移动IPv6为ZigBee

25月2016日

产品经理Josh mickolio，RF，Digi-Key看ZigBee IPv6迁移和一些相关的优点。

随着数十亿的传感器和设备连接到互联网的前景，世界已经用完了数字。这些数字是旧的IPv4地址，目前允许设备连接到互联网，但是物联网，一个新的方案已经出台。

IPv6的地址空间扩展允许单个传感器节点可以直接连接到互联网，但这也需要显着变化的无线网络，以前使用的网关控制访问的节点。

ZigBee的基础

ZigBee是一种最常见的无线网络协议，并经过数年的讨论，一个版本的ZigBee网状网络标准，支持新的IPv6互联网协议已经启动。这已经要求在网络层中的软件的显着的变化，包括更多的安全性的节点。

ZigBee是一种基于IPv6的全IP无线网状网络解决方案的第一个开放的标准，提供无缝的互联网连接来控制低功耗、低成本的设备，驱动物联网（IOT），特别是在家庭自动化和智能电网的应用。

网格的能力是ZigBee标准的重要组成部分，它允许节点互相连接，扩大网络而不是通过一个单点如接入点，虽然一个网关设备需要连接到其他网络。这使得ZigBee容易扩展为物联网和机器对机器（M2M）的应用优势。关键的变化是，不像ZigBee ZigBee网络的今天，不一定需要网关设备连接到互联网和其他设备也可以潜在地访问节点。

新的标准将不同设备的几十到一个控制网络和设计支持ZigBee智能能源即将修订（2版），以ZigBee技术为其他频段，不只是无证2.4GHz频段。这支持巧实力电网，电力和水的效用和M2M应用，开放的芯片和系统开发商一个巨大的机会。

ZigBee技术条件

ZigBee IP规范增加了网络和安全层和应用框架，现有的IEEE 802.15.4标准提供更多的可扩展的架构，提供端到端的IPv6网络，没有中间网关需要一个物联网奠定基础。它使用现有的标准的Internet协议，如6LoWPAN，PANA，RPL，TCP，UDP协议和证明，使用128bit的AES加密和公钥基础设施的端到端的安全。

另一个显著的变化是在全球运行在2.4GHz频段根据IEEE 802.15.4标准，它也支持区域运营在915MHz频段对于美国、日本和欧洲的868MHz 920MHz。250Kb/s的原始数据吞吐率可以达到16通道2.4GHz，为今天的ZigBee网络一样，但40kbs可能在915MHz通过10个频道和1频道20kbs在868MHz，虽然它是重要的这是减半的每一跳邻节点如果通过使用网格的能力。传输距离从50到200米，取决于输出功率和环境特性。再加上低功耗的要求，这使得ZigBee IP适合传感器数据和控制应用的低数据率。

因为没有必要为网络上的网关，新的ZigBee IP协议来支持更复杂的发现机制等全方位应用确认。设备现在可以在网络中的任何地方，并与其他网络上的设备配对，所以发现，身份验证和配对层是显着更复杂，需要这一完整的应用程序的确认，以前在网关处理。

多个星型拓扑结构

新标准还支持多个星形拓扑结构间的个人区域网（PAN）通信的ZigBee网络又可以以多种方式设置。这意味着支持单播和多投传输选项也需要。

好消息是，有新一代的硅被传递，利用更先进的工艺技术与整合提供更高的性能（如AES加密引擎）与低功耗。这将使ZigBee IP系统的下一代。

ZigBee IP网络是由几种类型的设备：ZigBee IP协调员，ZigBee和ZigBee IP主机IP路由器。协管员控制网络的形成与安全。路由器扩展了网络的范围。主机执行特定的检测或控制功能。制造商经常制造设备，执行多种功能，例如一个可编程的通信温控器还可以路由消息到其他的网络。

图1说明了一个例子ZigBee IP拓扑结构包括一个协调器，一个控制网络访问的边界路由器的路由设备，五，两端设备创建一个控制网络。在智能家庭中的一个例子网络，协调器可以是一个可编程的通信温控器与先进的支持，在家里显示。设备如智能插头、温控器和智能设备可以被配置为路由设备。简单的设备，如智能设备和温度传感器，可以终端设备。

图1：例ZigBee IP拓扑

ZigBee IP规范是一个分层结构建造的，因此是适合在802.15.4的家庭任何链路层。ZigBee IP集成技术，如6LoWPAN和RPL，优化网格和无线传感器网络路由协议。这种混合技术的结果是一个非常适合扩展的IP网络的IEEE 802.15.4 MAC / PHY技术解决方案。

干扰将是一个基于IPv6的系统更加分散，在2.4GHz频段如蓝牙和WiFi与其他网络的工作日益重要的挑战。由于ZigBee IP产品已经获得16分的能力，5MHz的信道，在2.4GHz频段，频段管理可以用来避免干扰。

当设备被添加到网络，或者更可能的是，当一个设备被添加到网络，或者更可能的时候，使用自适应软件来监视链路的质量，如果需要的话，可以跳到一个新的波段上。这也有助于保持更高的功率消耗，不需要在链路克服干扰。

将ZigBee IP和IPv6将开放市场的低成本集成器件，可能是芯如Atmel公司的AVR的客户端系统，以及高度集成的单芯片实现控制器和更复杂的客户，还可以管理网络中的部分。这将需要修改的MAC，物理层和网络层的设备可能还需要旋转的硅在未来12至18个月。钛和硅实验室目前正在进行互操作性测试ZigBee IP系统供应单位。

结论

简单的移动IPv6寻址方案是将ZigBee IP开始。扩大ZigBee的授权过程的可扩展性，再加上增加安全和额外的网络拓扑结构，使设备可以很容易地添加到网络和保护。虽然以前的网关已经保护了终端设备的攻击，现在，安全性可以通过一个完整的测试和强大的框架来实现。

结合ZigBee IP附加元件和智能能源配置，IPv6的基础设施将提供一个可扩展的、强大的网络，可以用来连接，将成为物联网的一部分，在下一个十年的数十亿新设备。