[发明专利]6LoWPAN的网络移动性管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及针对6LoWPAN的网络技术，具体讲，涉及6LoWPAN的网络移动性管理技术。

背景技术

集成了网络技术、嵌入式技术和传感器技术的低速率无线个域网（LR-WPAN）是为短距离、低速率、低功耗无线通信而设计的网络，可广泛用于智能家电和工业控制等领域。IETF组织于2004年11月正式成立了IPv6over LR-WPAN（简称6LoWPAN）工作组，着手制定基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6over IEEE 802.15.4，旨在将IPv6引入以IEEE 802.15.4为底层标准的无线个域网，其出现推动了短距离、低复杂度、低速率、低功耗的无线个人区域网络的发展。IEEE 802.15.4是2004年提出的无线标准的安全网络技术，主要定义物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准。

6LoWPAN技术底层采用IEEE 802.15.4规定的物理层和MAC层，网络层采用IPv6协议。IPv6应用于LR-WPAN最大的亮点就是庞大的地址空间，这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN网络设备的需要。IPv6支持无状态地址自动配置，与有状态自动配置相比，配置所需开销较少，这正适合LR-WPAN设备特点。同时，由于LR-WPAN设备可能大量密集地分布在人员难以到达的地方，实现无状态地址自动配置则显得更加重要。由于IPv6中，MAC支持的载荷长度远大于6LoWPAN底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，6LoWPAN工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成报头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作，使传感器网络能够平滑地连接到IPv6Internet。6LoWPAN作为基于IP技术的无线传感器网络代表在设计时就考虑到了无线传感器网络与基于IP技术的各种网络互连性问题。6LoWPAN为每个传感器节点定义了一种微型TCP/IPv6协议栈，这使得单个节点能够像个人电脑一样应用IP技术来通信，实现无线传感器网络与IP网络无缝互联，同时也保证了互联网络中节点间的端到端通信，这对于无线传感器网络基于Internet的远程数据采集及节点的控制是非常重要的。

由于6LoWPAN网络通常都是以较大规模的无线多跳网络的形式存在，网络中存在多个移动IP子网，每个子网都有一个边缘无线路由器进行网络标识，网络拓扑不断地动态变化，各个子网之间通过这些路由器组成的路由结构进行通信传输。网络移动技术使移动网络在不同的接入网之间移动时，能够沿用同一个IPv6地址，同时保持不中断的网络连接和应用服务。支持网络移动性的移动式网络是指，由一个或多个移动IP子网组成，并可视为一个整体单元移动的网络，可以移动到互联网的任意位置，该网络内部的所有单元能够通过一个或多个移动路由器（MR，Mobile Router）管理并负责与外部互联网的连接。IETF的NEMO（NetworkMobility）的工作组已经被授权开发NEMO基本支持协议。与移动IP机制类似,NEMO网络在家乡链路上有一个路由器作为家乡代理(HA，Home Agent)。NEMO网络从家乡网络得到永久的IP地址前缀,并通过HA对外宣告路由，MR在家乡网络分配有家乡地址（HoA）。

NEMO基本支持协议的应用模型如附图1所示。NEMO基本支持协议实现NEMO网络的移动,NEMO网络内部节点与其它节点通信过程如下:

（1)当NEMO网络离开家乡,其MR接入访问链路。在访问链路上配置一个转交地址(CoA),然后MR向HA发送一个绑定更新消息。绑定更新消息设置标志R,并且可以包含NEMO网络前缀信息的可选报头。

（2)当HA收到绑定更新消息,在缓存中建立MR的家乡地址HoA和转交地址CoA的绑定记录,为NEMO网络的前缀建立转发表。

（3)HA向MR发送对绑定更新的应答消息。一旦上述绑定过程完成,就已经在HA和MR之间建立了一条双向隧道。隧道的端点是HA和CoA。

（4)如果从NEMO移动网络收到源地址属于NEMO网络前缀范围的数据包,MR将数据包进行IP-In-IP封装后从这个隧道的相反方向转发给HA。HA解封收到的数据包并向目标通信节点(CN，Corresponding Node)转发。

（5)当CN向NEMO网络内节点发送数据包,数据包首先会向HA转发。HA收到数据包后,通过双向隧道发送到NEMO网络的MR,再由MR解封后转发到相应的目标节点。

NEMO网络未进行优化前存在的问题：