[发明专利]一种下一代无线传感器网络路由的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络路由的实现方法，尤其涉及的是一种下一代无线传感器网络路由的实现方法。

背景技术

随着下一代互联网的不断成熟和发展，下一代无线传感器网络已成为未来发展的必然趋势。下一代无线传感器网络具有以下优势：

（1）IPv6是下一代互联网的协议标准，下一代无线传感器网络有助于推动无线传感器网络通信协议的标准化；

（2）IPv6的许多技术特点（如地址自动配置、移动性支持、安全性等）对大规模无线传感器网络的自组织管理提供了良好支持；

（3）互联网的组网方式可以供无线传感器网络充分借鉴，使其成为无线传感器网络的一种合理拓展。

目前实现下一代无线传感器网络的路由关键技术还不成熟，主要表现在以下方面：

（1）地址自动配置：地址自动配置是IPv6的一个重要技术特色，可以在无人干预的情况下为每个接口配置相应的IPv6地址。这一点与无线传感器网络自组织、自配置的设计目标非常吻合。但是，现有的IPv6地址自动配置方式在无线传感器网络中还存在一些问题，例如有状态地址配置会带来大量的控制消息开销、根据MAC地址生成IPv6地址的无状态地址配置对传感器节点间的路由寻址未带来任何方便，因此针对6LoWPAN无线传感器网络需要建立一种新的IPv6地址自动配置机制；

（2）路由方案：无线传感器网络与IPv6网络不同，在IPv6网络中，路由器与普通节点之间有数据链路层连接，可以通过一跳到达，而无线传感器节点具有路由器与普通节点双重身份，节点之间没有数据链路层连接，因此在无线传感器网络中需要建立一种新的路由方式实现IPv6节点与传感器节点之间的通信。

本发明提出了一种下一代无线传感器网络地址配置和路由实现方法以解决上述存在的问题。

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，提供一种下一代无线传感器网络路由的实现方法。

技术方案：本发明公开了一种下一代无线传感器网络路由的实现方法，其特征在于，所述无线传感器网络包括四类节点：接入路由器，簇首节点，簇内节点和新节点；一个无线传感器网络只包含一个接入路由器，并通过接入路由器接入互联网，簇首节点为获取IPv6地址的全功能节点，簇内节点为获取IPv6地址的部分功能节点，新节点为没有获取IPv6地址的全功能节点或者部分功能节点；如果一个新节点是全功能节点即全功能新节点，且在一个簇首节点的一跳范围内，且没有邻居新节点是部分功能节点即部分功能新节点，它则转入休眠状态。

一个无线传感器网络划分为两个以上的簇，其中，簇首节点为固定的全功能节点，簇内节点为可移动的部分功能节点；接入路由器和所有簇首节点构建成一个树状结构，做为地址树，地址树的根节点为接入路由器；地址树能够自动实现路由。

上述过程中，地址树可以自动实现路由，无需路由发现和建立过程，因此大幅度讲了路由代价和延迟，增加了通信质量。

无线传感器网络节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分是全局路由前缀，一个无线传感器网络中所有节点的全局路由前缀都相同，所有节点的全局路由前缀的值等于同一个无线传感器网络中接入路由器的全局路由前缀；第二部分为簇ID，一个簇中所有簇内节点的簇ID都相同，其值等于相同簇簇首节点的簇ID；第三部分为簇内节点ID，其值在簇内具有唯一性；簇ID和簇内节点ID构成链路地址；接入路由器和簇首节点的簇内节点ID为0。

接入路由器和簇首节点的簇ID通过本发明的算法来获取，例如通过步骤101至115来获取簇ID。

簇ID划分为两个以上层次，k比特代表一个层次，一个簇ID的最大层次L如公式(1)所示：

其中i表示簇ID的比特长度。

当无线传感器网络启动时，执行地址配置初始化操作，全功能新节点获取具有全球唯一性的IPv6地址并转化为簇首节点，同时构成地址树；部分功能新节点获取具有全球唯一性的IPv6地址并转化为簇内节点，同时构成簇；初始状态下，所有节点均为新节点，并且采用MAC地址作为临时链路地址；在新节点配置链路地址之前，由临时链路地址来标识。

在无线传感器网络中，新节点在一跳范围内定期广播信标帧，新节点源地址为其临时链路地址；全功能新节点通过接收邻居全功能新节点广播的信标帧获取与邻居全功能新节点的角度和距离。