專利名稱：一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及子網(wǎng)內(nèi)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及子網(wǎng)內(nèi)切換方法。
背景技術(shù)：
IP協(xié)議曾被認(rèn)為只適用于以PC和服務(wù)器為終端的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需求的不斷增強(qiáng)，人們開(kāi)始關(guān)注如何擴(kuò)大IP協(xié)議的適用范圍，使得不同的網(wǎng)絡(luò)之間都可以使用IP協(xié)議直接進(jìn)行通信，盡量減少協(xié)議轉(zhuǎn)換等有礙通信效率的通信方式。從2001年起，IETF開(kāi)始著手組建工作組并研究如何在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署IP協(xié)議。當(dāng)前，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的IP協(xié)議已經(jīng)可以部署于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。目前技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)支持較差，移動(dòng)時(shí)通訊的連續(xù)性差、能量開(kāi)銷大、通信開(kāi)銷大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及子網(wǎng)內(nèi)切換方法，解決節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)通信的連續(xù)性問(wèn)題、減少移動(dòng)切換時(shí)的能量開(kāi)銷和通信開(kāi)銷。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、固定節(jié)點(diǎn)、協(xié)同節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇四類基本實(shí)體，其中移動(dòng)簇進(jìn)一步包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)用于管理和控制傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)與另外子網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；固定節(jié)點(diǎn)是一般通信節(jié)點(diǎn)，屬于全功能節(jié)點(diǎn)；協(xié)同節(jié)點(diǎn)用于緩解網(wǎng)絡(luò)流量分布不均造的功耗分布不均，同時(shí)用于克服同層間節(jié)點(diǎn)通信帶來(lái)的巨大開(kāi)銷；移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)用于管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并負(fù)責(zé)移動(dòng)簇與固定節(jié)點(diǎn)的通信；該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址為128位的IPv6地址，完整的128位地址用于對(duì)IPv6網(wǎng)絡(luò)的通信和尋址，在子網(wǎng)內(nèi)切換和通信中，使用16位的短地址。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，128位的IPv6地址，高64位A為全球路由前綴，接著的低16位B為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)類型前綴，再往后低16位C為子網(wǎng)ID，再往后低16位D為固定節(jié)點(diǎn)、協(xié)同節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的地址，最后16位E為移動(dòng)簇中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)地址。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，各節(jié)點(diǎn)的路由表中記錄的即是所述C、D或E部分的16位地址。本發(fā)明實(shí)施例同時(shí)還公開(kāi)了一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)內(nèi)切換方法，包括以下步驟a)當(dāng)移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的接入固定節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到其移動(dòng)時(shí)，即認(rèn)為接入的移動(dòng)簇發(fā)生移動(dòng)，此時(shí)該固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送新節(jié)點(diǎn)消息給鄰居固定節(jié)點(diǎn)，即移動(dòng)簇可能將要移動(dòng)到的相鄰的固定節(jié)點(diǎn)；b)相鄰的固定節(jié)點(diǎn)收到新節(jié)點(diǎn)消息后，開(kāi)始不間斷發(fā)出移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，對(duì)該移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測(cè)；
c)當(dāng)移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，其向信號(hào)發(fā)出者發(fā)送確認(rèn)消息；d)鄰居固定節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)出的確認(rèn)消息，則向移動(dòng)簇移動(dòng)前的初始接入固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息；e)移動(dòng)簇的初始接入固定節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)消息，并判斷移動(dòng)是否發(fā)生在同一層內(nèi)，若移動(dòng)發(fā)生在同層內(nèi)，則初始接入固定節(jié)點(diǎn)向其父節(jié)點(diǎn)和該層的協(xié)同節(jié)點(diǎn)發(fā)送移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的地址更新消息，父節(jié)點(diǎn)確認(rèn)移動(dòng)簇移動(dòng)后的新接入點(diǎn)是否是其子節(jié)點(diǎn)，若是，則更新路由表，地址更新結(jié)束；否則，將該地址更新消息傳遞給上層父節(jié)點(diǎn)，直至新的接入點(diǎn)屬于以其為根的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中，同時(shí)協(xié)同節(jié)點(diǎn)在同層內(nèi)更新接入點(diǎn)信息。進(jìn)一步，作為一種優(yōu)選，步驟e)中，若移動(dòng)發(fā)生在不同層內(nèi)，則初始接入固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送地址更新消息給父節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)檢查并確認(rèn)新的接入固定節(jié)點(diǎn)是否在以其為根的樹(shù)型結(jié)構(gòu)內(nèi)，若是，則更新路由表，修改移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的接入地址信息，否則繼續(xù)向上交給父節(jié)點(diǎn)，直到新的接入固定節(jié)點(diǎn)在以其為根的樹(shù)形結(jié)構(gòu)內(nèi)。
本發(fā)明以無(wú)線傳感器類簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，可以確保無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)情況下通信的連續(xù)性，相關(guān)控制信息可以在鏈路層進(jìn)行傳輸，與傳統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層傳輸相比，可以有效節(jié)約傳輸能量；節(jié)點(diǎn)切換過(guò)程中，地址均采用16位短地址，可以有效減少消息中地址長(zhǎng)度，節(jié)約通信開(kāi)銷；“協(xié)同節(jié)點(diǎn)”在通信中的有效協(xié)同機(jī)制，可以克服簇樹(shù)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的同級(jí)節(jié)點(diǎn)通信效率低下問(wèn)題?？傮w上能夠節(jié)約整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖I為本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例不同情形下的加入請(qǐng)求消息格式示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例不同情形下的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息格式示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施節(jié)點(diǎn)信息、新節(jié)點(diǎn)信息、位置更新消息格式示意圖。
具體實(shí)施例方式為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實(shí)施方式
僅是舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，可以對(duì)上述方法和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實(shí)質(zhì)相同的方法執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書(shū)限定。如圖I所示，一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用“類簇樹(shù)”(Tree-Like)架構(gòu)，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(GW) I、固定節(jié)點(diǎn)(FMN) 2、協(xié)同節(jié)點(diǎn)(LC) 3和移動(dòng)簇(MC) 4四類基本實(shí)體，其中所述移動(dòng)簇4進(jìn)一步包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(MN) 42和移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)(MHN) 41 ;網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)I用于管理和控制傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)與另外子網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；固定節(jié)點(diǎn)2是一般通信節(jié)點(diǎn)，屬于全功能節(jié)點(diǎn)(FFD);協(xié)同節(jié)點(diǎn)3用于緩解網(wǎng)絡(luò)流量分布不均造的功耗分布不均，同時(shí)用于克服同層間節(jié)點(diǎn)通信帶來(lái)的巨大開(kāi)銷；移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)41用于管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)42，并負(fù)責(zé)移動(dòng)簇4與固定節(jié)點(diǎn)2的通信；該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址為128位的IPv6地址，完整的128位地址用于對(duì)IPv6網(wǎng)絡(luò)的通信和尋址，在子網(wǎng)內(nèi)切換和通信中，使用16位的短地址。在該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，本方案中切換相關(guān)的控制消息可以在鏈路層進(jìn)行傳輸，且切換過(guò)程中均采用16位短地址來(lái)表示和描述節(jié)點(diǎn)的位置。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過(guò)引入?yún)f(xié)同節(jié)點(diǎn)3，可以緩解網(wǎng)絡(luò)流量分布不均造的功耗分布不均，同時(shí)用于克服同層間節(jié)點(diǎn)通信帶來(lái)的巨大開(kāi)銷。本發(fā)明只涉及類簇樹(shù)架構(gòu)，及該架構(gòu)下各節(jié)點(diǎn)的功能，不涉及該架構(gòu)下具體的路由協(xié)議，但出于本方案的完善性，對(duì)于該架構(gòu)下的路由過(guò)程進(jìn)行舉例說(shuō)明。 舉例如下若第四層左邊第二個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2向第四層左邊第三個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2發(fā)送消息I)第四層左邊第二個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2確認(rèn)第四層左邊第三個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2與其在同一層內(nèi)；2)第四層左邊第二個(gè)協(xié)同節(jié)點(diǎn)3將該消息向同層內(nèi)的協(xié)同節(jié)點(diǎn)3發(fā)送；3)第四層協(xié)同節(jié)點(diǎn)3收到消息后將該消息發(fā)送給第四層左邊第三個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2。若沒(méi)有第四層協(xié)同節(jié)點(diǎn)3，則消息需要通過(guò)簇樹(shù)根節(jié)點(diǎn)，即網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(GW) 1，一步一步轉(zhuǎn)發(fā)到第四層左邊第三個(gè)固定節(jié)點(diǎn)2，一共需要6跳。此案例中僅需2跳。如圖2所示，該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址為128位的IPv6地址，完整的128位地址用于對(duì)IPv6網(wǎng)絡(luò)的通信和尋址，在子網(wǎng)內(nèi)切換和通信中，使用16位的短地址，即位置C或D或E部分的16位地址。其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。在一個(gè)完整的地址中，位置A代表全球路由前綴，長(zhǎng)度為64位，位置B代表無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)類型前綴，如6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，以區(qū)分網(wǎng)絡(luò)類型。位置C代表子網(wǎng)ID，其值是GW節(jié)點(diǎn)的16位的硬件地址，該地址由生產(chǎn)商事先寫(xiě)入硬件中。位置D是FFD節(jié)點(diǎn)的地址，即FMN節(jié)點(diǎn)、LC節(jié)點(diǎn)、MHN節(jié)點(diǎn)的地址，其值是節(jié)點(diǎn)的16位的硬件地址，該地址由生產(chǎn)商事先寫(xiě)入硬件中。位置E記錄的是MC中的MN節(jié)點(diǎn)地址，其值是節(jié)點(diǎn)的16位的硬件地址，該地址由生產(chǎn)商事先寫(xiě)入硬件中。在移動(dòng)切換和網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，各節(jié)點(diǎn)的路由表中記錄的即是C、D或E部分的16位地址。新節(jié)點(diǎn)的加入過(guò)程新節(jié)點(diǎn)的加入實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)組建的過(guò)程，此過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段是基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的組件，此階段需要人工組網(wǎng)，組網(wǎng)完成的標(biāo)志是，該網(wǎng)絡(luò)要包括至少一個(gè)以上的所有四類基本實(shí)體。在滿足該條件的基礎(chǔ)上，后續(xù)節(jié)點(diǎn)的加入可以自行完成。不同類型節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程如下①FMN的加入a) 一個(gè)FFD節(jié)點(diǎn)要加入網(wǎng)絡(luò)作為FMN,首先發(fā)送廣播消息加入請(qǐng)求join_request,并監(jiān)聽(tīng)對(duì)加入請(qǐng)求join_request的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,即網(wǎng)絡(luò)對(duì)其加入請(qǐng)求的確認(rèn)。
b)在預(yù)先設(shè)定的等待時(shí)間內(nèi)，即將加入網(wǎng)絡(luò)的該節(jié)點(diǎn)收到若干個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,這些消息的發(fā)送者是既有FMN節(jié)點(diǎn)和既有LC節(jié)點(diǎn)，消息中都包括節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)的16位短地址和在類簇樹(shù)中的深度信息。對(duì)于收到的FMN發(fā)出的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack，即將加入網(wǎng)絡(luò)的新FMN根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則選擇一個(gè)既有FMN節(jié)點(diǎn)作為它的父節(jié)點(diǎn)，預(yù)先定義的規(guī)則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)部署的具體場(chǎng)景約定，可以是選擇深度最小的FMN作為自己的父節(jié)點(diǎn)、選擇特定深度的FMN作為自己的父節(jié)點(diǎn)等。在選定了自己的父節(jié)點(diǎn)后，新加入的FMN節(jié)點(diǎn)計(jì)算出自己在類簇樹(shù)中的深度。進(jìn)而,對(duì)于收到的LC發(fā)出的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,新加入的FMN根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則，選擇具有同樣深度的、特定的LC作為其協(xié)同節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備與其交換節(jié)點(diǎn)信息。預(yù)先定義的規(guī)則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)部署的具體場(chǎng)景約定，可以是選擇最先收到的既有LC發(fā)出的node_ack消息的節(jié)點(diǎn)。 c)新加入的FMN發(fā)送節(jié)點(diǎn)信息消息node_inf給其協(xié)同節(jié)點(diǎn)和父節(jié)點(diǎn)。父節(jié)點(diǎn)收到消息后，將該節(jié)點(diǎn)地址加入路由表，并將此信息轉(zhuǎn)交給父節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)加入其路由表，此循環(huán)直到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)束。協(xié)同節(jié)點(diǎn)收到該消息后，將其加入路由表，并更新同層LC的路由信息。②LC的加入a)當(dāng)一個(gè)FFD節(jié)點(diǎn)要以LC節(jié)點(diǎn)的身份加入網(wǎng)絡(luò)，廣播加入請(qǐng)求消息join_request,并監(jiān)聽(tīng)對(duì)加入請(qǐng)求join_request的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,即網(wǎng)絡(luò)對(duì)其加入請(qǐng)求的確認(rèn)。b)將要加入網(wǎng)絡(luò)的LC已經(jīng)預(yù)設(shè)其在類簇樹(shù)結(jié)構(gòu)中的既定深度。該節(jié)點(diǎn)若收到未在既有LC登記過(guò)的FMN節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack，且位于同一層，則把該節(jié)點(diǎn)加入其路由信息表中；若收到既有LC的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack，則只選擇在同一層的LC，將該節(jié)點(diǎn)息加入其路由表中。c)將要加入網(wǎng)絡(luò)的LC與登記在其路由表內(nèi)的FMN和LC交換路由信息。③MC的加入a)該MC的MHN首先發(fā)送廣播加入請(qǐng)求消息join_request,并監(jiān)聽(tīng)對(duì)加入請(qǐng)求join_request的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,即網(wǎng)絡(luò)對(duì)其加入請(qǐng)求的確認(rèn)。b)在預(yù)先設(shè)定的等待時(shí)間內(nèi)，MHN節(jié)點(diǎn)收到若干個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack,這些消息的發(fā)送者是既有FMN節(jié)點(diǎn)，消息中包括節(jié)點(diǎn)類型、節(jié)點(diǎn)的16位短地址和在類簇樹(shù)中的深度信息。對(duì)于收到的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答消息node_ack，MHN根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則選擇一個(gè)既有FMN節(jié)點(diǎn)作為它的父節(jié)點(diǎn)，預(yù)先定義的規(guī)則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)部署的具體場(chǎng)景約定，可以是選擇深度最小的FMN作為MC的接入節(jié)點(diǎn)、選擇特定深度的FMN作為MC的接入節(jié)點(diǎn)等。在選定了自己的接入節(jié)點(diǎn)后，代表新加入的MC的MHN節(jié)點(diǎn)計(jì)算出自己在類簇樹(shù)中的深度。c)MHN發(fā)送節(jié)點(diǎn)信息消息node_inf給其接入節(jié)點(diǎn)。接入節(jié)點(diǎn)收到消息后，將該節(jié)點(diǎn)地址加入路由表，并將此信息轉(zhuǎn)交給父節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)加入其路由表，此循環(huán)直到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)結(jié)束。移動(dòng)切換過(guò)程在移動(dòng)切換中，需要網(wǎng)絡(luò)事先發(fā)現(xiàn)MC的移動(dòng)，即需要有移動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。移動(dòng)監(jiān)測(cè)不是本發(fā)明的核心內(nèi)容，移動(dòng)監(jiān)測(cè)可以使用現(xiàn)有的公知算法，如AoA算法、ToA算法以及TDoA算法等。移動(dòng)監(jiān)測(cè)算法在本發(fā)明中只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方位的監(jiān)測(cè)即可。根據(jù)移動(dòng)過(guò)程中不同的處理方案，分為同層內(nèi)切換和跨層間切換。同層即以MHN節(jié)點(diǎn)為代表的MC當(dāng)前接入節(jié)點(diǎn)的深度和移動(dòng)一步以后接入節(jié)點(diǎn)的深度相同。若兩者不同，即為跨層移動(dòng)切換。a)當(dāng)MHN的接入節(jié)點(diǎn)FMN檢測(cè)到其移動(dòng)時(shí)，即認(rèn)為接入的MC發(fā)生移動(dòng)。此時(shí)該FMN發(fā)送新節(jié)點(diǎn)信息消息newnodejnf給鄰居FMN，即MC可能將要移動(dòng)到的相鄰的FMN。b)相鄰的FMN收到新節(jié)點(diǎn)信息消息newnodejnf后，開(kāi)始不間斷發(fā)出移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，對(duì)該MHN進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測(cè)。c)當(dāng)MHN收到移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，其向信號(hào)發(fā)出者發(fā)送確認(rèn)消息node_aCk。d)鄰居FMN收到MHN節(jié)點(diǎn)發(fā)出的確認(rèn)消息node_ack，則向MC移動(dòng)前的初始接入節(jié)點(diǎn)FMN發(fā)送確認(rèn)消息node_ack。 e)MC的初始接入節(jié)點(diǎn)FMN收到確認(rèn)消息，并判斷移動(dòng)是否發(fā)生在同一層內(nèi)。若移動(dòng)發(fā)生在同層內(nèi)，進(jìn)行步驟f)，否則進(jìn)行步驟g)。f)初始接入點(diǎn)FMN向其父節(jié)點(diǎn)和該層的LC發(fā)送MHN的地址更新消息location_update，父節(jié)點(diǎn)確認(rèn)MC移動(dòng)后的新接入點(diǎn)是否是其子節(jié)點(diǎn)，若是，則更新路由表，地址更新結(jié)束；否則，將該地址更新消息傳遞給上層父節(jié)點(diǎn)，直至新的接入點(diǎn)屬于以其為根的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中。同時(shí)LC在同層內(nèi)更新的接入點(diǎn)信息。g)初始接入點(diǎn)FMN發(fā)送地址更新消息location_update給父節(jié)點(diǎn),父節(jié)點(diǎn)檢查并確認(rèn)新的接入點(diǎn)FMN是否在以其為根的樹(shù)型結(jié)構(gòu)內(nèi)，若是，則更新路由表，修改MHN的接入地址信息。否則繼續(xù)向上交給父節(jié)點(diǎn)，直到新的接入點(diǎn)FMN在以其為根的樹(shù)形結(jié)構(gòu)內(nèi)。移動(dòng)切換相關(guān)消息格式上述技術(shù)方案中的消息格式具體如圖3、圖4、圖5和表I所不。①如圖3所示為FMN節(jié)點(diǎn)、LC節(jié)點(diǎn)、MHN節(jié)點(diǎn)的加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求消息(join_request)格式。2如圖4所示為節(jié)點(diǎn)應(yīng)答確認(rèn)node_aCk的消息格式。③如圖5所示為節(jié)點(diǎn)信息node_inf、新節(jié)點(diǎn)信息newnode_inf、位置更新location_update 消息格式。表I信息字段值
權(quán)利要求
1.一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、固定節(jié)點(diǎn)、協(xié)同節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇四類基本實(shí)體，其中所述移動(dòng)簇進(jìn)一步包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)用于管理和控制傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)與另外子網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；固定節(jié)點(diǎn)是一般通信節(jié)點(diǎn)，屬于全功能節(jié)點(diǎn)；協(xié)同節(jié)點(diǎn)用于緩解網(wǎng)絡(luò)流量分布不均造的功耗分布不均，同時(shí)用于克服同層間節(jié)點(diǎn)通信帶來(lái)的巨大開(kāi)銷；移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)用于管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并負(fù)責(zé)移動(dòng)簇與固定節(jié)點(diǎn)的通信；該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址為128位的IPv6地址，完整的128位地址用于對(duì)IPv6網(wǎng)絡(luò)的通信和尋址，在子網(wǎng)內(nèi)切換和通信中，使用16位的短地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述128位的IPv6地址，高64位A為全球路由前綴，接著的低16位B為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)類型前綴，再往后低16位C為子網(wǎng)ID，再往后低16位D為固定節(jié)點(diǎn)、協(xié)同節(jié)點(diǎn)或移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的地址，最后16位E為移動(dòng)簇中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其特征在于，各節(jié)點(diǎn)的路由表中記錄的即是所述C、D或E部分的16位地址。
4.一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)內(nèi)切換方法，其特征在于，包括以下步驟 a)當(dāng)移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的接入固定節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到其移動(dòng)時(shí)，即認(rèn)為接入的移動(dòng)簇發(fā)生移動(dòng)，此時(shí)該固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送新節(jié)點(diǎn)消息給鄰居固定節(jié)點(diǎn)，即移動(dòng)簇可能將要移動(dòng)到的相鄰的固定節(jié)點(diǎn)； b)相鄰的固定節(jié)點(diǎn)收到新節(jié)點(diǎn)消息后，開(kāi)始不間斷發(fā)出移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，對(duì)該移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測(cè)； c)當(dāng)移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)探測(cè)信號(hào)，其向信號(hào)發(fā)出者發(fā)送確認(rèn)消息； d)鄰居固定節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)出的確認(rèn)消息，則向移動(dòng)簇移動(dòng)前的初始接入固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息； e)移動(dòng)簇的初始接入固定節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)消息，并判斷移動(dòng)是否發(fā)生在同一層內(nèi)，若移動(dòng)發(fā)生在同層內(nèi)，則初始接入固定節(jié)點(diǎn)向其父節(jié)點(diǎn)和該層的協(xié)同節(jié)點(diǎn)發(fā)送移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的地址更新消息，父節(jié)點(diǎn)確認(rèn)移動(dòng)簇移動(dòng)后的新接入點(diǎn)是否是其子節(jié)點(diǎn)，若是，則更新路由表，地址更新結(jié)束；否則，將該地址更新消息傳遞給上層父節(jié)點(diǎn)，直至新的接入點(diǎn)屬于以其為根的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中，同時(shí)協(xié)同節(jié)點(diǎn)在同層內(nèi)更新接入點(diǎn)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IPv6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)內(nèi)切換方法，其特征在于，所述步驟e)中，若移動(dòng)發(fā)生在不同層內(nèi)，則初始接入固定節(jié)點(diǎn)發(fā)送地址更新消息給父節(jié)點(diǎn)，父節(jié)點(diǎn)檢查并確認(rèn)新的接入固定節(jié)點(diǎn)是否在以其為根的樹(shù)型結(jié)構(gòu)內(nèi)，若是，則更新路由表，修改移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)的接入地址信息，否則繼續(xù)向上交給父節(jié)點(diǎn)，直到新的接入固定節(jié)點(diǎn)在以其為根的樹(shù)形結(jié)構(gòu)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于IPv6的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及子網(wǎng)內(nèi)切換方法。該結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、固定節(jié)點(diǎn)、協(xié)同節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇四類基本實(shí)體，移動(dòng)簇進(jìn)一步包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)用于管理和控制傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)與另外子網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；固定節(jié)點(diǎn)是一般通信節(jié)點(diǎn)，屬于全功能節(jié)點(diǎn)；協(xié)同節(jié)點(diǎn)用于緩解網(wǎng)絡(luò)流量分布不均造的功耗分布不均，同時(shí)用于克服同層間節(jié)點(diǎn)通信帶來(lái)的巨大開(kāi)銷；移動(dòng)簇首節(jié)點(diǎn)用于管理和協(xié)調(diào)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并負(fù)責(zé)移動(dòng)簇與固定節(jié)點(diǎn)的通信；該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址為128位的IPv6地址，完整的128位地址用于對(duì)IPv6網(wǎng)絡(luò)的通信和尋址，在子網(wǎng)內(nèi)切換和通信中，使用16位的短地址。還公開(kāi)了一種子網(wǎng)內(nèi)切換方法。
文檔編號(hào)H04W40/24GK102833803SQ20121029794
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者尚小溥, 朱曉敏, 張潤(rùn)彤 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)