許多專家預測，傳感器和執行器等智能對象網絡在節點數量方面的增長速度將遠快于以 IT 為中心的網絡。顯然，我們在 Wi-Fi 中為以計算機為中心的家庭數據網絡制定了事實上的標準，并且也有可以傳輸計算機數據的電力線、電纜和電話線網絡。缺少的是具有輕量級協議的成本低得多的網絡，可以在從洗衣機到恒溫器到音樂播放器等娛樂設備的各種設備中實施。

　　現在看來，業界正朝著 6LoWPAN（低功率無線個人區域網絡上的 IPv6）協議發展，作為公司和行業組織（例如 IPSO（智能對象互聯網協議）聯盟）支持該技術的網絡標準。使嵌入式處理節點可以通過 Internet 直接訪問。雖然在廣泛部署之前有一些問題需要解決，但設計團隊現在可以開始使用現成的微控制器 （MCU） 和軟件堆棧來開發基于 6LoWPAN 的產品。

　　IEEE 802.15.4 網絡

　　ZigBee 無線網絡已準備好用于家庭自動化，盡管它在商業和工業應用中取得了更大的成功。ZigBee 依賴于 IEEE 802.15.4 標準，該標準定義了可以在 sub-1-GHz 或 2.4-GHz 頻段運行的無線網狀網絡。術語網格意味著網絡上的所有節點不必與中央接入點直接接觸或在其范圍內。網絡上的每個設備都充當轉發器，重新傳輸數據包。

　　然而，802.15.4 標準只定義了位于網絡堆棧底部的物理層和媒體訪問層。它不包括網絡協議或更高級別特征的定義，這些特征可能包括特定于應用程序的元素，例如用于管理 HVAC 系統和恒溫器的應用程序層協議。

　　ZigBee 社區在 802.15.4 之上添加了自己的協議層。此外，ZigBee 中現在還針對特定類型的應用（例如 HAVC 控制）制定了標準。但 ZigBee 不會將網絡節點直接暴露給 Internet。您當然可以將 ZigBee 網絡橋接到數據網絡，并允許通過 Internet 進行遠程訪問。但這種支持并不是 ZigBee 所固有的。

　　6LoWPAN 的努力植根于向任何需要的設備證明基于 IPv6 的全球唯一 IP 地址，從而使智能對象能夠直接連接到 Internet。十年前，許多人擔心我們會用完計算機的 32 位 IPv4 地址，當然 IPv4 永遠不會支持連接智能對象的預期沖擊。IPv6 使用 128 位地址字段，可以支持 3.4x10 38 個唯一設備。IPv6 和 6LoWPAN 對于將日常設備連接到 Internet 至關重要。

　　6LoWPAN 協議設計用于 802.15.4 網絡之上，這是近期的主要使用模式。肯定會有將 6LoWPAN 和 ZigBee 集成在一起的實現。谷歌正在開發一個更簡單的低于 1GHz 頻段的網狀網絡，它可能會在開源基礎上提供，作為其 Android@Home 計劃的一部分。據推測，6LoWPAN 將是該 Google 網絡的首選協議。

　　6LoWPAN 入門

　　有現成的 MCU 和軟件堆棧可支持 802.15.4 網絡的 6LoWPAN 開發。例如，德州儀器（TI） 最近發布了一些 IC，這些 IC 被歸類為集成了基于 MPS430 的 MCU 和無線收發器的片上系統產品。CC430F5137 _和CC430F6137（圖 1）都包括一個 16 位 MPS430 內核、32 KB 閃存、4 KB RAM、一個 12 位 A/D 轉換器、用于安全的 AES-128 加密引擎和其他各種外圍設備。圖 1 描述了架構。CC430F6137 將 LCD 驅動器添加到外設組合中。TI 提供由 Sensinode 開發的稱為 NanoStack 的 6LoWPAN 堆棧。

　　圖 1：Texas Instruments 的 CC430F5137 和 CC430F6137 IC 將基于 MPS430 的 MCU 與低于 1GHz 的 802.15.4 收發器相結合，后者增加了 LCD 驅動器。

　　這兩款 TI IC 都集成了一個收發器，本質上是CC1101 sub-1GHz 收發器，該公司也將其作為獨立 IC 銷售。收發器包括一個 CPU 接口、數據包處理器、調制解調器和合成器。該收發器可在 315、433、868 和 915 MHz 頻段運行，使其可用于世界上大多數國家的 ISM（工業、科學和醫療）分配頻譜。

　　Atmel 是另一家支持 6LoWPAN 的供應商。ATMEGA128RFA1系列的 IC 結合了 8 位 AVR 系列 MCU、128 KB 閃存和 2.4 GHz 頻帶 802.15.4 收發器。該公司擁有自己的 6LoWPAN 堆棧，稱為 RUM（MAC 下的路由）。此外，Atmel 還提供 ATAVR128RFA1-EK1 開發套件，您可以使用它來試驗基于 802.15.4 的設計。該套件包括一對基于 ATMEGA128RFA1 MCU 的板。Digi-Key 還提供專注于 ATMEGA128RFA1 無線 MCU 的產品培訓模塊，設計人員可以查看該模塊以了解 IC 的全部功能。

　　恩智浦半導體不僅提供支持 6LoWPAN 的產品，還在 2011 年 10 月 12 日舉行的名為“物聯網”的 IPSO 聯盟活動中提供了該技術的公開演示。演示包括控制支持 6LoWPAN 的燈和電源的 Android 和 iPad 平板電腦插座以及基于 6LoWPAN 的專用顯示和控制面板。

　　恩智浦目前通過JN5148 IC支持 6LoWPAN，該 IC集成了 32 位 RISC 處理器和 2.4-GHz 無線電（圖 2）。該公司有一個名為 JenNet-IP 的基于 6LoWPAN 的軟件堆棧，它為基本的 6LoWPAN 協議添加了一些管理功能。

　　圖 2：NXP 在 JN5148 無線 MCU 中集成了一個 2.4GHz 收發器，并通過其 JenNet-IP 軟件堆棧提供 6LoWPAN 支持。

　　在許多錯誤的開始之后，也許 6LoWPAN 可以真正推動家庭自動化網絡向前發展。該技術當然可以為消費者提供便利。通過對 HAVC 系統、照明、主要電器和其他設備的程序控制，它可以實現真正的節能。此外，還有一長串對該領域感興趣的大公司，包括這里提到的那些以及 IPSO 聯盟成員的深厚名冊。而谷歌的興趣冷冷地推動了事情的發展。對于嵌入式設計團隊來說，最好的消息是啟動基于 6LoWPAN 的設計所需的工具現在就在這里，并且可以通過軟件支持輕松獲得。