[发明专利]用于为无线网络中的节点指派地址的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及网络，并且更具体地涉及为无线网络中的节点指派地址。

背景技术

本申请是Bhatti等人于2005年8月9日提出的名称为“StructuredAddressing Scheme for Wireless Networks”的美国专利申请第11/199625号的部分继续申请。

在无线网络方面最新的进展已经得能够进行多种应用，例如家庭和工业自动化；环境监控和感测、保护和监视；人和货物跟踪；以及医学监控。

在无线网络中，每个节点能够与传输范围内的其他节点通信。每个节点具有唯一的标识以便于节点间的通信。由于网络拓扑的不规则和自发特性，导致在专设(ad hoc)网络中的地址指派是个问题。

一些编址方案(例如ZigBee联盟使用的编址方案)使用地址的分级树。例如，ZigBee协调器(ZC)节点(coordinator node)初始具有对所有分配的地址的控制。随后，当子节点加入网络时，以ZC节点开始的父节点将它的地址空间的一部分分配给子节点。因为对于任何父节点，子节点的数目作为配置参数是固定的，所以能够系统地确定地址空间的分配给加入的子节点的部分。在没有经由广播消息的显式路由发现的情况下，这便于进行路由发现。

然而，ZigBee方案的静态结构会浪费地址，或者甚至拒绝一些父节点对一些可能的子节点指派地址。此外，对地址树在网络中能够具有的最大级数有限制。并且，单个节点的故障会使该树中具有更下级地址的节点不可访问。当故障节点在树的根部附近时，这是个严重的问题。

另一种编址方案使用分布式动态地址指派协议，参见S.Nesargi和R.Prakash，“MANETconf：Configuration of Hosts in a Mobile Ad HocNetwork，”Proceedings of IEEE Infocom，2002年6月。该协议基于以Ricart-Agrawala算法为基础的互斥过程，参见G.Ricart和A.K.Agrawala，“An optimal algorithm for mutual exclusion in computer networks”，Comm.ACM，24(1)，pp.9-17，1981。加入的节点选择相邻节点作为发起器节点(initiator node)。发起器节点选择一个地址，并广播一个消息以向网络中的所有其他节点通知所选择的地址。然后，发起器节点等待来自网络中其他节点的响应。如果来自所有节点的响应为肯定的，则意味着没有其他节点正在使用所选择的地址，然后发起器节点将该地址指派给加入的节点。否则，发起器节点选择另一地址，等等。

然而，该协议有几个问题。所有节点必须维持与所分配的地址有关的信息。这需要存储器，而存储器在小型传感器节点中是有限的资源。此外，广播消息和其他管理消息消耗例如带宽和功率的网络资源。并且，发起器节点能够选择任意地址。因此，地址指派不一定遵从规则的或系统的模式。这使路由发现成为一个问题。

另一种编址方案使用二分算法，参见M.Mohsin和R.Prakash，“IPAddress Assignment in a Mobile Ad Hoc Network”，IEEE MilitaryCommunications Conference(MILCOM 2002)，卷2，pp.856-861，2002年10月。每个节点维持一块可用地址。当一个节点想要加入网络时，该加入的节点从相邻配置节点请求地址。该配置节点将所述块分成两半，并且自己保留一半，而将另一半给请求节点。每个节点维持一个地址表，以记录地址块。每个节点还周期性地广播其地址块，以使其他节点能够更新它们的地址表。还可以从其他节点“借”地址。所述方案也导致不遵从规则的或系统的模式的地址分配。

另一种方案执行重复地址检测，参见C.E.Perkins、J.T.Malinen、R.Wakikawa、E.M.Belding-Royer和Y.Sun，“IP Address Autoconfigurationfor Ad Hoc Networks”IETF Internet Draft，draft-ietf-manet-autoconf-01.txt，2001年11月。加入的节点为它自己选择两个随机地址，每个随机地址来自不同的可用地址的组。一个地址被用作用于验证处理的临时源地址。另一个地址意图等待在验证处理期间用于最后的地址指派。该方案也需要大量的广播消息，并且地址是随机生成的。

发明内容