务器的本地WAN口承载的互联网协议是否为IPv4协议；当WAN口承载的互联网协议为IPv4协议时，接收并解封远程服务器采用6to4隧道技术封装的IP...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，李建立，李涛，栾文鹏，陈河，刘沅昆，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11