[发明专利]一种基于6LoWPAN邻居发现的树状路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感网领域，尤其是一种基于6LoWPAN邻居发现的树状路由方法。

背景技术

互联网工程任务组(IETF)于2004年成立了6LoWPAN(IPv6overLow power Wireless Personal Area Networks，在低功耗无线个域网上的IPv6协议栈)工作组，该工作组的目标是研究制定在低功耗无线个域网上运行IPv6协议栈的一系列技术与标准。与传统的因特网TCP/IP协议体系结构相比，6LoWPAN在层次结构上多了一个适配层，6LoWPAN在低层采用的是IEEE 802.15.4的MAC(媒体访问控制子层)和物理层，而在网络层及以上使用IETF的IPv6协议栈。由于IPv6协议栈不能直接运行于802.15.4之上，6LoWPAN适配层的目的是在IPv6与无线传感网之间实现无缝连接。6LoWPAN适配层的关键技术主要包括：链路层的分片和重组、头部压缩、多播支持、网络拓扑构建和地址分配、以及MAC层路由。

传统的路由方法主要是在传统IP网设备上运行，没有考虑节点的能耗和带宽的限制，因此不能用在能耗极其敏感的无线传感网上。

目前提出的6LoWPAN路由方法，主要有LOAD(6LoWPAN Ad HocOn-Demand Distance Vector Routing，基于6LoWPAN的无线自组网按需距离矢量路由算法)和HiLow(Hierarchical Routing over6LoWPAN，6LoWPAN上的层次化路由算法)两种。

LOAD是基于AODV(Ad-hoc On-demand Distance Vector，无线自组网按需距离矢量路由协议)简化的按需路由方法，使用广播方式来查找路由，恳求节点通常以广播方式，向目的节点扩散路由恳求报文，并由目的节点对该恳求报文进行响应。由于路由表和广播方式的消耗，使得LOAD开销较高，虽然AODV和LOAD等均为轻量化的路由协议，但由于都使用广播方式查找路由，使得其路由开销仍然很高。

HiLow是一种分级式路由方法，不需要建立和维护路由表，依靠动态地址分配算法在树状网络中转发数据。HiLow虽然降低了开销，但是路由效率不高，因为有可能即使是两个相邻的节点通信，也要通过父节点多跳进行，而且一旦某些关键节点，如父节点失效时则可能造成大面积的网络重构，使得开销大幅度增加。

无线传感网是一种低能耗和低开销的自组织网络。在当前无线传感网的应用环境中大多数的通信模式都是树状通信模式：具有监测功能的传感器节点通过单跳或者多跳将数据传送到位于根节点的网关；而网关通过中间节点充分利用无线传感网树状通信的特点，采用了树状拓扑，树状拓扑有大量的叶子节点，叶子节点本身使用较低的能耗，因此拓扑中较多的叶子节点有利于降低整个网络的能耗。因此研究基于树状拓扑的无线传感网的路由协议具有广泛的实践意义，和实用价值。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于6LoWPAN邻居发现的树状路由方法，无需发送和接收额外的路由协议报文，既降低了带宽和路由计算的开销，又节省了节点发送报文时产生的能耗，进而降低整个网络的能耗和路由开销。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：1.一种基于6LoWPAN邻居发现的树状路由方法，包括如下步骤：

a.在6LoWPAN传感器节点加入网络时，建立树状拓扑的根节点，对所述根节点配置网络的基本信息；

b.在网络中加入其它普通节点，要加入的节点向网络原有的所有节点发送请求，收到请求的节点发出响应，要加入节点只能选择其中一个发出响应的节点作为它的父亲节点，再同样方式选择一个备份父亲节点；

c.所述加入的节点根据自身EUI-64地址或媒体访问控制子层地址生成接口标识，形成链路本地单播地址，所述节点向根节点发送路由器请求消息，所述节点成为注册节点；根节点收到该路由请求消息后，在路由表中增加一个到注册节点的临时路由条目，然后响应一个单播的路由通告消息；注册节点收到路由通告消息后，根据IPv6前缀和EUI-64接口标识自动配置一个全局单播IPv6地址，所述注册节点向根节点发送邻居请求消息进行节点注册；所述根节点直接将新注册的IPv6全局地址写入到地址缓存表中，将所述临时路由条目改为正式路由条目，并向注册节点发送邻居通告消息，邻居通告消息中设置状态为0代表注册成功，处理结束；

且所述步骤c中，若发生叶子节点失效或离开、非叶子节点失效或离开、节点的移动三种情况之一时，则触发路由修复过程；若没有情况发生，则保持处理结束。