1. Problem Statement (问题陈述)

6LoWPAN 由符合 IEEE 802.15.4 标准 [IEEE802.15.4] 的设备组成. 大多数 LoWPAN 设备的特点是低带宽, 短距离, 稀缺的内存容量, 有限的处理能力以及廉价硬件的其他属性. 参与 LoWPAN 的节点特性被假定为 6LoWPAN 问题陈述 [RFC4919] 中描述的那些, 以及 IPv6 over IEEE 802.15.4 文档 [RFC4944] 中描述的那些, 该文档已指定如何在 IEEE 802.15.4 和类似网络上承载 IPv6 数据包. 虽然 IEEE 802.15.4 区分了两种类型的设备, 称为全功能设备 (Full-Function Devices, FFD) 和简化功能设备 (Reduced-Function Devices, RFD), 但这种区分是基于媒体访问控制 (Medium Access Control, MAC) 层的某些功能, 而这些功能并不总是在使用中. 因此, 本文档中不做此区分. 尽管如此, 某些 6LoWPAN 节点可能仅限于主机 (host) 的角色, 而其他 6LoWPAN 节点可能参与路由. 这种主机/路由器的区分可以与设备的处理和存储能力以及可用电源相关联, 其方式类似于 RFD 和 FFD 的概念.

IEEE 802.15.4 网络支持星型和网状拓扑. 然而, IEEE 802.15.4 标准和 6LoWPAN 格式规范 ([RFC4944]) 都没有定义如何获得和维护网状拓扑. 因此, 6LoWPAN 的形成和多跳路由可以在 IP 层之下（适配层 (Adaptation Layer) 或逻辑链路控制 (Logical Link Control, LLC)）或 IP 层得到支持. (请注意, 在 IETF 中, 术语 "routing" 通常但并非总是 [RFC5556] 专指 IP 层的路径形成和转发. 在本文档中, 我们通过术语 "route-over" 和 "mesh-under" 来区分执行这些服务的层. 请参见第 2 节和第 3 节.) 在各个 IETF 工作组中已经开发了许多 IP 路由协议. 然而, 这些现有的路由协议可能无法满足 6LoWPAN 中多跳路由的需求, 原因如下:

o 6LoWPAN 节点具有特殊的类型和角色, 例如从一次电池获取电力的节点, 电力充足的节点, 市电供电的高性能网关 (gateway), 数据聚合器 (data aggregator) 等. 6LoWPAN 路由协议应该支持多种设备类型和角色.

o 与高性能或非电池供电的网络相比, LoWPAN 适用更严格的要求. 6LoWPAN 节点的特点是内存容量小, 处理能力低, 并且依靠一次性不可充电电池提供的非常有限的电力运行（典型配置是几 KB 的 RAM, 几十 KB 的 ROM/闪存, 以及几 MHz 的 CPU）. 节点的生命周期通常由其电池的生命周期定义.

o 在 LoWPAN 中处理休眠节点 (sleeping node) 非常关键, 比传统的自组织网络 (ad hoc network) 更为重要. LoWPAN 节点可能大部分时间处于休眠模式. 利用适当的传输时机对于高效的数据包转发非常重要.

o 6LoWPAN 中的路由可能会转化为一个比高性能网络中的路由更简单的问题. LoWPAN 可能是中转网络 (transit network) 或存根网络 (stub network). 在假设 LoWPAN 永远不是中转网络的情况下（如 [RFC4944] 所暗示的）, 路由协议可能会被大幅简化. 本文档将重点关注存根网络的需求. 额外的需求可能适用于中转网络.

o 6LoWPAN 中的路由可能会转化为一个比高性能网络中的路由更困难的问题. LoWPAN 中的路由需要功率优化, 在有损环境中稳定运行等. 这些需求不容易同时满足 [ROLL-PROTOCOLS].

这些特性为 LoWPAN 内的路由设计带来了新的挑战.

6LoWPAN 问题陈述 [RFC4919] 简要提到了路由协议的四个需求:

(a) 数据包的低开销 (low overhead on data packets)

(b) 路由的低开销 (low routing overhead)

(d) 支持休眠节点（考虑电池节省）(support for sleeping nodes)

这四个高层次的需求描述了 6LoWPAN 路由的基本需求. 基于 6LoWPAN 的基本特性, 本文档提出了更详细的路由需求, 这些需求可以导致进一步的分析和协议设计.

考虑到上述问题, 必须定义详细的 6LoWPAN 路由需求. 应用程序特定的功能会影响 6LoWPAN 路由需求和相应解决方案的设计. 然而, 各种应用程序可以通过类似的技术特性进行分类, 尽管相关的详细需求可能有所不同（例如, 家庭照明系统中的几十个节点需要适合该系统应用的可扩展性, 而高速公路基础设施系统中的数百万个节点也需要适当的可扩展性）.

本路由需求文档阐述了 6LoWPAN 应用程序的一般路由需求, 为不同的路由情况提供示例. 它并不意味着单一的路由解决方案将适用于所有 6LoWPAN 应用程序, 也不需要不同的路由协议同时运行.