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因特网智能对象联盟完成了互操作测试

作者:华镕 罗克韦尔自动化(中国)有限公司2012.07.31阅读 2984

        在2012年4月18日www.cechina.cn,因特网协议智能对象(IPSO)联盟宣布,他们最新的互操作测试,这个月的早些时候在巴黎成功完成。建立在前面几次互操作测试的基础上,这次测试把互操作推到了应用层,使用因特网工程任务组(IETF)标准协议www.cechina.cn,显示了设备到设备的互操作性www.cechina.cn,这是工业中的第一次。
        来自感觉(Sensus)公司的米尔特·罗斯林斯基说:“我对这次互操作测试的覆盖范围印象深刻。多种物理(PHY)/介质访问控制(MAC)层成功实现了互操作。不同公司和实验室之间表现出的团队精神也令人印象深刻。”
        来自9个不同公司:爱立信、INRIA、律勒欧(Lulea)、NXP、感觉节点(Sensinode)、SICS、ST微电子、Watteco和智慧网(Wisenet)的设备测试了6LoWPAN、IPv6、RPL和CoAP的实施。参与的设备能够通过不同介质、多硬件平台、各种各样栈实现报文交换。这次测试中包括了不同的传输方式,包括IEEE 802.15.4(亚GHz波段和2.4GHz波段)和电力线(PLC)。硬件平台包括了Atmel、NXP、ST微电子和德州仪器(TI),软件包括了Contiki、Java、TinyOS和专有栈。
        智慧网络的艾里克·杰森说:“作为一个IPSO的新成员,与其他在物联网领域的成员一起工作,讨论硬件和软件方面的问题非常有价值。看到与其他的硬件和软件实现互操作,令人非常满意。”
        “机器到机器(M2M)和物联网(IoT)是新兴行业,它不由单一公司引领,而是由各个公司合作一起发展,”爱立信的尤吉·卡托补充到,”这个行业,进行互操作测试是非常重要的。没有这样的测试,没有互操作性,这个工业不会成功。”
        第一次使用了兼容介质的无线物联网设备完成单一网络形式的通信,让传感器和控制器节点直接通信,不用网关。很多工业联盟和标准开发组织正在竞赛,发布设备到设备互操作性规范,用于M2M和物联网市场。在IPSO的4月测试,所有9个参与公司使用公共的应用层协议,运行在真实的产品上,显示了跨越开放系统互联(OSI)所有7层的互操作性。

        “我们非常兴奋地看到物联网和M2M社区,来自不同公司的设备确实能够互操作。我们期望贯串今年的后续系列互操作测试,能够取得更多成果。”IPSO的主席,杰夫·马里根说。
        IPSO联盟是最早提倡把IP智能对象用于能源、消费者、健康和工业应用。这个联盟是非盈利组织,有超过60个会员,他们是来自世界各地的技术、通信和能源公司。这些公司包括了芯片、传感器和网络制造商,以及甲骨文(Oracle),SAP,国家仪器(National Instruments),富士通(Fujitsu),艾默生气候技术(Emerson Climate Technologies)和库珀动力系统(Cooper Power Systems)。推动以因特网协议(IP)作为基础,用于以传感器为物理对象的网络,通过因特网实现彼此的无缝通信。
        “IPSO 互操作的一个主要目标是显示使用IP智能对象的产品和服务能够一起工作,并且满足工业的通信标准。”来自尘土网络(Dust Network)的首席技术专家和 IPSO互操作委员会主席克里斯·皮斯特说,“这次互操作的成功表明了在IP框架中的多种标准可以互操作,包括即将到来的IEEE 802.15.4e 低功耗无线标准。”
        “在将来的互操作试验中,联盟将扩展到使用嵌入式网络和系统的IP协议族测试,诸如那些打算用于智能电网、智能楼宇和工业控制的设备。”马里根说。
        IPSO是个开放性的组织控制工程网版权所有,有兴趣参加该组织的成员可以登录:http://www.ipso-alliance.org/

       背景信息
        1. IPv6
        因特网协议版本6(IPv6)是因特网协议的新版本,设计的初衷是要取代因特网协议版本4(IPv4)[RFC-791]。从IPv4到IPv6的变化分为下面几个方面:
        •扩展了编址能力
        IPv6把IP地址的数量从32位增加到128位,支持多层寻址结构,有巨大的可寻址节点数量,更简单的地址自动配置。多播路由的伸缩性由于对多播地址增加 “范围”字段而有很大提高。定义了一种新型的“任播”地址,用于往任何组中的节点发送信息。
        •报头格式的简化
        一些IPv4报头字段被舍去或变成可选,目的是减少公共包处理的成本和限制IPv6报头的带宽成本。
        •增强了对选项的支持
        对IP报头选项编码的改变,可使转发更加有效;在选项长度上有更少限制,为将来引进新选项提供更大的灵活性。
        •流量标签功能
        这个新功能可使发送者对需要特殊处理的包打标签,诸如服务非缺省质量或者“实时”服务等。
        •鉴权和隐私功能
        在IPv6中详述了对鉴权、数据完整和(选项)数据机密的支持。


        2. 6LoWPAN
        6LoWPAN是基于IPv6低功率无线个人局域网(IPv6-based Low-power Personal Area Networks)的缩写。6LoWPAN技术使用IEEE 802.15.4提供的低层,搭建低功率无线网络系统。虽然这看上去这是建立一个包数据在无线网络或无线传感器网络的传输问题,但要兼容IPv6格式和IEEE 802.15.4的允许格式并不容易。

        IPv6要求最大传输单元(MTU)的长度为1280字节。这个长度要大于IEEE802.15.4的127字节标准包尺寸,设置这个值是为了保证传输时间短,因此减少了功率损耗。为了发送包数据,IPv6必须要在6LoWPAN中把包数据转换成IEEE 802.15.4在低层系统能够处理的格式。这个问题被6LoWPAN内部机制所解决,这使系统可以在基础的802.15.4之上运行。
        为了克服地址的容量限制,IPv6标准给出了128位地址。IEEE 802.15.4设备既可以使用IEEE 64位扩展地址也可以使用在个人局域网(PAN)内唯一的16位地址。还有一种PAN-ID用于同一地点的IEEE802.15.4 设备组。
        3.约束应用协议(CoAP)
        约束应用协议(Constrained Application Protocol)是一种专用的Web传输协议,用于约束网络和节点的机器到机器应用,诸如智慧能源和楼宇自动化。这些约束节点通常具有8位微控制器、少量的只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM),约束网络诸如6LoWPAN通常使用较低的功率,支持IPv6,占用较窄的带宽。CoAP提供了一种在应用终端之间交互的方法,支持内置资源发现,包括重要的Web概念,诸如全球资源标识符(URI)和内容类型。CoAP容易转成超文本传输协议(HTTP),因此方便与Web集成,支持多播传送和较小的报文头。

        4. IEEE 802.15.4
        这个标准的全称是:用于低速无线个人局域网(WPAN)的无线介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范(Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs))。
        这个标准定义了在个人局域网(PAN)中的设备进行无线通信的协议和互联。标准使用载波侦听多路访问与冲突回避(CSMA-CA)的介质访问机制,支持星形和对等(peer-to-peer)拓扑。介质访问基于竞争方式;然而CONTROL ENGINEERING China版权所有,使用可选的超帧结构, PAN协调器可给设备分配时隙传送时间关键数据。 PAN协调器还提供到更高性能网络的连接。

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