圖1  泛在網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
     （1）泛在網(wǎng)的感知延伸層通過傳感器,、二維條碼,、RFID標(biāo)簽、多媒體信息等信息采集終端實現(xiàn)物理世界各類目標(biāo)的屬性,、標(biāo)識,、狀態(tài)、類型,、數(shù)量,、強度等的各類信息獲取，并通過網(wǎng)絡(luò),、信息處理和中間件等技術(shù)將感知信息進(jìn)行局部或全局地交互處理聚合等操作從而形成為網(wǎng)絡(luò)層提供物理世界的感知信息,。感知延伸層必須解決低功耗、低成本和小型化的問題,，并且面向更敏感,、更全面的感知能力方向發(fā)展。
     （2）泛在網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層包括接入網(wǎng)子層和核心網(wǎng)子層,。接入網(wǎng)子層包括衛(wèi)星至地面無線接入,、有線寬帶接入、無線寬帶接入,、2G/3G/超3G移動接入等各種接入技術(shù),。核心網(wǎng)子層包括現(xiàn)有的電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng),、廣電網(wǎng),、未來的下一代網(wǎng)絡(luò)（如NGN/NGI）以及各個行業(yè)自建的行業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)。泛在網(wǎng)絡(luò)既然作為一個網(wǎng)絡(luò),，就需要一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議基礎(chǔ),，目前在核心層面可以考慮與NGN/IMS融合，核心協(xié)議包括SIP和TCP/IP等,，在接入層面需要考慮多種有線和無線技術(shù)的協(xié)同,，如Wi-Fi，WAPI,，2G,，3G，LTE,，UWB,，ZigBee等。
     （3）泛在網(wǎng)的應(yīng)用層主要實現(xiàn)信息的處理,、協(xié)同,、共享、決策,，包括應(yīng)用支撐子層和應(yīng)用服務(wù)子層,。應(yīng)用支撐子層向行業(yè)服務(wù)提供統(tǒng)一、固定的一些網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù),，特別是為一些行業(yè)融合服務(wù)提供支撐,，以便支持不同行業(yè)之間的互通。應(yīng)用服務(wù)子層包括泛在網(wǎng)公眾服務(wù),、行業(yè)專用服務(wù)等,。業(yè)務(wù)和應(yīng)用涉及海量信息的智能處理、分布式計算,、中間件,、信息發(fā)現(xiàn)等多種技術(shù)。
3  泛在網(wǎng)感知延伸層的關(guān)鍵技術(shù)
     泛在網(wǎng)感知延伸層的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集技術(shù),、無線/有線傳輸技術(shù),、組網(wǎng)技術(shù)、信息處理技術(shù)以及中間件技術(shù),，同時還涉及感知延伸層與網(wǎng)絡(luò)層的互通技術(shù),。
    （1）數(shù)據(jù)采集技術(shù)。主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù),，包括各類物理量,、標(biāo)識、音頻,、視頻數(shù)據(jù),，可以利用傳感器、RFID,、一維碼/二維碼隨時隨地獲取物體信息,，通過多媒體技術(shù)采集音、視頻信息,，通過定位技術(shù)獲取物體定位信息,。
    （2）無線/有線傳輸技術(shù)。主要用于補充和延伸接入網(wǎng)絡(luò),，使得網(wǎng)絡(luò)能夠把各種“物”接入到網(wǎng)絡(luò),，目前，主要采用各種短距離無線通信技術(shù),，包括IEEE802.15.4,，UWB,，NFC，藍(lán)牙技術(shù)等,。
    （3）組網(wǎng)技術(shù),。通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將分散的節(jié)點在一定范圍之內(nèi)自動組成一個網(wǎng)絡(luò),，實現(xiàn)各節(jié)點采集信息的統(tǒng)一處理,，統(tǒng)一傳送，或者經(jīng)過節(jié)點之間的相互“聯(lián)系”,，協(xié)商傳送各自的部分信息,，最終實現(xiàn)信息可靠、高效傳送,。
    （4）信息處理技術(shù),。實現(xiàn)海量信息的協(xié)同處理，提供智能,、精確的多元化信息服務(wù),。
    （5）中間件技術(shù)。屏蔽底層軟（操作系統(tǒng)）,、硬件差異,，構(gòu)建統(tǒng)一的開發(fā)平臺，封裝通用的功能組件,，為上層應(yīng)用提供服務(wù),。
    （6）與網(wǎng)絡(luò)層互通技術(shù)。感知延伸層可以采用兩種不同的技術(shù)路線,，一種是非IP技術(shù),，如ZigBee協(xié)議，另一種是IP技術(shù),。目前,，網(wǎng)絡(luò)層主要采用IP技術(shù)組網(wǎng)，因此要實現(xiàn)采用非IP技術(shù)的感知延伸層與網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián),，必須通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實現(xiàn)協(xié)議互通,。

4  IPv6技術(shù)在泛在網(wǎng)感知延伸層的應(yīng)用
4.1  泛在網(wǎng)感知延伸層IP技術(shù)路線
     從目前的技術(shù)發(fā)展來看，泛在網(wǎng)感知延伸層智能終端的組網(wǎng)技術(shù)可以采用兩種不同的技術(shù)路線,，一種是非IP技術(shù),，如ZigBee產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟開發(fā)的ZigBee協(xié)議；另一種是IETF和IPSO產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟倡導(dǎo)的將IP技術(shù)向下延伸應(yīng)用到感知延伸層,。顯然,，采用IP技術(shù)路線，將有助于實現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)部署和管理，而且無需協(xié)議轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)層IP承載的無縫連接,，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。IP協(xié)議還具有以下特點適應(yīng)于泛在網(wǎng)的需求，包括：
     （1）IP協(xié)議是由IETF標(biāo)準(zhǔn)化的開放協(xié)議,，使用它不需要交額外的授權(quán)費用,。
     （2）IP協(xié)議是輕量級的協(xié)議。IP曾經(jīng)被認(rèn)為是重量級的,，但是最近許多小型的輕量級IP協(xié)議棧已經(jīng)成功開發(fā)，如uIP,，Arv6,，NSv6，uIPv6,，IwIP等,，能夠滿足感知延伸層低功耗、低存儲容量,、低運算能力智能終端的特殊需求,。
     （3）IP協(xié)議可擴(kuò)展性強。如IPv6協(xié)議能夠支持巨大的地址空間,，采用分層的地址結(jié)構(gòu)能夠支持較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模,。
     （4）IP協(xié)議可管理性強。IP網(wǎng)絡(luò)具有一套完全成熟并被廣泛認(rèn)可的管理協(xié)議和機制,。
     （5）IP協(xié)議設(shè)計的健壯性,、靈活性以及協(xié)議分層的理念架構(gòu)，使其能夠支持幾乎所有的應(yīng)用類型,，包括遠(yuǎn)程設(shè)備控制等低數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用,，IP電話等延遲敏感的應(yīng)用，以及文件下載等大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用等,。
     （6）IP協(xié)議與底層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議無關(guān),。IP技術(shù)采用了分層架構(gòu)，使其能夠工作在任何物理層面上,，從有線到Wi-Fi到低功耗無線電等,。
    （7）IP網(wǎng)絡(luò)無所不在，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都提供有線或者是無線方式的IP接入,。
因此,，從技術(shù)層面來看，在泛在網(wǎng)感知延伸層采用IP技術(shù)路線將能夠更好的滿足泛在網(wǎng)未來的發(fā)展需要,。
4.2  IPv6技術(shù)在泛在網(wǎng)感知延伸層的應(yīng)用
      在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,，要實現(xiàn)“一物一地址，萬物皆在線”，將需要大量的IP地址資源,，就目前可用的IPv4地址資源量來看,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足感知智能終端的聯(lián)網(wǎng)需求，特別是在智能家電,、視頻監(jiān)控,、汽車通信等應(yīng)用的規(guī)模普及之后，地址的需求會迅速膨脹,。從目前可用的技術(shù)來看,，只有IPv6能夠提供足夠的地址資源，滿足端到端的通信和管理需求,。IPv6協(xié)議除具有4.1節(jié)描述的IP協(xié)議通用特性之外,，還具有如下特點：
     （1）即插即用。IPv6引入自動配置以及重配置技術(shù),，對于IP地址等信息實現(xiàn)自動增刪更新配置,，提高IPv6的易管理性。
     （2）安全性,。IPv6集成了IPSec,，用于網(wǎng)絡(luò)層的認(rèn)證與加密，為用戶提供端到端安全,。
     （3）服務(wù)質(zhì)量,。新增流標(biāo)記域，為源宿端快速處理實時業(yè)務(wù)提供可能,。
     （4）移動性,。移動IPv6增強了終端的移動特性，為用戶提供了永久在線的服務(wù),。
     上述特性使得IPv6除滿足泛在網(wǎng)巨大地址空間的需求之外,，也能更好地滿足泛在網(wǎng)智能終端的互聯(lián)需求，但是需要對協(xié)議棧進(jìn)行必要的簡化,，改進(jìn)路由機制以滿足低功耗,、低存儲容量、低運算能力的智能節(jié)點以及存在損耗的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的特殊組網(wǎng)需求,。
5  應(yīng)用于泛在網(wǎng)絡(luò)感知/延伸層的IPv6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀
     目前,，IETF主要有6lowPAN，ROLL工作組和6lowAPP負(fù)責(zé)研究感知延伸層的IPv6應(yīng)用和低功耗路由相關(guān)協(xié)議,。
     （1）6lowPAN（IPv6 over Low Power  WPAN）工作組的研究重點為適配層,、路由、包頭壓縮,、分片,、IPv6、網(wǎng)絡(luò)接入和網(wǎng)絡(luò)管理等技術(shù)。該工作組已完成兩個RFC：《概述,、假設(shè),、問題陳述和目標(biāo)》（RFC4919）；《基于IEEE802.15.4的IPv6報文傳送》（RFC4944）,。
     （2）ROLL（Routing Over Low Power and Lossy  Networks）工作組主要研究低功率損耗網(wǎng)絡(luò)的路由問題,。該工作組已完成兩個RFC：《市區(qū)低功率損耗網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的路由需求》（RFC5548）；《低功率損耗網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下工業(yè)路由需求》（RFC5673）,。
     （3）6lowAPP主要研究基于資源約束的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,，如無線嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。目前,，6lowAPP還不是IETF的一個工作組,，在IETF75 “BarBOF”會議中明確了5個研究領(lǐng)域，包括應(yīng)用協(xié)議,、業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、傳輸,、安全和數(shù)據(jù)表述,。
      成立于2008年9月的IPSO產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，也大力倡導(dǎo)將泛在網(wǎng)感知延伸層融合到IP技術(shù)體系中,。IPSO聯(lián)盟的目標(biāo)是提供給用戶更多的有關(guān)智能物體和工業(yè)領(lǐng)域以及市場方面的信息,。該聯(lián)盟將提供案例研究和白皮書，跟蹤IETF和其它標(biāo)準(zhǔn)組織的標(biāo)準(zhǔn),，組織演示和互操作性測試等工作,。IPSO開始工作的第一個目標(biāo)是，在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)上實現(xiàn)IPv6的互操作性,。目前,，已發(fā)布了4個相關(guān)的白皮書，包括IP技術(shù)應(yīng)用于智能物體,、輕量級的操作系統(tǒng),、6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)以及鄰居發(fā)現(xiàn)機制。
6  結(jié)束語
      在未來的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,，網(wǎng)絡(luò)將不再是被動地滿足用戶的需求,，而是要主動感知用戶場景的變化，并進(jìn)行信息交互,，為用戶提供個性化的服務(wù),。根據(jù)現(xiàn)階段技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展情況，未來幾年,，泛在網(wǎng)將處于泛在物聯(lián)階段,，即以滿足物物通信需求目標(biāo)為主。因此，可以結(jié)合終端設(shè)備對地址的大量需求,，以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和端到端的業(yè)務(wù)管理為出發(fā)點,，考慮在相對封閉的物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用IPv6技術(shù)，實現(xiàn)智能物體的泛在互聯(lián),，同時帶動整個IPv6產(chǎn)業(yè)的成熟,，為下一代互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署IPv6技術(shù)奠定基礎(chǔ)。