專利名稱：：無線Mesh網(wǎng)絡的鄰居信息維護方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于無線自組網(wǎng)通信領域，是基于IEEE802.16d標準Mesh模式的改進。
背景技術：
：無線自組織網(wǎng)是一種高度靈活的網(wǎng)絡，其靈活性的一個重要體現(xiàn)是網(wǎng)絡中節(jié)點的拓撲關系較為復雜，并且可能存在較為頻繁的變化。這種變化進而影響了節(jié)點間的交互活動。為此，每個節(jié)點為了保證通信的正常進行，必須對節(jié)點周圍的其他節(jié)點情況進行記錄并定時更新，亦即節(jié)點維護鄰居列表的原因。在原有MAC層和網(wǎng)絡層，出于不同的應用目的，需要維護兩套鄰居節(jié)點信息。在原有的MAC層鄰居信息維護方法中，發(fā)送節(jié)點發(fā)送攜帶鄰居信息的網(wǎng)絡配置消息(NetworkConfiguration，NCFG)，在接收端，接收節(jié)點根據(jù)接收到的NCFG中攜帶的發(fā)送節(jié)點的鄰居信息，更新自己的鄰居信息列表。由此，實現(xiàn)了MAC層對節(jié)點鄰居信息列表的維護。在原有的網(wǎng)絡層鄰居信息維護方法中，網(wǎng)絡層同樣維護有自己的鄰居信息列表，在原有的網(wǎng)絡層AODV路由協(xié)議中，網(wǎng)絡層通過定時向一跳鄰居節(jié)點發(fā)送網(wǎng)絡層Hello消息，實現(xiàn)對各節(jié)點鄰居信息的交互。原有方案通過兩套不同的信息傳遞機制維護鄰居信息在兩層中的添加與更新，降低了系統(tǒng)的傳輸效率，增加了系統(tǒng)復雜性。
發(fā)明內容為簡化鄰居節(jié)點信息的維護過程，本發(fā)明提供了一種無線Mesh網(wǎng)絡的鄰居信息維護方法。本發(fā)明的技術方案是針對MAC層與網(wǎng)絡層鄰居信息維護的不同特點，實現(xiàn)鄰居信息的整體維護。其特征包括MAC層與網(wǎng)絡層的鄰居信息融合機制，MAC層與網(wǎng)絡層層間鄰居信息交互機制。與發(fā)送節(jié)點具備直接通信能力的所有相鄰Mesh網(wǎng)絡節(jié)點被稱為本節(jié)點的一跳鄰居節(jié)點。每個節(jié)點都維護有一個自己的鄰居節(jié)點信息列表，該信息列表最多維護兩跳鄰居的信息。在MAC層與網(wǎng)絡層鄰居信息融合機制中，發(fā)送節(jié)點在與其一個鄰居節(jié)點進行MAC層上的網(wǎng)絡配置消息(NetworkConfiguration,NCFG)交互時，根據(jù)鄰居節(jié)點篩選原則，篩選出有限數(shù)量的鄰居節(jié)點信息。篩選原則如下對發(fā)送節(jié)點現(xiàn)有的鄰居信息項進行排序。排序規(guī)則為按next_xmt_time值由大到小進行排列，如果有neXt_Xmt_time相等的鄰居信息項，則按照h0p_C0imt值由大到小進行排序。其中，neXt_Xmt_time定義為下一次最近的可能的發(fā)送時間的前一個時隙，hop_count定義為發(fā)送跳數(shù)。完成排序之后，在本地鄰居列表中尋找滿足r印0rted_Flag為True，并且hop_count為1的鄰居信息項。其中r印orted_Flag定義為如果next_xmt_time在該節(jié)點接收到的一個NCFG信息包中已經(jīng)被報告，則設置為True，否則設置為False。完成鄰居信息篩選之后，將符合上述條件的不多于4個鄰居信息項目攜帶在NCFG信息上，進行發(fā)送在接收端，接受節(jié)點根據(jù)接收到的NCFG信息中攜帶的發(fā)送節(jié)點的鄰居信息，更新自己的鄰居信息列表。由此，實現(xiàn)了MAC層對節(jié)點鄰居信息列表的維護。網(wǎng)絡層不再使用交互Hello消息的方式實現(xiàn)對鄰居信息的更新，而是使用MAC層每次交互的NCFG信息中攜帶的鄰居信息進行鄰居信息的維護。即，節(jié)點的MAC層收到NCFG信息之后，通過層間交互機制，將該NCFG信息中的鄰居信息向上傳遞到網(wǎng)絡層，網(wǎng)絡層依此進行鄰居信息的更新。鑒于MAC層的NCR；信息交互較網(wǎng)絡層Hello消息交互更為頻繁，所以利用NCFG消息對網(wǎng)絡層鄰居信息進行更新，可以使網(wǎng)絡層鄰居信息更加及時的反映鄰居節(jié)點出現(xiàn)的各種變化。層間鄰居信息交互機制的具體內容如下定義一種特定結構的MAC_T0_NET消息，該消息中攜帶了MAC層收到的NCre信息中可以被網(wǎng)絡層使用的一跳鄰居信息。MAC層收到若干條NCFG信息后，將集中發(fā)送一條對應的MAC_T0_NET消息至網(wǎng)絡層。此種消息的交互，保證了網(wǎng)絡層鄰居信息的更新。具體實施例方式實施例一消息格式與內容網(wǎng)絡層與MAC層層間接口交互的消息格式定義如表1所示。其中，CRC位(1字節(jié))用于數(shù)據(jù)校驗(對除去幀頭幀尾的剩余消息進行數(shù)據(jù)校驗)；幀頭位、幀尾位(各1字節(jié))用于校驗并判斷消息長度；CMD位(1字節(jié))用于標識消息類型；接口消息部分(8字節(jié))用于攜帶具體接口消息內容。表1_1__1__8__1__1_幀頭CMD接口原語_CRC__^C_0x950x01~0x7F0xA5與鄰居信息維護相關的MAC層與網(wǎng)絡層層間交互消息內容定義如下(1)網(wǎng)絡接入消息網(wǎng)絡接入消息的CMD標識號為0x01，用于判斷網(wǎng)絡接入情況。當網(wǎng)絡成功接入，MAC層發(fā)送此消息至網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡接入消息內容見表2。表2網(wǎng)絡接入消息CMD=0x01節(jié)點接入網(wǎng)絡標識flag—access8bitsOxFF表示該節(jié)點接入網(wǎng)絡(2)網(wǎng)絡鄰居更新消息網(wǎng)絡鄰居更新消息的CMD標識號為0x02，MAC層收到鄰居節(jié)點發(fā)送的IP地址信息(ip_addr)，首先在MAC層進行積累儲存，當收到的鄰居節(jié)點IP地址信息達到該消息規(guī)定的數(shù)量(nbr_nUm)，MAC層則生成該消息，對IP地址信息進行集中傳送。網(wǎng)絡鄰居更新消息格式見表3。表3網(wǎng)絡鄰居更新消息CMD=0x02<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(3)本地IP地址消息本地IP地址消息的CMD標識號為0x81，在MAC層通知網(wǎng)絡層接入狀態(tài)之后，網(wǎng)絡層利用本地IP地址消息將本節(jié)點的IP地址(deVice_ip_addr)發(fā)送至MAC層，MAC層收到該消息之后，將本節(jié)點的NodeID和本節(jié)點的IP地址聯(lián)系起來，用于與其他節(jié)點進行鄰居信息的交互。本地IP地址消息格式見表4。表4本地IP地址消息CMD=0x81<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例二鄰居信息交互流程(1)初始階段的信息交互初始階段的信息交互，指節(jié)點從開機直至接入網(wǎng)絡，MAC層與網(wǎng)絡層進行的各種交互過程。當節(jié)點開機，MAC層首先進行MAC地址與NodeID的映射，以產(chǎn)生本節(jié)點的NodeID。之后，MAC層嘗試進行接入網(wǎng)絡的相關操作。此時網(wǎng)絡層則進行IP地址的分配工作。如果MAC層成功接入網(wǎng)絡，則發(fā)送網(wǎng)絡接入消息至網(wǎng)絡層，通報接入情況。作為回應，網(wǎng)絡層利用本地IP地址消息，發(fā)送本節(jié)點的IP地址信息給MAC層。MAC層獲得IP地址信息，則在本節(jié)點的NodeID與IP地址之間產(chǎn)生關聯(lián)。(2)正常運行階段的信息交互在節(jié)點正常運行階段，節(jié)點將不斷地與一跳鄰居節(jié)點進行NCFG信息的交互，NCFG信息中攜帶了發(fā)送節(jié)點的IP地址信息與發(fā)送節(jié)點的NodeID信息，同時也攜帶了發(fā)送節(jié)點的鄰居節(jié)點信息，但是這些鄰居節(jié)點信息中不包含鄰居節(jié)點的IP地址，而只包含鄰居節(jié)點的NodeID信息。接收節(jié)點不斷的收到來自各個一跳鄰居的NCre信息，接收節(jié)點的MAC層將與NodeID信息相關的鄰居信息用于MAC層自身的鄰居節(jié)點信息更新，而將包含IP地址信息的鄰居節(jié)點信息進行積累儲存，利用網(wǎng)絡鄰居更新消息，分批發(fā)給網(wǎng)絡層，用于網(wǎng)絡層的鄰居節(jié)點信息更新。權利要求一種無線Mesh網(wǎng)絡的鄰居信息維護方法，其特征在于-發(fā)送節(jié)點篩選鄰居節(jié)點信息，將該信息攜帶于網(wǎng)絡配置消息內，與相距一跳距離的所有鄰居節(jié)點進行MAC層上的信息交互，所述鄰居節(jié)點據(jù)此更新其鄰居信息列表；-定義一種MAC層至網(wǎng)絡層的消息，所述消息攜帶MAC層收到的網(wǎng)絡配置消息中可被網(wǎng)絡層使用的鄰居節(jié)點信息；MAC層收到若干條網(wǎng)絡配置消息后，集中發(fā)送一條所述消息至網(wǎng)絡層。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送節(jié)點篩選鄰居節(jié)點信息的原則為-對發(fā)送節(jié)點現(xiàn)有的鄰居節(jié)點信息按neXt_Xmt_time值由大到小進行排序；-對neXt_Xmt_time相等的鄰居節(jié)點信息按h0p_C0imt值由大到小進行排序；-完成排序之后，在本地鄰居列表中尋找滿足r印0rted_Flag為True，并且h0p_C0imt為1的鄰居節(jié)點信息；其中，next_xmt_time定義為下一次最近的可能的發(fā)送時間的前一個時隙，hop_count定義為發(fā)送跳數(shù)；r印ortecLFlag定義為如果neXt_Xmt_time在該節(jié)點接收到的一個網(wǎng)絡配置消息包中已經(jīng)被報告，則設置為True，否則設置為False。3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，網(wǎng)絡配置消息中攜帶了發(fā)送節(jié)點的IP地址。4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，發(fā)送節(jié)點篩選的鄰居節(jié)點信息個數(shù)不多于4個。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MAC層至網(wǎng)絡層的消息包含CRC位，長度為1個字節(jié)，用于數(shù)據(jù)校驗。6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MAC層至網(wǎng)絡層的消息包含CMD位，長度為1個字節(jié)，用于標識消息類型。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MAC層至網(wǎng)絡層的消息包含接口消息部分，長度為8個字節(jié)，用于攜帶具體接口消息內容。8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，CMD標識號為OxOl的消息定義為網(wǎng)絡接入消息，用于判斷網(wǎng)絡接入情況。9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，CMD標識號為0x02的消息定義為網(wǎng)絡鄰居更新消息。10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，CMD標識號為0x81的消息定義為本地IP地址消息。全文摘要一種無線自組織網(wǎng)絡中網(wǎng)絡節(jié)點的鄰居信息維護方法，對MAC層與網(wǎng)絡層在鄰居信息更新部分的功能進行了融合，并規(guī)定了MAC層和網(wǎng)絡層之間的鄰居信息交互流程，有效地提高了網(wǎng)絡通信效率。文檔編號H04W84/18GK101815278SQ20101911409公開日2010年8月25日申請日期2010年2月26日優(yōu)先權日2010年2月26日發(fā)明者李旭,楊曉崧,沈潔,申宏剛,蘇少明申請人:北京交通大學