[发明专利]下一代全IP无线传感器网络的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络的实现系统，尤其涉及的是一种下一代全IP无线传感器网络 的实现方法。

背景技术

随着下一代网络(IPv6网络)的不断成熟和发展，无线传感器网络与下一代网络 实现全IP通信互联已成为未来发展的必然趋势。全IP互联方式具有以下优势：

(1)IPv6是下一代互联网的协议标准，无线传感器网络采用IPv6协议实现与下 一代网络的全IP通信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)IPv6网络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。

目前实现无线传感器网络与下一代互联网的全IP通信互联关键技术还不成熟，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，因此针对下 一代全IP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。

(3)IPv6协议栈优化方案：由于无线传感器网络资源受限，而IPv6网络最初并 没有考虑嵌入式应用，因此要在储存器和处理器等资源极其有限的传感器节点上实现 IPv6协议，必须对其进行合理精简。

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 全IP无线传感器网络的实现方法。

技术方案：本发明公开了一种下一代全IP无线传感器网络的实现方法，所述下一 代全IP无线传感器网络为与IPv6网络实现全IP通信互联的无线传感器网络，是IPv6 网络的末端网络；所述无线传感器网络中的每个传感器节点拥有全球唯一的IPv6地址， IPv6节点通过无线传感器节点的IPv6地址实现与传感器节点的全IP通信；

所述系统设置三类节点：IPv6接入节点、簇首节点及簇内节点；所述簇首节点与簇 内节点根据最大连通度算法自动生成；所述IPv6接入节点与簇首节点的拓扑结构为树 状结构，IPv6接入节点为树状结构的根节点，簇首节点为树状结构的中间节点及叶子 节点，IPv6接入节点与簇首节点为固定节点；所述无线传感器网络的路由系统通过IPv6 接入节点与簇首节点构建的树状结构来实现；所述簇内节点用于无线传感器网络中的 数据采集与数据处理，为固定节点；簇内节点直接将数据发送至簇首节点，簇首节点 通过所在树状结构实现对数据的路由；IPv6接入节点用于连接无线传感器网络与IPv6 网络；所述无线传感器网络通过n个IPv6接入节点与IPv6网络连接，且n≥1，当n≥2 时，IPv6接入节点之间通过IPv6网络进行多播通信；所述无线传感器网络被n个IPv6 接入节点划分为n个树状结构，每个树状结构中有且只有一个IPv6接入节点，且所述 IPv6接入节点为树状结构的根节点，每个IPv6接入节点具有一个ID，该ID唯一地标 识IPv6接入节点以及以此IPv6接入节点为根节点的树状结构；

所述无线传感器网络由多个簇组成，每个簇包括一个簇首节点和多个簇内节点，簇 内节点在簇首节点的一跳范围内，拓扑结构为星形。

所述簇首节点和簇内节点的生成，包括以下步骤：

步骤301：处于孤立状态的所有传感器节点都设有一个具有相同值的初始衰减时间；

步骤302：处于孤立状态的一个传感器节点X定期广播一个包含自己信息的信息帧；

步骤303：帧覆盖范围内的传感器节点Y收到帧后，判断自己是否被标记为簇内节 点，如果是，进行步骤311，如果不是，进行步骤304；