GB/T30269.303-2018
信息技术传感器网络第303部分：通信与信息交换：基于IP的无线传感器网络网络层规范
Informationtechnology—Sensornetworks—Part303:Communicationandinformationexchange:NetworklayerspecificationforwirelesssensornetworksbasedonIPprotocol
- 中国标准分类号（CCS）L79
- 国际标准分类号（ICS）35.110
- 实施日期2019-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数139页
- 文件大小11.32M
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信息技术传感器网络第303部分：通信与信息交换：基于IP的无线传感器网络网络层规范
国家标准 GB/T30269.303一2018 信息技术传感器网络 第 303部分:通信与信息交换 基于IP的无线传感器网络网络层规范 s一Part303:Communieationand lnformationtechnology一Sensornetworks informationexchange:Networklayerspecificationfor wirelesssensrnelworksbasedmIPproteol 2018-06-07发布 2019-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB:/T30269.303一2018 前 言 GB/T30269(《信息技术传感器网络》分为以下部分: 第1部分:参考体系结构和通用技术要求; 第2部分;术语; -第301部分;通信与信息交换:低速无线传感器网络网络层和应用支持子层规范; 第302部分;通信与信息交换;高可靠性无线传感器网络媒体访问控制和物理层规范 第303部分:通信与信息交换:基于IP的无线传感器网络网络层规范; 401部分;协同信息处理;支撑协同信息处理的服务及接口; 部分:标识传感节点标识符编制规则 502部分;标识;传感节点标识符解析; 503部分:标识:传感节点标识符注册规程; 部分;标识:传感节点标识符管理规范; 部分;信息安全;通用技术规范; 602部分;信息安全;低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层安全规范" 0部分.信息安全网络传输安全规范 ;传感器接口;信号接口; 部分 702部分传感器接口数据接口 第801部分测试;通用要求; 第802部分;测试;低速无线传感器网络媒体访问控制和物理层; 第803部分;测试;低速无线传感器网络网络层和应用支持子层; 第804部分;测试;传感器接口测试规范; 第805部分;测试;传感器网关测试规范; 第806部分;测试:传感节点标识符解析一致性测试规范; 第807部分;测试;低速率无线传感器网络网络层和应用支持子层安全测评规范; 第901部分;网关;通用技术要求; 第902部分;网关;远程管理技术要求; 第903部分;网关;逻辑功能接口技术规范; 第1001部分:中间件;传感器网络节点接口
本部分为GB/T30269的第303部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
请注意本文件的某些内容可能涉及专利
本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本部分由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口 本部分起草单位;重庆邮电大学、电子技术标准化研究院、深圳市海思半导体有限公司、深圳赛 西信息技术有限公司、电力科学研究院、安徽大学
本部分主要起草人;魏曼、王恒、卓兰、刘培、苏静茹、姜彤、全杰、赵博、王平、王浩、余晖,胡艳军
GB:/T30269.303一2018 信息技术传感器网络 第303部分:通信与信息交换 基于IP的无线传感器网络网络层规范 范围 GB/T30269的本部分定义了基于IP协议的无线传感器网络的网络拓扑、协议栈结构、网络层及 其适配层协议和服务
本部分适用于基于IP技术的无线传感器网络的设计和开发
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
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凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB15629.11一2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求 第 11部分;无线局域网媒体访问控制和物理层规范 GB/T15629.15一2010信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求 第15部分:低速无线个域网(wPAN)媒体访问控制和物理层规范 GB/T30269.3012014信息技术传感器网络第301部分;通信与信息交换;低速无线传感 器网络网络层和应用支持子层规范 RFC791 speeife Pv4网络协议规范(In ol,DARPAinternetprogramprotocol nternetprotocG ion RFC3232分配值:RFC1700被在线数据库取代(Assignednumbers:RFc1700isreplacedb anon-linedatabase RFC4944IPv6消息报文在IEEE802.15.4网络上的传输;概述、假定前提、问题陈述、目标 TransmissionofIPv6packetsoverIEEE802.15.4networks:Overview,assumptions,problemstate ment,andgoals) RFC6550RPLIPv6低功耗有损网络路由协议(RPLIPv6routingprotocolforlow w-powerand lossynetworks) RFc6551面向低功耗有损网络路径计算的路由度量(Routingmetricsusedforpathcaleulation inlowpowerandlossynetworks RFC6552面向低功耗有损网络路由协议(RPL)的目标函数(Objectivefunctionzerofortherou tingprotocolforow-powerandossynetworks(RPL) RFc8200互联网协议,第6版(IPv6)规范[Internetprotocol,version6(IPv6)speeifeationm 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
GB/T30269.303一2018 3.1 安全等级seeuritylevel 信息传输中提供保护应用的指示
3.2 包 packet 同一时间经过物理媒体,以一定格式发出的一组位 3.3 断开连接disconneetion 用来取消连接的一种服务
3.4 度数degree 节点周围一跳范围内的邻居节点数
3.5 服务数据单元serviceedataunit 通过服务接人点传输的信息单元
3.6 personalnetworkcoordinator 个域网协调器 -个用于个域网中起主要控制作用的协调器 注:在一个短程无线网络中,一般宜有一个个域网协调器
3.7 ppiton 加密 enCr 把信息转换成另一种表达形式,并且需要特权信息才能恢复原始表达
3.8 保密性confidentiality 保证信息只透露给目标客户
3.9 连接conneetionm 用来在无线个域网络中创建成员隶属关系的一种服务
3.10 密钥key 用于限制未授权用户访问信息内容的特权信息
注密钥一般用于保护信息不暴露和/或不被篡改
3.11 全功能设备fnfunctiondevice 可以作为中心协调器来使用的设备 3.12 设备device -个可以执行短程无线网络访问控制和作为物理层无线接口的实体 注;设备可以是一个简化功能设备(RF)或全功能设备(FFD). 3.13 协议数据单元protoldataumit 两层实体之间交换的数据单元
GB:/T30269.303一2018 3.14 邻居发现neighordisery 用于同一链路上的节点发现彼此的存在,确定彼此的MAC层地址,发现路由器,以及维护通向激 活状态邻居的路径的可达性信息
3.15 网状网络 meshnetwOrk -种网络拓扑结构,任何设备节点都可以同时作为AP和路由器,网络中的每个节点都可以发送和 接收信号,每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信
缩胳语 下列缩略语适用于本文件
ADL;适配层(AdaptationLayer) AP;访问控制点(AccessPont) APDU应用支持子层协议数据单元(Aplieation.SupporSdblayerProtocolDataUmit APL;应用层(ApplieationLayer) APS;应用支持子层(ApplietionSsuorSublayem) APsME:sAP应用支持子层管理实体-服务接人点(AphteationSuport SublayerManagement Entity-ServiceAccessPoint) CID;文本标识符(ContextIdentifier) DAC:重复地址确认(DuplicateAddressConfirmation DAD重复地址检测(DuplieateAddressDetection) DAG;有向非循环图(D)irectedAeyelicGraph DAo;目的地通告对象(D )estinationAdvertisementObject DAR;重复地址请求消息报文(DuplieateAddressRequest) DTsN;目的地通告广播系列(DestinationAdvertisementTriggerSequenceNumber) DHCP;动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol DODAG:目的地导向的非循环图(Destination-OrientedDirectedAeyclicGraph) DIsDODAG;请求信息(DoDAGInformationSolietation) DoDODAG;信息对象(DODAGlnformationObjeet) EPID;扩展的个域网标识符(ExtendPANID) EU1;扩展唯一标识符(ExtendedUniqueIdentifier) HC_UDP;头部压缩数据报协议(HeaderCompression_UserDatagramProtocol ICMP因特网控制消息报文协议(InternetControl alMessgeProtocol iEEE;电气和电子工程师协会(nstituteofEletrielanadElectromies、Enginers) IP:网际网路通讯协定( lnternetProtocolD wireless IPHC;向IP的传感网首部压缩技术(IPover SensorNetworkHeaderCompress) nternetProtocolversion6 IPv6;网际网路通讯协定第六版(n C
MAC;媒体访问控制(MediumAccess omroD MCPsSAP:MAC公共部分子层-服务接人点MediumAccessControlCommonPartSublayer ServiceAccess sPoinm Emtity MlDESAP:MAC子层数据实体-服务接人点MediumAccessControlSublayerData ServiceAccessPoint
GB/T30269.303一2018 MIMESAP.NMAC子层管理实体-服务接人点(MediumAccessControlsublayerManagement erviceAccessPoint Enmtitry- InctionDevice FFD全功能设备(FulFun MPDU:MAC层协议数据单元(MACProtocolDataUnit) NA邻居通告(NNeighborAdvertisement ND邻居发现(NeighborDiscovery) NFB;负反馈(NegativeFeedback NHC;下个头部压缩(NextHeaderCompress) NIB;网络层信息库(Network-LayerInformationBasey NLDE;网络层数据实体(Network-LayerDataEntity) NLDE-SAP网络层数据实体-服务接人点Network-l.ayerDataEntityServieeAccessPoint NLME:网络层管理实体(Net Network-LayerManagementEntity) NIMEsAP网络层管理实体-服务接人点(NetworklayerManagememtEantitySerieeAccess PointD Network-I eolDataUnmt) NPDU网络层协议数据单元(Net layerProtoco NS;邻居请求(NeighborSolicitatio on NSDU网络服务数据单元(NetworkServieeDataUnit) NUD邻居不可达检测(NeighborUnreachableDetection NwKIB:网络层信息库NetworkLayerInformationBase NWL;:网络层(NetworkLayer) OsI;开放系统互联(Opensystenmlnterconnection) PAN:个域网(PersonalAreaNetwork) PHIY:物理层(PhysicalLayer PIB;PAN信息库(PANInformationBase) PLME-SAP:物理层管理实体-服务接人点(PhysicalLayerManagementEntityServiceAccess Poine RA;路由器通告RouterAdvertisement) edFu Device) RFD;简化功能设备(Reducee unction RPL;针对低功耗无线网络提出的基于IPv6的路由协议(IPv6RoutingProtocolforL.ow-Power andL Networks -ossy RS,路由器请求(RouterSolieitation) RSSI:接收信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndication) sAP,服务接人点(ServiceAccessPoint) SCHI:;调度头(SchedulingHeader UDP;用户数据报协议(UserDatagramProtocol S 总体描述 5.1概述 5.1规定了无线传感器网络对形成网络拓扑提供的支持,并详细地描述了网状网络和树形网络组 成的混合网络,其中无线传感器网络根据支持协议的不同分成了两个对等子网;IPv4/IPv6无线传感器 网络
每个子网可以是一种分布式混合网络结构
在网络运行中,每个路由节点均有消息报文转发功 能
节点完成信息采集后通过路由器转发网关,通过网关接人IPv4/IPv6骨干网
基于IP协议的无线
GB:/T30269.303一2018 传感器网络的网络拓扑如图1所示
户消 客户端 PvIPv6骨下网 Pv6网络 nv6网络 Iv4刚络 IPy6/IPy 网络 网关 无线链跻 协调器 路山节点 客户端 客户端 终溜节点 图1基于IP的无线传感器网络拓扑示意图 图1定义了以下4类逻辑功能设备 网关;负责无线传感器网与IPv4/IPv6骨干网的协议转换与数据映射; a 协调器;网络组织的管理者，一个网络只有一个协调器,负责管理其网络中的其他节点(路由 b 器和子节点)1 路由节点;实现数据中转; 终端节点;终端节点是将传感器或执行器接人无线传感器网络的设备
d 注节点泛指路由节点和终端节点
客户端即用户端,是指与服务器相对应,为客户提供本地服务的程序 Pv4/IPv6骨干网可以是以太网.GB15629.l1一2003定义的网络或是其他标准定义的网络
IPv4/IPv6骨干网和客户端不在本标准定义范围
无线传感器网络的协议栈结构是基于osI模型
每一层都分别为相邻的上一层提供一系列特定 服务(如物理层为媒体访问控制层提供服务),主要包括数据实体提供数据传输服务和管理实体提供除 数据传输之外的其他各种服务
一服务实体都通过sAP向其邻居的上一层提供- 每一 一个接口,每一 SAP都支持不同的服务原语以实现不同的功能要求
适配层定义了无状态地址自动配置、分片重组、头部压缩,确定性支持等功能
网络层定义了路由 机制及算法,邻居发现服务及网络和设备维护
5.2协议栈结构 无线传感器网络协议栈由各层及其模块组成,如图2所示
GB/T30269.303一2018 应用层(AP) 应支持子层(APs) 设 NLDE-SAT NLME-sAP 刚络层(NwL 适配层(ADL) MLDESAP MLME-SP 媒体访控制层(MAC) PD-SAP LMC-SAP 物层(PIIY 图2协议栈结构 无线传感器网络的物理层和MAC层应符合GB/T15629.152010的要求
无线传感器网络的适配层是在网络层定义的一个中间层,向上提供MAC层对P协议访问的支 持,其主要负责无状态地址自动配置、分片重组及网络层报头的压缩和确定性支持
无线传感器网络的网络层支持节点之间在网络层的路由发现和维护、邻居发现和相关邻居信息的 保存、节点间数据传输机制以及网络管理和设备的维护等
6 适配层 6.1概述 适配层为面向IPv6协议的无线传感器网络的MAC层提供服务,是网络层中定义的一个中间层 其向上提供MAC层对IPv6协议的访问支持,向下实现控制网络构建、拓扑,分片重组,头部压缩,确定 性支持等
适配层帧格式主要针对IP6协议进行描述 6.2帧格式 6.2.1通用帧格式 适配层帧为MPDU的载荷部分,每个适配层帧由帧头和载荷两个基本部分组成
适配层帧头封装 采用堆栈形式进行,堆栈中按照不同功能需求,由具有不同帧头类型和帧头字段的帧头构成
适配层通用帧格式包括适配层封装的帧头堆栈和适配层净荷两部分
其中,适配层倾头包括帧头 类型字段和对应的帧头字段
而适配层封装的帧头堆栈被描述为特定顺序字段,按照一定排列顺序,依 次为Mesh头部、广播头部、分片头部和调度头
如图3所示
8/2 八位位组:1 3/4 Mesh头 播头 分片头 调度头 广播头 分片头 调度头 Mesh头 恢头类型字段 头类型字段 头类型字段 顿头类型字段 图3通用适配层帧格式 6.2.2帧头类型 适配层倾头类型字段为8位,各头类型由对应类型字段决定
如表1所示
GB:/T30269.303一2018 表1帧头类型表 类型字段(8位 赖头类型 字段含义描述 非传感网
紧随位不为传感网封装的一部分,任何消息报文值 为00xxxxxx的传感网节点将丢弃这个包
其他希望与传感网节 NALP 00xxxxxx 点共处的非传感网协议,应立即紧随GB/T15629.152010头 部,包括一个匹配该类型字段的八位位组 IPv6 0l000001 后续头部为非压缩的P心头部,见6.2.7.2 Hc1 后续头部为采用 01000010 HC1 压缩的IP6头部,Hc压缩见6 .2.7.3 01010000 BCo 后续头部为支持Mesh 广播/多播的Bc0头部
C0头部见6.2.4! 后续头部为附加的消息报文字段,消息报文值的单一8位字段
ESC 其允许消息报文值大于127 Mesh 后续头部为Mesh网状头部,见6.2.3 10xxxxxx 11000xxx FRAG1 后续头部为第一个分片头部,见6.,2.7.5或6.2.7.9 1l100xxx FRAGN 后续头部为后续分片头部,见6.2.7.5或6.2.7.9 01000000011llll1l IPHC IPv6压缩头 1l100000llll01l1 NHC 一头压缩 调度头类型说明值 0100001l SCH 6.2.3Mesh头 适配层Mesh头部由Mesh类型字段和对应的Mesh头部字段组成
Mesh类型字段由最高两位分 别置为1和0决定
适配层Mesh头部倾结构如图4所示 八位位组;8/? 8/2 位;0~l 剩余跳数 源地址 目的地址 l0 图4适配层Mesh头部帧结构 适配层Mesh头部帧结构依次包括V字段、F字段、剩余跳数字段、源地址字段和目的地址字段
各字段对应含义如表2所示
表2Nesh头部字段 字段类型 字段值 字段含义 发起端地址为64位IEEE扩展地址(EUH64地址 1位 发起端地址为16位短地址 目的端地址为64位IEEE扩展地址(EUI64地址 FR 1位 目的端地址为16位短地址 不再转发包 剩余跳数 4位 非0 每转发一次,减1
GB/T30269.303一2018 表2(续 字段值 字段类型 字段含义 发起端的链路层地址
可为64位IEEE扩展地址(EUI64地址)或者16位短地 源地址 址
由V字段值决定 目的端的链路层地址
可为64位IEEE扩展地址EUI-64地址)或者16位短地 目的地址 址
由F字段值决定 6.2.4广播头部(BC0头部 适配层广播头部紧随Meshh头部,由广插(BC0)类型字段和对应的广插(BC0)头部字段组成
Bco 类型字段由最高两位分别置为0和1决定
适配层广播头部赖结构如图5所示
位;01 8~15 01 BC0 BC0序列号 图5适配层广播头部(BC0)帧结构 BC0头部字段为LBC0序列号
BC0序列号在每发送一个新的Mesh广播或者多播分组时加l,以 检测重复的分组并进行抑制
6.2.5分片重组 分片重组包括 分片重传请求头部 a 分片重传请求头部用于分片接收方向分片发送方反饿丢失分片的信息
分片重传请求头部格式如 图6所示
根据原有头部派遣值的分配情况,设定分片重传请求头部的头部类型标识符位“11001”
分 片重传请求头部有两种格式,当丢失分片个数不超过15个时,则分片重传请求头部格式应如图6a)所 示
当丢失分片个数超过15个时,则分片重传请求头部格式应如图6b)所示
b)分片重传响应头部格式 分片重传响应头部用于重传丢失的分片
分片重传响应头部格式如图7所示
根据原有头部派遣值的分配情况,设定分片重传请求头部的头部类型标识符为“11101” 6.2.6调度头 调度头类型说明值和调度头的如图8所示
调度头的帧格式如图9所示
GB:/T30269.303一2018 位:5 l6 可变 标识符;l1001数据包长度分片标签 MFSUM MFNUM MFNUM MFNUM 2 16 位:5 l 可变 数据包长度分片标签 ll1l MFNUM 标识符;ll001 IMFSUM-15MFNUMMFNUM b) 说明 数据包长度 表示原始数据包的长度(以八位位组为单位)
分片标签 表示分片的标签
表示丢失分片的个数
该字段的取值范围为0~15,最多能表示有15个分片丢失
该域的值“0”和 MFSUM “30”不用来表示丢失分片的数量,而分别用来表示重组成功和放弃重组
当0和30出现在该域 时,后面不跟任何丢失分片编号字段
MFNUM -表示丢失分片的编号
当有多个分片丢失时,丢失分片编号的排列顺序从小到大排列
以便分片发 送方按照分片的发送先后顺序进行重传
当所有的缺失分片的编号全部填充完毕,如果数据分片重 传请求头部的长度不与整数八位位组的边界对齐,则在最后填充“o"使头部长度为整数八位位组 图6分片重传请求头部格式 可变 位5 偏移量 标识符;l100m1 数据包长度 分片标签 有效载荷 说明 数据包长度 表示原始数据包的长度(以八位位组长度为单位). 分片标签 表示分片的标签
偏移量 表示重传分片在原始数据包中的偏移量(以八位位组长度为单位)
当重传的为第一分片时,偏移 量的值为“0”" 图7分片重传请求头部格式 八位位组 调度头类型说明值 湖度头 说明 调度头类型说明值 确定调度头的类型 图8调度头类型值和调度头 八位位组:l 序列号 调度ID 调度时间限制 说明 序列号 每发送一个数据包,序列号增1,当增大为255之后,从0开始重新计数 调度ID -表示路径信息,用来对确定性调度路由选择提供支持
当没有满足条件的路径时,初始化为0; 当找到满足条件的路径时,调度D才被填充为满足条件的路径的路径D,数据传输过程中,将 按照路径D指定的路径进行转发
调度时间限制 -数据包传输路径上所有节点的调度时间总和的阂值,由用户设定
调度时间限制以ms为单位， 最大值可达65535ms
图9调度头帧格式
GB/T30269.303一2018 6.2.7帧类型 6.2.7.1 帧类型概述 6.2.7给出了适配层典型的6种IPv6帧格式以及3种调度帧格式
IPv6帧格式包括封装的IPv6 非压缩帆格式、采用HC1压缩的封装的IPv6压缩帧格式、采用HC1压缩需Mesh寻址的封装的IPv6 压缩帧格式、采用HC1压缩需分片的封装的Pv6压缩格式、采用HC1压缩需Mesh寻址与分片的 封装的IPv6压缩帧格式和采用HC1压缩需Mesh寻址与支持广播的封装的IPv6压缩倾格式
调度 帧包括Mesh寻址与调度帆格式、采用HC1压缩的Mesh寻址分片压缩与调度帜格式和Mesh寻址广 播压缩与调度倾格式
6.2.7.2IPv6非压缩帧格式 封装Pv6非压缩帧格式如图10所示
八位位组:1 可变 可变 01000010 IPv6头 有效载荷 说明: 01000001 -头类型字段
指出后续头部为非压缩的IPv6头部
IPv6头部字段 非压缩IPv6头部,不包括扩展头部则为40八位位组 图10封装IPv6非压缩帧 6.2.7.3IPv6压缩帧格式(Hc1压缩 Pv6压缩帧格式如图11所示
八位位组:l1 可变 01000010 HC1压缩 有效载荷 说明: HCl类型字段
指出后绩头部为采用Hc1压缩的IPv6头部
o1000010 HC1压缩字段 HC1压缩对应的压缩编码
图11封装需IPv6压缩帧(IHcC1压缩 6.2.7.4Mesh寻址IP6压缩帧格式(IHc1压缩 Mesh寻址IPv6压缩帧格式如图12所示 八位位组:1 8/2 可变 有效载荷 0l0000l0 10xxxxxx Mesh头 HC1压缩 说明: -Mesh类型字段
指出后续头部为Mesh头部
10xxxxxx Mesh头部字段 Mesh头部对应的编码
01000010 HC1类型字段
指出后续头部为采用HCI压缩的IPv6头部
HcI压缩字段 HCI压缩对应的压缩编码
图12封装需Mesh寻址IPv6压缩帧结构 10
GB:/T30269.303一2018 6.2.7.5分片IP6压缩帧格式(Hc1压缩 分片IPv6压缩帧格式如图13所示
八位位组: 3/4 可变 1l000xxx 分片头 01000010 HC1压缩 有效载荷 1l100xxx (FRAG1/FRAGN 说明 分片类型字段
指出后续头部为第一个分片头部
11000xxx 1l00xxx 分片类型字段
指出后续头部为后续的分片头部
分片头部字段 分片头部对应的编码
-HCI类型字段
指出后续头部为采用Hc1压缩的IPv6头部
01000010 HC1压缩字段 -HC1压缩对应的压缩编码 图13封装需分片IP6压缩帧结构 6.2.7.6esh寻址与分片IPv6压缩帧格式(c1压缩 Mesh寻址与分片IPv6压缩帧格式如图14所示
八位位组:l1 8/2 3/4 可变 ll000xxx 分片头 01000010 Hc压缩有效载荷 10xxxxxx Mesh头 11100xxx FRAG1/FRAGNy 说明 l0xxxxxx Mesh类型字段
指出后续头部为Mesh头部
Mesh头部字段 Mesh头部对应的编码
分片类型字段
指出后续头部为第一个分片头部
11000xxx 1100xxx 分片类型字段
指出后续头部为后续的分片头部
分片头部字段 分片头部对应的编码
01000010 HCl类型字段
指出后续头部为采用IHC1压缩的IPv6头部
Hc1压缩对应的压缩编码 HC1压缩字段 图14封装需Mesh寻址与分片IPv6压缩结构 6.2.7.7 Mesh寻址与支持广播IPv6压缩顿格式HC1压缩 Mesh寻址与支持广播IPv6压缩帧格式如图15所示 八位位组;l 8/2 可变 10xxxxxx Mesh头 01010000 BC0头 01000010 HC1压缩 有效载荷 说明 -Mesh类型字段
指出后续头部为Mesh头部
10xxxxxx Mesh头部字段 -Mesh头部对应的编码
01010000 -c0类型字段
指出后续头部为支持Mesh广播/多播的c0头部
BC0头部字段 -BC0头部对应的编码,BC0序列号
01000010 Hc1类型字段
指出后续头部为采用HHc1压缩的IPv6头部 Hc1压缩字段 HC1压缩对应的压缩编码 图 15封装需Mesh寻址与支持广播IPv6压缩帧结构 11
GB/T30269.303一2018 6.2.7.8Mesh寻址与调度帧格式 Mesh寻址与调度帧格式如图16所示
八位位组 8/2 可变 Mesh Mesh类型说明 调度分配 调度头 有效载荷 头 图16封装需Mesh寻址与调度格式 6.2.7.9NMesh寻址分片压缩与调度帧格式(HHc1压缩 Mesh寻址分片压缩与调度帧格式(HC1压缩)如图17所示
八位位组:1 可变 Mesh头 分片类型说明 调度分配 头 有效载荷 分片头 调度头HC1头类型说明 HC1 17封装需Mesh寻址分片压缩与调度帧格式 图 6.2.7.10Mesh寻址广播压缩与调度帧格式 Mesh寻址广播压缩与调度帧格式如图18所示
可变 八位位组;8/22 Mesh头 BC0类型说明 调度头 HcC1头类型说明 HC1头 Bc0头调度分配 有效载荷 图18封装需Mesh寻址广播压缩与调度帧格式 6.3常量 适配层所涉及的常量如表3所示
表3常量 常量 值 描述 适配层顾进行分片消息报文重维时,设置超时常量6Os,超过6O适配层顿未完成分片重 Timeout 60s 组,则本次重组失败 6.4功能描述 6.4.1无状态地址自动配置 在网络层采用IPv6协议的情况下,适配层无状态地址自动配置功能如下 P协议支持无状态地址自动配置,无状态地址自动配置相对于有状态自动配置,开销较小,更符合 无线传感器网络低功耗的特点
网络的无状态地址自动配置,主要通过获取接口标识符完成
IP地址为128位,其由64位网络前缀和64位接口标识符组成,其中接口标识符由MAC地址生 成
获取接口标识符,可以使用每个符合GB/T15629.15一2010具备的64位IEEE地址也可以使用 网内的16位短地址
使用64位IEEE地址,接口标识符可直接通过接口配置的64位IEEE地址的全局/本地(U/L)位 求反获得;使用16位短地址,接口标识符可通过形成伪48位地址获得,如表4所示
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GB:/T30269.303一2018 表416位短地址生成伪48位地址结构 32位 l6位 (PAND+0)或者0 网内短地址 通过16位PANID连接16个零位组成(或者如果没有PANID,则全为零)表4中左边的32位地 址,该32位地址后面加上已知网内16位短地址则生成一个48位地址
64位IEEE地址和16位短地址分别如图19、图20所示
八位位组:l 类型 长度=2 64位lEEE地址 填充(全0) 图1964位IEEE地址所配置地址 八位位组l 类型 16位短地址 长度=1 填充(全0) 图2016位短地址所配置地址 6.4.2分片重组 6.4.2.1概述 6.4.2给出了IPv6传感网适配层分片重组功能的描述,适用于网络层采用IPv6协议的情况下
当一个包括IPv6传感网适配层头部载荷的帧大于107时,即不能够在MAC帧中单独完成传输 时,需要分片
分片的倾需包括分片头部,通过分片头部的格式完成数据的封装
分片头部帧结构如图6和图7 所示
头部帧主要涉及字段包括数据消息报文大小字段、数据消息报文标签字段和数据消息报文偏移 量字段
基于Mesh-under路由分为独立路由传输机制和基于数据流的分片传输机制
6.4.2.2分片重组流程 6.4.2.2.1适配层分片流程 适配层分片流程如图21所示
13
GB/T30269.303一2018 开始 重组完成或超 数据包大于 LMIU 收到分片重传 请求 发送分片数据 发送分片重传数据 直接发送数据 是最后一分片 数据 结束 图21分片流程图 适配层对未压缩或压缩Pv6数据的分片流程为 判断数据的长度是否大于链路层IMTU值 a 1 不大于则直接将数据发送给数据链路层 2)大于则对数据进行分片并按分片的顺序依次发送
b 当最后一分片发送完成时等待重组完成或超时 等待过程中收到分片重传请求消息报文,则重传丢失的分片 1 2 等待超时或收到重组成功消息报文.重组失败消息报文时,分片流程结束 6.4.2.2.2重组流程 重组流程如图22所示
开始 所有分片全部 眉，仍育分片 到达 丢弃收 未到 与已有的分片 到的分 数据不匹配 片数据 丢弃此 的分 开始重组,发送重 发送分片重传请求 与已有分片数 重 组成功完成消息 消息 据重叠 新开始 重组 将分片 级存， 等待其 是最后一分片 结束 他分片 到达 图22重组流程图 14
GB:/T30269.303一2018 适配层分片重组IPv6数据的流程为 a 当收到分片数据后判断分片数据的链路层源地址、目的地址、原始数据大小和数据包标签是否 与已有分片匹配: 1 不匹配则表明收到的分片与已有的分片不属于同一原始数据包; 22 当收到的分片数据只有原始数据大小或数据包标签与已有分片不匹配,且该分片与已有 分片重叠,则丢弃之前收到的所有分片,并针对新收到的分片启动新的重组过程
b 当收到的分片与已有的分片匹配且为最后一分片时,开始判断是否收到全部分片 ) 如果是则完成重组并发送重组完成消息报文; 2)如果不是,等待一段时间后再判断是否全部分片都到达,若仍有分片未到,则发送分片重 传请求
当收到的分片不为最后一分片时,则将该分片缓存等待全部分片到达时进行 重组 6.4.2.3独立路由分片传输机制 在独立路由分片传输机制中每个分片在传输过程中独立于其他的分片,即每一个分片在Mesh网 络中进行独立选路传输
独立路由分片传输机制示意图如图23所示
在设计独立路由分片传输机制时应遵照以下原则 兼容RFC4944协议中已经定义的分片重组机制 a 能够快速及时有效的将丢失分片的信息反饿给发送方 b 反馈信息消耗的带宽和能量等资源不能太大; c 需考虑在独立路由机制下分片到达接收端的顺序可能出现乱序的情况 d 重传丢失分片时消耗的资源需要有一定的限度,不能无谓地消耗过多的带宽和能量
e 证配屎 适配层 适配层 分片 分片2 分片3 分片发送方 中间Mesh节点 分片按收方 图23独立路由分片传输机制示意图 在独立路由分片传输机制中,当分片发送方有分片数据需要发送时将分片按照顺序依次发送到网 络中
要求除最后一分片除外,每一个分片的负载的长度应为八位位组的整数倍且相同
只有满足以 上条件,分片接收方才能够计算出准确的分片编号
分片发送方和分片接收方的行为如下所述: 分片发送方行为: 当分片发送方完成第一个分片的发送后,同时启动一个分片重组超时定时器
分片发送 方将所有分片依次发送完成后,并不立即释放缓存中的分片数据,而是等到重组超时定时 器溢出,或收到MFSUM域为0表明重组成功的分片重传请求消息报文(FRREQ),或者 收到MFSUM域为30表明重组失败的分片重传请求消息报文(FRREQ)后,再释放缓存 15
GB/T30269.303一2018 中的分片数据
当分片发送方收到分片重传请求消息报文后,首先验证请求消息报文的Datagramsize 和 Datagramtag域的值是否与缓存中分片数据的Datagarmsize和Datagramtag值相等 如果不相等则丢弃该FRREQ消息报文
验证通过后获取FRREQ消息报文中MFSUM 域的值,如果该域的值为0或30,则立即释放缓存中的分片数据
如果为其他值则根据 FRREQ消息报文中MFNUM域的值发送分片重传响应
b)分片接收方行为: 1)当分片接收方收到首个分片(不一定是第一分片)后,启动一个重组超时定时器
当在定 时器溢出前重组没有完成时则认为对数据包的重组不能够完成并放弃对原始数据包的 重组
当接收方收到最后一个分片数据后,则开始检测是否有分片丢失
如果没有则完成分片 2 的重组,并向分片的发送方分片重传请求消息报文(FRREQ)通知分片发送方重组过程 完成
当分片接收方收到分片重传响应消息报文后,首先验证消息报文中的Datagramsize和 ugtamta域的值是否与缺失分片对应的Datagram.sze和Datagramtag值相同
如 Data 果收到的分片重传消息报文不满足以上条件,或重传的分片与已有的分片重叠,那么接 收方不对该分片重传响应消息报文做任何处理并丢弃该消息报文 路由分片传输过程如图21所示 FinsLGrug Frugm IrIg(n) Lastiag MAx_RRHQ_)H,AY_TIM HQ"少. RITRAIRR1oIRVA. FRRFSP(m iRRTSP FRRFQm MAXRESS'TTMEOT MXRss_TIoUT RRI:SP(m RrTRA_FRRrQ_NTERVAl RRIO(mn HRRSm) 重组成功 说明 分片发送方; M 中间Mesh节点; 分片接收方
图24基于独立路由的分片选择性重传过程示例 分片发送方S将分片数据按顺序发送到Mesh网络中,分片数据经过两个中间节点M的转发到达 分片接收方R
分片在传输过程中第m个和第n个分片丢失
当接收方R收到最后一份后,延时 MAX_FREQ_DELAY_TIME段时间后向分片发送方s发送针对分片m和n的重传请求
分片发送 16
GB:/T30269.303一2018 方S收到重传请求后,对第m片和第n分片进行重传
第n分片的重传分片成功到达接收方,而第" n 分片的重传分片在传输过程中再次丢失
当接收方R内部的FRREQ消息报文重传定时器超时后,再 次发送针对第m分片的重传请求
分片发送方S收到重传请求后再次对第m分片进行重传,此次第 分片的重传分片成功到达接收方,接收方获得全部的分片完成数据的重组,并发送重组成功消息报 nn 文给分片发送方,当分片发送方S收到该消息报文后释放缓存中的分片数据
如果该重组成功消息报 文丢失,则发送方在重组超时定时器溢出时释放缓存中的分片
最后一分片丢失处理 在分片接收方行为中描述的分片接收方能够及时向分片发送方请求重传分片的前提条件是能够成 功收到最后一个分片
如果最后一分片丢失,则不能够向分片发送方反馈丢失分片信息
为了解决此问题,在分片接收方得到首个分片时,启动重组超时定时器的同时,再启动一个最后分 片等待超时定时器,该定时的超时时间设定为MAx_LFRAG_wAIT_TIME[单位为毫秒(ms)]
如果 在该定时器超时前收到了最后一分片,则设定该定时器失效;如果在该定时器超时后仍然没有收到最后 -分片,则认为最后分片已经丢失,分片接收方开始构造并发送分片重传请求消息报文
丢失分片重传 的过程与b)中描述的过程一致
最后一分片丢失选择性重传过程如图25所示
lMAXLrRAGwATTTIMC 盘后片 MXR让SS'IIM止OUI FRRHQasiay FRRESPlauslrag MAxRESsTTMoU叮 组成功 IRHQINIRVL 说明 分片发送方 M 中间Mesh节点; -分片接收方
图25独立路由机制下最后一分片丢失选择性重传过程示例 分片发送方发送的所有分片,只有最后一分片丢失
接收方在收到首个到达的分片时启动最后分 片等待超时定时器
由于最后分片丢失,导致该定时器超时
在定时器溢出时,分片接收方认定最后分 片丢失开始构造分片重传请求消息报文,请求分片发送方重传包含最后分片在内的所有丢失分片
发 送方收到请求后重传最后一分片,此次最后一分片成功到达接收方
接收方收到重传的最后分片后,重 组数据并通知发送方重组成功
6.4.2.4基于数据流的分片传输机制 针对分片接受方不能够在分片丢失的第一时间发起分片的重传以及独立路由分片传输机制不能提 供支持和保障等问题,提出了数据流分片传输机制
在数据流分片传输机制中要求每个分片通过相同 的路径从分片发送方到达分片接收方
数据分片流分片传输机制如图26所示
17
GB/T30269.303一2018 第 -分片 FI 第二分片 F2 FI 后续分片 最后分片 虚申路 分片发送方 中Mesh节点 R分接收方 图26数据流分片传输机制示意图 分片发送方严格按照分片的顺序发送每个分片
第一分片负责分片传输通道的建立,中间节点根 据第一分片中的寻址信息建立连接上一跳和下一跳节点的传输通道,并利用分片的Datagramsize 和 Datagramtag值标记该通道
采用数据流分片传输机制能够保证同一原始数据包的每一个分片都经 过同一条路径,保证分片按顺序到达
在数据流分片传输机制中,当分片发送方有分片数据需要发送时,将分片按照顺序依次发送到网络 中
要求除最后一分片除外,每一个分片的负载的长度应为八位位组的整数倍且相同
只有满足以上 条件,分片接收方才能够计算出准确的分片编号
分片发送方、传输通道中的中间转发节点和分片接收 方的行为如下所述 a)分片发送方行为 分片发送方在发送第一分片时,首先建立一条传输通道.并用分片的Datagramsize和Datagram tag值标记该通道,同时启动一个重组超时定时器,当定时器溢出时,表明分片重组完成或失败,需释放 缓存中的分片数据和已建立的分片数据传输通道
属于同一原始数据包的后续分片都通过该通道进行 发送
b 中间转发节点行为: 1)当中间转发节点收到的分片数据位第一分片时,根据第一分片中的寻址信息确定下一跳 节点,并与下一跳节点之间建立一条分片传输通道
传输通道用分片数据的Datagram s1ze 和Datagramtag的值标记; 当中间转发节点收到非第一分片,首先根据分片的Datagram size和Datagramtag值查 找对应的传输通道 如果找到传输通道,则将分片通过该条传输通道发送给下一跳节点
如果在节点中没有 找到对应的分片传输通道则丢弃该分片 当中间节点收到重传请求消息报文时,首先根据重传请求消息报文中的Datagramsize和 Datagramtag值查找对应的分片传输通道,如果找到则将分片重传请求消息报文发送给 传输通道的上一跳节点;如果在节点中没有找到对应的传输通道则丢弃该分片重传请求 消息报文; 当中间节点收到表明重组成功或失败的分片重传请求消息报文,则将该消息报文转发出 5 去后释放对应的分片传输通道
分片接收方行为 1 当分片接收方收到第一分片时,根据分片中的Datagramsiz和Datagramtag建立一条 分片传输通道,至此,分片发送方与分片接收方之间的分片传输通道建立完成;接收方在 收到第一分片时同时启动一个重组超时定时器,当定时器溢出时表明重组失败,丢弃已收 18
GB:/T30269.303一2018 到的分片并释放已经建立的分片传输通道; 采用数据流分片传输机制能有效保证分片按顺序到达接收方,接收方通过判断接收分片 的顺序就可以发现丢失的分片; 3 当中间节点收到表明重组成功或失败的分片重传请求消息报文,则将该消息报文转发出 去后释放对应的分片传输通道
数据流的分片传输过程如图27所示
-Frag(1 -Frag(2 -FFrag(m -Frag(n+1) -段Ht- Frag(n十2) 9 lRETRAFRREQINTERVAL "t3 -Frag(+2) -FRREO -Frag(n十3. -Frag(+3) -FRREsP(m Frg(m Fng(m+D) II"t息 Frg(m十2) FRREO RREom -FRREO(m Fg(十2 RETRAFRREOINTERVA -Frag(m十2) -FRRES( -Frg(m+3) Lastrag 重组成功- MAXRESS_TIMEoUT MAXRESS_TIMEoUT MAXRESS_TIMEoUTMAXRESS_TIMEOUT 说明: 分片发送方 M -中间Mesh节点; 分片接收方
图27基于数据流的分片选择性重传过程示例 分片发送方s将分片数据按顺序通过分片传输通道发送出去,分片经过传输通道中两个中间节点 的转发到达分片接收方,分片n和m在传输过程中丢失
当分片接收方在期待接收第月和第m分片 时,收到的分片编号为n十1和m十1,判定第"和第m分片丢失,因此向分片发送方发送针对分片和 分片m的重传请求,并在分片重传请求重传定时器超时前收到了相应的重传分片
当接收方收到了最 后一分片时,开始进行数据的重组,并通知分片发送方重组成功
分片发送方和中间节点在收到重组成 功消息报文后,分别释放针对该分片传输通道
d)最后一分片丢失处理 在数据流分片传输机制下,对分片丢失的判断依赖于成功接收到丢失分片之后分片,然而对于最后 -分片无法通过以上原则判定其是否丢失， 在数据流分片传输机制下,解决最后分片丢失的方法,与在分片独立路由传输机制中处理该问题的 方法一致
即在分片接收方得到首个分片后启动一个最后分片等待超时定时器,该定时的超时时间设 定为MAx_LFRAG_wAIT_TIME(单位ms),如果在该定时器溢出时仍然没有收到最后一分片,则认 为最后分片已经丢失,分片接收方开始构造并发送针对最后一分片的重传请求消息报文
数据流分片 传输机制下最后一分片丢失选择性重传过程如图28所示
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GB/T30269.303一2018 -Frag(1) Frag(2) MAx_LFRAG_WAIT_TIME -Lasfrag 卡 FRREQ(lastfrag" FRREQafrag oisaihe)- tRETRAFRREoINTERVAL FRREsP(lastag) FRRESP SP(lasfnag) RREQlastfrag) FRREo(laslfag) FRREQ(astfrag iRErRAFRREQINTERVAL 一TtSMiny" RRESP" SPlastrag) FRRESP(astfimag). 重组成功 MAxRESsTIME_oUTMAxRESs_TIME_oUTMAxRESs_TIME_oUT MAXRESsTIMEoUT 说明: 分片发送方 M 中间Mesh节点 -分片接收方
图28数据流机制下最后一分片丢失选择性重传过程示例 分片发送方发送的所有分片,只有最后一分片丢失
接收方在收到第一个分片时启动最后分片等 待超时定时器
由于最后分片丢失该定时器会溢出
在定时器溢出时分片接收方认定最后分片丢失， 向分片发送方发送最后分片的重传请求消息报文,并启动FRREQ消息报文重传定时器
发送方收到 请求消息报文后重传最后一分片,由于此次重传失败引起接收方的FRREQ消息报文重传定时器超时 当该定时器溢出后接收方再次发送重传请求,发送方收到请求后重传最后分片
此次接收方成功接收 到最后分片,开始重组数据并通知发送方重组成功
6.4.3头部压缩 6.4.3.1 概述 6.4.3给出了适配层头部压缩功能的描述,适用于网络层采用IPv6协议的情况下
头部压缩功能 分为IP头部压缩、UDP头部压缩和非压缩字段三部分
6.4.3.2IP报头字段编码 6.t32给出了适配层头部压缩功能的里报头字段编码的描述
P头部可压缩字段包括位源 地址前缀字段或者64位接口标识符字段,64位目的地址前缀字段或者6！位接口标识符字段、4位版本 字段,8位传输类别字段,20位流标签字段与8位下一头部字段
采用HC1压缩,使用8位HC1编码字段来对IP头部进行编码 被压缩IP头部可以表示为如图29所示
八位位组:l 可变 Hc1编码字段 非压缩字段 图29IHc1(通用压缩头部编码 20
GB:/T30269.303一2018 6.4.3.2.1I源地址字段和I目的地址字段编码 地址字段的压缩具有以下四种编码方式 Pl:(Prefixcarriedln-line)前缀需在链路上传输; aa b)PC;(PrefixCompressed)前缀被压缩 I:(InterlfacecarriedIn-line)接口标识需在链路上传输; d) IC;(InterfaceCompressed)接口标识被压缩
第0位和第1位决定IP源地址字段编码,如表5所示
表5第0位和第1位编码 第0位和第1位 P源地址字段编码 00 P1,l1 01 P1,IC 10 PC,ll 1l PC,IC 第2位和第3位决定IP目的地址字段编码,如表6所示
表6第2位和第3位编码 第2位和第3位 IP目的地址字段编码 00 P1,II 01 PI,I 10 PC,ll 1l PC,IC 6.4.3.2.2传输类别字段与流标签字段编码 第4位决定传输类别与流标签的编码.如表7所示
表7第4位编码 第4位 传输类别字段与流标签字段编码 都在非压缩字段 都为0 6.4.3.2.3下一头部字段编码 下一头部字段的编码由第5位和第6位两位决定,具体的编码如表8所示
21
GB/T30269.303一2018 表8第5位和第6位编码 第5位和第6位 下一头部字段编码 不压缩,8位下一头部在链路上传输 00 UDP 01 10o ICMP l TCP 6.4.3.2.4其他压缩编码 是否有Hc2其他报头压缩的编码字段由第了位这一位决定,具体的编码如表9所示 表9第7位编码 第7位 其他压缩编码 无其他头部压缩字段 HC1编码字段后则为一个报头压缩字段,下一报头类型由第5位和第6位决定 6.43.3UDP报头字段编码 6.4.3.3给出了适配层头部压缩功能的UDP报头字段编码的描述
Hc1的第5位和第6位允许压 缩IP报头的下一报头字段
HC2编码是HcUDP编码,并且只有当Hc1中的第5位和第6位表明 协议后续的IP报头是UDP才可用
HC2其他编码字段出现在HC1编码字段之后,Hc_UDP编码允许UDP报头可压缩字段包括 16位源端口字段、.16位目的端口字段和16位长度字段
UDP报头的16位校验和字段不压缩,完整 传输
采用Hc_UDP机制压缩,使用8位HC2编码字段来对UDP头部进行编码 被压缩UDP头部可以表示为如图30所示
Hc2编码字段的具体编码方式见6.4.3.3.1一6.4.3.3.3 预留第3位到第7位)
八位位组:l 可变 HC_UDP编码字段 所携带的紧随的字段 图30IHC_UDP(UDP通用压缩头部编码 6.4.3.3.1 UDP源端口号字段编码 第0位决定UDP源端口号字段的编码,如表10所示
表10第0位编码 第0位 UDP源端口号字段编码 不压缩,内嵌 压缩至4位 22
GB:/T30269.303一2018 6.4.3.3.2UDP目的端口号字段编码 第1位决定UDP目的端口号字段的编码,如表11所示
表11第1位编码 第1位 UDP目的端口号字段编码 不压缩在链路上传输 压缩至4位,压缩方式同源端口号字段 6.4.3.3.3UDP长度字段编码 第2位决定UDP长度字段的编码,如表12所示
表12第2位编码 第2位 UDP长度字段编码 不压缩,在链路上传输 压缩,通过P头部长度字段计算长度 6.4.3.4非压缩字段 6.4.3.4.1非压缩IP字段 编码机制允许IP头部压缩至不同的程度
只发送未压缩字段即可代替整个IP头部的发送
后续 的头部(在最初的IP头部中指定的下一头部)立即跟随P未压缩的字段
HC2其他编码字段出现在 HC1编码字段之后,IP头部非压缩字段出现在HC2之后,按照顺序包括完整保留下来,不被压缩的 8位跳数限制字段、未压缩的64位源地址前缀字段或者64位接口标识符字段、64位目的地址前缀字段 或者64位接口标识符字段、4位版本字段、8位传输类别字段、,20位流标签字段与8位下一头部字段
6.4.3.4.2非压缩IP字段与部分UDP字段 编码机制允许UDP头部压缩至不同的程度
只发送未压缩和部分压缩的字段即可代替整个UDP 头部的发送
未压缩或部分压缩字段在UDP头部中应跟随IP头部和任意与其串联的字段
任意的 UDP头部中的串联字段应呈现出相同的规则,按照顺序包括16位源端口字段,16位目的端口字段 16位长度字段和16位校验和字段
6.4.4确定性支持 当调度头类型说明值为01000011时,应支持确定性调度机制
当链路层采用时分多址机制和确定 性调度机制时,所有数据通信基于时隙的形式存在于调度周期中,并且将时隙、链路资源调度分配,调度 时隙包括发送时隙,接收时隙和空闲时隙
在适配层与链路层交互的过程中,对某些具有特殊的确定性 要求应用数据,需要在数据上标记确定性的特征
个长度为8的调度周期,相应的设备在每个时隙内执行相应的任务,如图31所示
对于节点2 时隙3是与节点4通信的发送时隙,时隙7是节点3与其通信的接收时隙,其他为空闲时隙
调度实体 不但规定了节点与节点通信的时隙,而且规定了节点与节点通信的信道,以节点2和节点4为例,节点 2应在第三个时隙采用规定的信道向节点4发送数据;同时,节点4为了能够接收到节点2的数据应与 23
GB/T30269.303一2018 节点2处于同一信道,而且需要打开自己的接收机 图31长度为8的调度周期示例 网络层 7.1概述 7.1.1网络层概述 网络层应提供相应的功能以保证适配层、媒体访问控制层的正确操作,并为应用层提供合适的服务 接口
网络层提供路由建立及维护,邻居发现,网络及设备维护等服务
7.1.2NLDE NLDE应提供一种数据服务,以允许在两个或更多个设备之间传输APDU的应用
这些设备本身 应位于同一网络
NLDE应提供以下服务 产生网络层的NPDU;应能通过为APS的协议数据单元增加适当的协议头来产生NPDU a b)拓扑指定的路由;应能发送一个NPDU给适当的设备,即通信的最终目的地或通信链中指向 最终目的地的下一跳节点; 安全;保证传输的真实性和保密性
7.1.3NLME NLME应提供管理服务以使应用与协议栈相互作用
NLME应提供以下服务 配置新设备;为所需的操作配置足够的协议栈,配置选项包括启动网络协调器或让一个已存在 a 的网络加人: b 建立新网络;
加人、重新加人和离开网络,以及网络协调器或路由器请求节点离开网络 d 分配地址;网络协调器和路由器给新加人网络的节点分配地址; e 邻居发现:发现、记录和报告关于节点一跳范围内邻居节点的设备信息; 路由发现:发现并记录通过网络的路径,借此可有效转发消息报文; 接收控制:节点能具有控制接收机何时工作以及工作多长时间,从而使MAC子层能进行同步 8 或直接接收; h)路由:使用不同的路由机制在网络中高效地交换数据,例如单播、广播,多播或多对一传播
7.2服务规范 7.2.1概述 网络层提供两种服务,即网络层数据服务和网络层管理服务,这两种服务通过两个SAP进行访问
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GB:/T30269.303一2018 前者可经NLDESAP访问,后者可经NLME-SAP访问
这两种服务在应用层与适配层间经MCPs SAP和MLMESAP接口提供接口
除这些外部接口外,在NLME和NLDE间还隐含一种接口,允许 NLME使用网络层数据服务
网络层参考模型如图32所示
邻近高层实体 NLDE-SAP NLME-SAP 网络层管理实体 网络层数据实体 (NLME) NLDE 网络层信息库 NWKIB 适配层 MCPs-sAP ML.ME-SAP” 媒体访问控制(MAc)子层实体 图32网络层参考模型 7.2.2数据服务 7.2.2.1 原语 NLDESAP支持在对等的应用实体之间传送APDUs
表13列出了NLDESAP支持的原语
表13NLDE-SAP原语 请求 NL.DEsAP原语 指示 证实 NLDE-DATA 7.2.2.2 7.2.2.3 7.2.2.2NLDE-DATA. .request 7.2.2.2.1 服务原语的语义 本原语请求从本地APS实体传送一个NSDU到一个或不止一个对等的APS实体 本原语的语义如下 NLDE-DATA.r .request DstAddrMode DstAddr， NsduLe .ength Nsdu NsduHandle， Radius， NonmemberRadius DiscoverRoute SecurityEnable, 25
GB/T30269.303一2018 IsAlarm SymLinkFlag" StableRouterFlag 表14给出了NLDE-DATA.reques原语的参数 表14NL.DE-DATA.request参数 名称 类型 有效范围 描述 通过DtAdar参数提供的目的地址类型;这可 能取以下两值之一; DstAddrMode 0x01或0x02 0x01:16位多播地址 整型 0x02;节点的16位网络地址或者一个16位广 播地址 DstAdd 16位短地址 0x00000xFFFF 目的地址 于 组成要传送的NsU的八位位组数
考虑到网络层 小 aMaxMACFrame" Sizenwk-G cMinHeade 不使用扩展的寻址模式,这已被GB/T15629.15 Nsdulength 整型 r(Overhead十nwkcMAC aMaxMACFrameSize 限定所修改
2010中的" FrameOverhead 这使得头闲置的部分被用于有效载荷 Nsdu 八位位组集 组成要传送的NSDU的八位位组集 要通过网络层实体发送的与NSDU相关联的 0x000xff NsduHandle 整型 包M Radius 无符号整型 0x00~0xfr 允许通过网络传输的距离,以跳数为单位 DiscoverRoute参数允许用于控制传输该顿的 路由发现操作 Discover-Route 整型 0x000x01 0x00;禁用路由发现 1启用路由发现 0x01 多插帜将通过非组成员的节点转发的距离,以 整型 0x000x07 Nonmember-Radius 跳数为单位;0x07视为无穷 SeeurityEnable参数允许用于启用当前的网 络层 安全处理，如果安全级别在NB中的 NwkSecuritylL.eve属性为0,即为无安全处理机 TRUE或FAL.SE Security-Enable 布尔型 制,则将这一参数忽略;否则,TRUE表示将进 行应用安全级指定的安全处理,FALSE表示将 不会进行安全处理 Aam参数可用于对邻近高层传来的数据单 IsAlarm 布尔型 TRUE或FALSE 元启用报警机制 StableRouteFag用于标识稳定路由选项，当 StableRouterFlag设置为true时,表示请求 StableRouterFlag 布尔型 TRUE或FAL.sE 条稳定的路由;StableRouterFlag设置为false 时表示请求一条普通的路由 SymLinkFag允许启用对称路由发现操作,当 symlinkFla设置为true时表示为请求一条 Syml.inkFlag 布尔型 TRUE或FAL.SE 对称的路由,当symLinkFlag设置为alse时表 示为请求一条非对称路由 26
GB:/T30269.303一2018 7.2.2.2.2产生条件 当把NSDU传送给对等的APS实体时,本原语由本地的APS实体产生
7.2.2.2.3收后效果 如果本原语被当前没有关联的节点接收,该节点的网络层将发出一个状态为INVALID REQUEST的NLDE-DATA.confirm原语
在收到本原语时,构造一个NPDU,以发送所提供NsDU
如果在处理期间,NLDE在传输NSDU 之前发出了NLDE-DATA.confirm原语,则中止所有的进一步处理
在构造新的NPDU时,网络层帆 头部的目的地址字段将设置为DstAddr参数提供的值，且源地址字段值设置为该节点MACPIB中的 macShortAddress的值
网络层帧头部帧控制字段所发现的路由子字段将设置为DiscoverRoute参数 提供的值
如果所提供的Radiu参数值不为零,那么网络层颚头部的半径字段就设置为Radius参数 的值
如果Radiu参数值为零,就设置为网络层NB中nwkMaxDepth属性值的两倍
网络层将为顿 产生一个序列号，且帧的网络层头部的序列号字段将设置为这个序列号的值,见GB/T30269.301 网络层航头部的多播标志字段将根据DtAddMode参数的值设置
如果DtAd 2014的6.3.2.6
drMode参数值为0x01,则网络层赖头部将包含一个多播控制字段,该字段设置如下 如果该节点是D:tAddr参数所指定的组的 个成员,则将该字段设置为0x01; a 杏则.将该字段设置为0x0r b 非成员半径和最大非成员半径字段将设置为NonmemberRadiu、参数的值
c 旦构造了NPDU,如果网络服务数据单元(NsDU)是单播的,则见GB/T30269.301一2014的 6.6.3.4中所述的过程为其选路;如果NSDU是广播的,则按照GB/T30269.3012014的6.6.5中所述 的过程选路;如果NsDU是多播的,则参见GB/T30269.301一2014的6.6.6.3中所述的过程选路
当 选路过程指定要发送NsDU时,可以通过发出MCPSs-DATA.request原语来完成,且SrcAddrMode和 DstAddrMode参数均设置为0x02,表示使用16位的网络地址
srePanld和DstPanld参数都可设置 为MAcPIB的maePanld的当前值
SrcAddr参数将设置为MAcPIB的macShortAdd值
DstAddr参数的值是下一跳的地址,由选路过程确定
如果消息报文是单播的,则TxOption、参数的 0位应设置为1,表示需要确认回复
在接收到MCPs-DATA.confirm原语时,NLDE发出NLDE DATA.confirm原语,状态值等于从MAC子层收到的状态值
如果NSDU包括了报警信息,则应将IsAlarm字段设置为TRUE 7.2.2.3NLDE-DATA.confirm 7.2.2.3.1服务原语的语义 本原语证实请求从本地APS实体传送NSDU到对等应用支持子层子层实体的结果
本原语的语义如下: NLDE-DATA.confirm Status， NsduHandle" TxTime 表15给出了NLDE-DATA.confirm原语的参数
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信息技术传感器网络第303部分：基于IP的无线传感器网络网络层规范GB/T30269.303-2018
随着物联网技术的快速发展，传感器技术成为物联网的重要组成部分之一。而传感器网络是连接物理世界和数字世界的桥梁，其在实时监测、数据采集和控制等方面有着广泛的应用。 作为传感器网络的重要组成部分，无线传感器网络（WSN）在最近几年也得到了广泛的研究和应用。其中，基于IP的无线传感器网络是WSN的一种重要形式，它利用IP协议来完成网络层的通信和管理。 为了保证基于IP的无线传感器网络的正常运行，我国发布了《信息技术传感器网络第303部分：基于IP的无线传感器网络网络层规范GB/T30269.303-2018》标准，对该网络的通信、数据传输和安全性等方面做了详细规定。 该标准主要包括以下方面内容： 1. 网络层协议：该标准规定了基于IP的WSN所使用的网络层协议，包括IPv6、UDP和RPL协议等。其中，IPv6作为网络层协议，为无线传感器节点提供了全球唯一的地址，保证了节点之间的通信；UDP协议则为节点之间提供了可靠的数据传输方式；RPL协议则是用来实现WSN中节点的路由选择和组网管理。 2. 数据包格式：该标准还规定了基于IP的无线传感器网络数据包的格式，包括数据包头、数据负载和数据包尾部等部分。这有助于节点之间进行数据交换和通信。 3. 安全机制：该标准在网络层也设置了安全机制，以保证数据在传输过程中的安全性和完整性。其中，对于数据的加密和身份验证等方面提出了明确的要求和建议。 4. QoS保障：该标准还规定了基于IP的无线传感器网络的服务质量（QoS）保障机制，以保证网络的高效率和优质服务。 总之，《信息技术传感器网络第303部分：基于IP的无线传感器网络网络层规范GB/T30269.303-2018》标准为基于IP的无线传感器网络的发展奠定了坚实的基础，对其在物联网领域的应用和推广具有重要意义。
