[发明专利]6LoWPAN无线传感器网络移动切换的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动切换的实现系统，尤其涉及的是一种下一代6LoWPAN无线传感器网络移动切换的实现方法。

背景技术

随着无线传感器网络的广泛应用及基于IPv6互联网络的成熟和发展，6LoWPAN无线传感器网络已成为未来发展的必然趋势。随着用户对移动业务需求的不断增长，6LoWPAN无线传感器网络只有提供良好的移动性支持，才能使其获得更大地应用空间。目前，IPv6中典型的移动协议(如HMIPv6，FMIPv6及MIPv6)应用到6LoWPAN无线传感器网络中还存在一些问题，主要原因为如下：

1)现有移动协议中，移动传感器节点需要发送和接收大量的控制信息来确保移动过程中的通信畅通，减少数据包的丢失，而传输控制信息会消耗大量的能量，这会大幅度缩减传感器节点的寿命；

2)现有移动协议都是基于网络层实现的，即每个控制信息数据包都需要包括IPv6包头，这对资源有限的传感器节点来说会造成不小的开销，同样会缩短传感器节点的寿命。

因此针对资源有限的6LoWPAN无线传感器网络需要建立一种低开销的移动切换方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种6LoWPAN无线传感器网络移动切换的实现方法。

技术方案：本发明公开了一种6LoWPAN无线传感器网络移动切换的实现方法，在所述6LoWPAN无线传感器网络中设置四类节点：接入节点、固定传感器节点、移动传感器节点及移动传感器节点的关联节点；

所述接入节点为连接无线传感器网络与IPv6网络的节点，它与IPv6网络中的接入路由器相连；接入节点与固定传感器节点形成树状结构，接入节点为根节点，固定传感器节点为中间节点及叶子节点，一个树状结构构建成一个个域网；6LoWPAN无线传感器网络中所有树状结构构成路由骨干网络；

所述移动传感器节点用于采集数据，通过由接入节点和固定传感器节点形成的树状结构进行路由，实现与IPv6网络节点的通信；移动传感器节点的关联节点为与移动传感器节点直接进行通信的树状结构中的节点，同一个时间，一个移动传感器节点只有一个关联节点；移动传感器节点的网络地址在移动过程中固定；

所述树状结构中的节点定期广播beacon帧以示自己的存在，并通过接收一跳范围内的相邻节点发送的beacon帧保存相邻节点的链路地址；

所述移动传感器节点通过测量收到的beacon帧的信号强度获取与关联节点之间的距离，当移动传感器节点检测到它与关联节点的距离大于阈值时，选择当前与它距离最近的固定传感器节点作为关联节点；

所述接入节点、移动传感器节点以及固定传感器节点的IPv6地址包括三个部分：全局路由前缀、接入节点ID与节点ID；

所述全局路由前缀唯一标识一个6LoWPAN无线传感器网络，网络内的所有节点的全局路由前缀都相同；接入节点ID唯一标识一个个域网，个域网中所有节点的IPv6地址的接入节点ID都相同，其值为接入节点的IPv6地址的接入节点ID；节点ID唯一标识一个6LoWPAN无线传感器网络中的传感器节点，接入节点的节点ID为0，IPv6地址为预先设置；

所述IPv6地址的接入节点ID由i比特组成；节点ID划分为多个层次，n比特为一个等级，接入节点的等级为0，接入节点的子节点的等级为1；固定传感器节点IPv6地址的节点ID的有效比特长度v等于固定传感器节点在树状结构中的深度与等级n比特的乘积。

本发明中，固定传感器节点通过加入树状结构获取IPv6地址，固定传感器节点获取IPv6地址的步骤为：

步骤201：开始；

步骤202：固定传感器节点在一跳范围内广播请求地址控制帧；

步骤203：已获取IPv6地址的邻居接入节点或邻居固定传感器节点收到地址请求控制帧后，判断自己是否有剩余地址资源可供分配，如果有，则进行步骤205，否则进行步骤204；

步骤204：邻居接入节点或邻居固定传感器节点放弃处理控制帧，进行步骤209；

步骤205：邻居接入节点或邻居固定传感器节点向固定传感器节点返回一个地址响应控制帧，负载为将要分配的IPv6地址；

步骤206：在设定时间后，固定传感器节点根据地址响应控制帧返回的IPv6地址的节点ID的有效比特长度获取返回帧的邻居接入节点或邻居固定传感器节点所在树状结构的层次值，然后选择层次值最小的节点作为父节点并向该节点返回一个确认控制帧，同时将该节点分配的IPv6地址作为自己的IPv6地址；