ICS35.110

CCSL79

團體標準

T/ZKJXXxxxx-2021

基于位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡編址尋址

LocationinformationmappingbasedIPv6networkaddressingandrouting

framework

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施

中關村空間信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

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基于位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡編址尋址

1范圍

本文件規(guī)定了基于位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡編址尋址，定義了位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡組網(wǎng)與

通信方式與過程。

本文件適用于基于位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡編址尋址，從而實現(xiàn)無線自組織網(wǎng)絡。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用

文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB/T2260中華人民共和國行政區(qū)劃代碼

GB/T10114縣以下行政區(qū)劃代碼編制規(guī)則

GB/T18521地名分類與類別代碼編制規(guī)則

GB/T39409北斗網(wǎng)格位置碼

YD/T1442IPv6網(wǎng)絡技術(shù)要求—地址、過渡及服務質(zhì)量

3術(shù)語、定義和縮略語

3.1術(shù)語和定義

YD/T1442確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1.1

IPv6地址IPv6address

IPv6協(xié)議使用的地址，用于標識IPv6網(wǎng)絡接口，長度為128比特。

注：類別上可分為單播地址、任播地址和組播地址等。

3.1.2

IPv6全球單播地址IPv6globalunicastaddress

全球單播地址等效于公用IPv4地址。可在IPv6網(wǎng)絡中進行全局路由和訪問。全球單播地址的作用

域（即一個IPv6網(wǎng)絡區(qū)域，該地址在其中是唯一、可尋址的）是整個IPv6互聯(lián)網(wǎng)。

3.1.3

鏈路本地地址link-localaddress

前10比特前綴為1111111010的IPv6地址為鏈路本地地址，節(jié)點使用鏈路本地地址與同一個鏈

路上的相鄰節(jié)點進行通信。

3.1.4

IPv6網(wǎng)絡前綴IPv6networkprefix

IPv6地址中的高64比特部分，包含路由前綴和用戶子網(wǎng)標識。

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3.1.5

IPv6無狀態(tài)地址自動分配(IPv6SLAAC)

IPv6網(wǎng)絡中使用RS/RA交互地址前綴，根據(jù)前綴和接口標識自動生成地址。

3.1.6

IPv6動態(tài)地址分配協(xié)議DHCPv6

主機通過動態(tài)地址分配協(xié)議和服務器獲取IPv6地址和其它網(wǎng)絡參數(shù)的交互過程。

3.2符號、代號和縮略語

下列縮略語適用于本文件：

IPv6：網(wǎng)際協(xié)議版本6（InternetProtocolVersion6）

RA：路由器通告（RouterAdvertisement）

RS：路由器請求（RouterSolicitation）

SLLAC：無狀態(tài)地址自動分配（Statelessaddressautoconfiguration）

DHCP：動態(tài)主機設置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocol）

MLD：組播偵聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議（MulticastListenerDiscovery）

4總體框架

4.1位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡系統(tǒng)架構(gòu)

位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡系統(tǒng)如圖3所示。對于端系統(tǒng)而言，位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡不會改

變通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包收發(fā)基本系統(tǒng)，對于管理子系統(tǒng)而言，增加了基于位置進行編址的方法，對

于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)而言，增加了基于位置進行尋址的方法。

位置信息映射系統(tǒng)由以下四個組成部分構(gòu)成：位置信息獲取子系統(tǒng)，針對不同的使用場景，獲

取地理坐標下的位置信息或語義位置信息，實現(xiàn)量化表示；位置信息編碼，則是為了滿足IPv6地址

的使用限制，將位置信息進行編碼、壓縮的方法規(guī)范；位置編址子系統(tǒng)，將根據(jù)需求的不同，映射

為IPv6單播地址，或組播地址；在映射完成后，通過位置尋址子系統(tǒng)，實現(xiàn)位置信息映射的IPv6網(wǎng)

絡通訊。

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位置尋址子系統(tǒng)路由子系統(tǒng)

位置編址子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

位置信息編碼子系統(tǒng)數(shù)據(jù)包收發(fā)子系統(tǒng)

位置信息獲取子系統(tǒng)

圖1基于位置信息映射編址尋址的IPv6網(wǎng)絡系統(tǒng)框架

4.2位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡

具有相同的位置編碼與映射算法、保持連通的IPv6網(wǎng)絡，就形成了一個位置信息映射的IPv6網(wǎng)

絡。處在同一個位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡設備，可以使用基于位置的編址、尋址和路由，

如圖2所示。

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圖2位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡

4.3用戶終端接入過程

用戶終端接入過程如圖3所示：網(wǎng)絡設備獲得位置信息后，對位置信息進行編碼，并將位置編

碼映射到IPv6地址中，利用基于位置的路由，實現(xiàn)各個物聯(lián)網(wǎng)主體之間的通信。

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獲取位置信息

位置信息編碼

編碼映射為IPv6單播地址編碼映射為IPv6組播地址

位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡通訊

圖3用戶接入位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡過程

5位置信息編碼與IPv6編址

5.1位置信息獲取和內(nèi)容要求

位置信息可以從固定配置得來，也可以通過外部設備獲得：

a)客戶端按照有狀態(tài)地址分配方式獲取IP地址的過程中，從DHCP服務器獲取目標設備的位置信

息；

b)客戶端按照無狀態(tài)地址分配方式獲取IP地址的過程中，從網(wǎng)關服務器獲取目標設備的位置信

息。

示例1：攜帶定位模塊客戶端直接從定位模塊獲取位置信息，繼續(xù)后續(xù)處理。

示例2：未攜帶定位模塊的客戶端，使用IPv6網(wǎng)絡的網(wǎng)絡服務器或設備等獲得位置信息。

目標設備的位置信息可包括：經(jīng)度（Latitude）信息、緯度（Longitude）信息和高度（Altitude）

信息，也可為除經(jīng)度信息、緯度信息和高度信息之外的其它信息。位置信息的精度與所使用的底層網(wǎng)

絡類型和應用類型有關，針對不同的底層網(wǎng)絡類型，建議位置信息精度如表1所示。

表1不同底層網(wǎng)絡的建議位置信息精度

底層網(wǎng)絡類型對應要求的位置精度范圍

WIFI10米級別或更高精度

藍牙米級別或更高精度

LoRa100米級別或更高精度

具體的示例如附錄1所示。

5.2位置信息的編碼

5.2.1編碼算法一般要求

物聯(lián)網(wǎng)設備在獲取位置信息后，需要對位置信息進行編碼。在同一個位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡內(nèi)

部，必須保持位置信息編碼方法的一致性。

位置信息編碼由位置原始數(shù)據(jù)、位置編碼算法、必要的其他參數(shù)來定義。在一個位置信息映射的

IPv6網(wǎng)絡內(nèi)部，需要保證所有這三者的一致性。位置原始數(shù)據(jù)可以是二維的經(jīng)緯度，也可以是三維的

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經(jīng)度、緯度、高度數(shù)據(jù)。在室內(nèi)時，也可以選擇由其他坐標系規(guī)定的位置原始數(shù)據(jù)，以另外的坐標點為

原點的編碼方式。通常而言，經(jīng)緯度一般用于室外位置描述中，而以某個坐標原點為原點則用于室內(nèi)位

置描述中。位置原始數(shù)據(jù)也可以是具有語義或區(qū)劃含義的位置信息。

位置編碼算法定義了將位置原始數(shù)據(jù)編碼為位置編碼的過程。位置編碼算法由其他的標準另行定

義，在位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡中，必須保證所使用的位置編碼算法的一致性。

必要的其他參數(shù)用于規(guī)定編碼精度、編碼算法參數(shù)等其他一系列需要事先約定的信息。在位置信息

映射的IPv6網(wǎng)絡中，必須保證所使用的參數(shù)都是相同的。

位置信息編碼將針對不同的應用場景，分別進行相應的編碼，具體的編碼方案由針對性的后續(xù)標準

來進行約定。映射為IPv6全球單播地址時，位置信息編碼長度不應當多于64比特。

5.2.2經(jīng)緯度信息編碼

對于經(jīng)緯度點位置編碼體系，應符合GB/T39409等標準的規(guī)定。在使用時，可以根據(jù)使用場景進

行壓縮。

5.2.3語義位置信息編碼

針對語義位置信息，應符合國家標準GB/T2260、GB/T10114、GB/T18521制定。

5.3位置信息映射的IPv6單播地址

5.3.1映射方法一般要求

位置編碼映射到IPv6單播地址的方案，由映射位置、映射算法、映射參數(shù)來唯一指定。在同一個

位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡中，必須保證這三者都是相同的。

對于不同的IPv6單播地址，位置編碼映射到IPv6單播地址的位置可以有所不同。位置編碼可以映

射到IPv6地址的任何一個部分，建議位置編碼或者映射到前64比特還是后64比特的某一部分。除非

特別要求，不建議將位置編碼跨越前64比特和后64比特。將位置信息編碼映射到后64比特的接口標

識中時，必須保證留有至少8比特的值用于產(chǎn)生隨機性，例如，用后64比特中的前56比特作為位置信

息編碼，最后8比特為隨機值。

在同一個位置編碼映射的IPv6網(wǎng)絡中，必須使用相同的映射參數(shù)。映射參數(shù)包括但不限于：映射

的長度、映射算法所使用的參數(shù)如填充數(shù)據(jù)、密鑰等。

在同一個位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡中，必須保證所使用的映射位置、映射算法、映射參數(shù)全部相

同。

5.3.2面向唯一本地地址的映射

對于使用位置信息進行路由，可將位置信息編碼映射到唯一本地地址ULA（UniqueLocalUnicast，

ULA）的子網(wǎng)前綴中。唯一本地地址為fc00::/7，第8比特為L比特，設置為1說明是本地指定的，位

置編碼可以映射到之后的56比特中。如圖3所示。

1111110L

位置標識（56比特）

接口標識（InterfaceID，64比特）

圖4位置信息映射到唯一本地地址中

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5.3.3映射算法的安全建議

位置編碼的映射算法定義了如何將位置編碼映射到IPv6地址中的方法。建議對于沒有外在安全風

險的私有網(wǎng)絡，可以將位置編碼直接嵌入到IPv6地址中。對于有安全風險的公網(wǎng)，建議采取加密處理，

以避免位置信息泄露。加密算法可以是國家標準推薦使用的加密算法。如果所需要的數(shù)據(jù)長度超過了位

置編碼的長度，需要定義必要的填充數(shù)據(jù)。

5.4位置信息映射的IPv6組播地址

基于單播前綴的組播地址結(jié)構(gòu)應符合RFC3306要求，定義Reserved字段中第一比特為G比特，如

果為1，表示是位置信息映射生成的組播地址，如圖5所示。

8比特4比特4比特4比特108比特

0XFFff1Scopeff2ReservedPlenNetworkprefixGroupID

00PTG000

圖5基于位置網(wǎng)絡前綴的IPv6組播地址

客戶端根據(jù)定位信息所生成的位置組播地址結(jié)構(gòu)包括了前綴掩碼長度、基于位置生成的前綴信息和

組ID，各字段含義見表2。

表2位置網(wǎng)絡前綴組播結(jié)構(gòu)各字段定義

字段含義

0xFF最高8個比特取值為1，表示此地址為IPv6組播地址

ff1字段占用4個比特。P比特表示此IPv6組播地址是否為基于網(wǎng)絡前綴的組播地址。T比特表示是臨時組

播還是永久組播。

Scope字段占用4個比特，表示組播組的應用范圍，取值及含義如下：

0、3、F保留（reserved）

1接口本地范圍（interface-localscope）

2鏈路本地范圍（link-localscope）

4管理本地范圍（admin-localscope）

5站點本地范圍（site-localscope）

6、7、9、A～D未分配（unassigned）

8機構(gòu)本地范圍（organization-localscope）

E全球范圍（globalscope）

ff2字段占用4個比特。R比特作為附加的標志位用于將來的賦值。

Reserved字段占用4個比特。G比特指示是否基于目標設備的位置信息生成。G取值為1時，指示IPv6組播地址

是基于目標設備的位置信息生成；G取值為0時，指示IPv6組播地址并非是目標設備的位置信息生

成。

Plen字段占用8個比特，表示網(wǎng)絡前綴的有效長度。

Network占用64個比特，表示所屬子網(wǎng)的網(wǎng)絡前綴。當該組播地址是基于目標設備的位置生成時，該前綴表

prefix字段示目標設備的位置信息。

GroupID字段占用32個比特，范圍內(nèi)唯一標識一個組播組。

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6位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡尋址與路由

6.1位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡路由

6.1.1路由算法的一般要求

位置信息映射的IPv6網(wǎng)絡中，既可以按照傳統(tǒng)的路由協(xié)議進行路由，這時位置信息映射相當于實

現(xiàn)了一種可擴展的自動地址劃分方案，同時實現(xiàn)了更好的位置追溯功能；也可以使用位置路由協(xié)議進行

路由，這時可以進一步成為自組織的IPv6網(wǎng)絡。每個終端節(jié)點需要維護路由表，進行數(shù)據(jù)包路由。

6.1.2建立路由表的流程

路由表建立流程包括：

a）獲取接口的IPv6地址和鏈路層地址；

b）構(gòu)建狀態(tài)報告報文，周期廣播發(fā)送狀態(tài)報告報文，時間間隔由相應網(wǎng)絡設置并保持一致；

c）監(jiān)聽并接收鄰居發(fā)來的狀態(tài)報告報文，并記錄當前時間作為該鄰居的最新活躍時刻。

d）對每個鄰居地址，提取出地址中的位置信息。

6.1.3位置路由流程

位置路由流程包括：

a）接收到數(shù)據(jù)包P后的路由算法如下：

1）提取出數(shù)據(jù)包P的源地址S，記錄S的路由表下一跳為該數(shù)據(jù)包的來源。

2）提取出數(shù)據(jù)包P的源地址D，如果本機就是目標地址D則接收。

3）如果D所在的子網(wǎng)本機可達，則直接發(fā)送給D。

4）如果在路由表中有D所在子網(wǎng)的下一跳信息，則將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給相應的下一跳。

5）遍歷鄰居列表，如果D所在子網(wǎng)出現(xiàn)在鄰居列表中，則轉(zhuǎn)給相應的鄰居。

6）提取D中的位置信息，計算各個鄰居到D的距離，取出其中距離最小的項，如果距離最小

的項是來源節(jié)點，或者該距離大于本機到D的距離，則丟棄這一數(shù)據(jù)包并發(fā)送ICMPv6網(wǎng)絡不可到

達錯誤給源節(jié)點S，否則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包給距離最小項對應的鄰居節(jié)點。

b）當數(shù)據(jù)包發(fā)送節(jié)點收到ICMPv6的不可到達信息時，將使用其他路由算法進行路由。

6.2位置信息映射的IPv6組播

客戶端按照位置信息，根據(jù)5.4節(jié)的方式生成位置組播地址，客戶端發(fā)送組播監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)報文加入

位置組播組。組播路由器通過MLD報文可以獲取所有的位置組播組，后續(xù)基于位置的應用將信息發(fā)

送給該組播組即可。當設備位置變動離開時，客戶端發(fā)送組播監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)報文退出位置組播組，組播

路由器將該設備信息從對應位置組播組中刪除。

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附錄A

（資料性）

示例

A.1基于位置信息映射的IPv6編址（米級精度）

在室內(nèi)使用的場景下，可以使用室內(nèi)自定義的坐標系。編碼算法為使用第33到48比特編碼米級精度

下橫坐標，第49到64比特編碼米級精度下縱坐標，取原點后，設網(wǎng)絡設備A的位置坐標為(16米,16米)，

映射到唯一本地地址中，映射算法為直接映射到前64比特的最后32比特中，后64比特全部設置為1，則

其IPv6地址為“fd00:0:10:10::1/64”，其中“10”為十六進制的16。而對于面向該站點范圍的組播，

則映射為ff35:0840:fd00:0:10:10::2。設另一個網(wǎng)絡設備B的位置坐標為(1米,1米)，其IPv6地址可以

是“fd00:0:1:1::1/64”，而對于面向該站點范圍的組播，則映射為ff35:0840:fd00:0:1:1::2。設另

一個網(wǎng)絡設備C的米級位置坐標為(8米,8米)，其IPv6地址可以是“fd00:0:8:8::1/64”，而對于面向該

站點范圍的組播，則映射為ff35:0840:fd00:0:8:8::2。

A.2基于位置信息映射的IPv6編址（分米級精度）

如上例，在分米精度下，編碼算法為使用第33到48比特編碼橫坐標，第49到64比特編碼縱坐標，取

原點后，設網(wǎng)絡設備A的米級位置坐標為(16米,16米)，映射到唯一本地地址中，映射算法為直接映射到

前64比特的最后32比特中，后64比特全部設置為1，則