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魏旻教授:基于IP的物联网关键技术、标准、应用及发展趋势

近年来,我国在加快建设创新型国家和世界科技强国的国家发展理念驱动下,物联网产业得到了社会各界广泛关注。人工智能、大数据、云计算、5G等新技术在整个经济社会发展中呈现一片繁荣态势。 为进一步剖析物联网产业动态,把脉2020年全球物联网市场新趋势,由OFweek维科网主办,OFweek物联网、OFweek人工智能网、OFweek电子工程网联合承办的“OFweek2020中国物联网在线展会”于4月23日在线上圆满举办。

在本次展会研讨会环节中,来自重庆邮电大学教授/博导、国家工业物联网国际科技合作基地副主任魏旻就《基于IP的物联网关键技术、标准、应用及发展趋势》与观众进行探讨分析。

图片来源:OFweek维科网

物联网瓶颈:IP地址缺乏

现在的物联网通信主要采用IP协议,其优势主要有:能够利用现有的各种基于IP技术的服务、工具、应用等;能够方便的与已经广泛部署的各种IP网络实现无缝连接;可运行在多种物理层上,方便扩展;可以真正实现端到端的控制与通信。

随着AI医疗、智慧城市、工业自动化以及智慧农业等物联网应用的快速发展,地址的需求也快速增长。魏旻指出,传统的IPv4已经不能满足如今的需求,物联网最大的瓶颈就是IP地址的缺乏!

相比较而言,IPv6技术有更大的地址空间,可以为每个设备都分配独立的IP地址,不需要配置专门的管理服务器就可以自动运行,无需NAT技术,具有更通用的网络架构、更适合高密度传感器网络。

IPv6物联网关键技术分析

IPv6协议层和MAC层之间引入适配层来消弭两者之间的差异,采用分片技术将IPv6分组包适配到底层MAC帧中;无状态帧头压缩机制对帧头(广播/MESH/分片头部)进行压缩,压缩程度可达80%;路由协议避免控制报文占用大量无线信道资源,重点研究网络拓扑控制技术、数据融合技术。

IPv6缺省支持IPSec(AH和ESP两种扩展头),物联网引入IPv6协议后会带来新的安全需求。为保证通信的安全性,引入IPv6后采用安全路由、互联互通后的访问控制及身份认证机制来提升通信之间的安全性。在数据安全方面,则采用轻量级加密和密钥管理。

基于IPv6的物联网系统开发

在基于IPv6的物联网系统开发方面,重庆邮电大学项目组核心团队在国家科技重大专项“基于IPv6的无线传感器网的网络协议研发及验证”、国家863计划先进制造领域专题项目“基于IPv6的全互联制造网络技术”支持下,研制了基于IPv6的物联网协议栈软件(6LoWSN),开发了支持IPv6的多功能物联网设备开发平台。

重庆邮电大学科研团队以给每一个物件一个IP为目标研制出具有自主知识产权的低功耗轻量级IPv6协议栈,协议栈(6LoWSN)通过国际认证(IPv6 Ready金牌认证);研制的多协议异构集成网关,实现了多协议异构无线传感器网与多种通信网的无缝连接;研制出IPv6无线传感器网络软硬件开发平台,开发了系列支持IEEE 802.15.4和IEEE 802.11的IPv6无线传感器网节点;以及低功耗、小开销、轻量级安全通信协议栈,研制出可信物联网安全系统开发平台。

写在最后

物联网在大数据中心的数据采集、融合人工智能、工业互联设备和平台的建设等场景中有着广泛的应用,在万物互联的大趋势下,物联网的市场规模也将进一步扩大。

由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限,严重制约了物联网的应用和发展,而且IPv4初期对IP地址规划的不合理,使得网络变得非常复杂,路由表条目繁多。IPv6的使用,不仅能解决网络地址资源数量的问题,而且也解决了多种接入设备连入物联网的障碍。

虽然IPv6在全球范围内还仅仅处于研究阶段,许多技术问题还有待于进一步解决,并且支持IPv6的设备也有限。但总体来说,全球IPv6技术的发展不断进行着并且受到越来越多国家的重视。随着各项技术不断完善与发展,IPv6将推动互联网的设计、管理、运营和创新进入新阶段。

随着答疑区问题一一被解决,本次研讨会也正式告一段落,没有尽兴的观众可关注展会报道以及回放(https://expo.ofweek.com/webinar/811),了解更多精彩内容。

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