[发明专利]一种基于RPL协议的双向组播转发方法

说明书

本发明提供一种基于RPL协议的双向组播转发算法，向上转发采用链路层的单播方式，向下转发则根据节点的子节点数目选择采用链路层的单播方式unicast还是广播方式broadcast。向下转发模式的调整，改进了原RPL协议单纯采用的单播方式，优化节点配置，可以有效减少无线发射次数、降低节点能耗，并提高数据分组转发率。本发明描述的算法能够适用于各种低功耗有损网络。

技术领域

本发明属于无线传感器网络领域，特别地涉及到无线传感器网络路由问题，具体是指一种基于RPL协议的双向组播转发方法。

背景技术

最近的五到十年中，互联网母体中发展起来的物联网(Internet of Things，IOT)概念逐渐被人们所熟知并成为当下十分热门的话题。物联网常常运行于不稳定的通信媒介上，这是任何软件或通信网络协议都应考虑的网络固有特性，这种性质常被称为“有损的(Lossy)”，而该网络上的节点均具有低功耗和有限存储资源等特点。因此常把具有以上特点的网络称为低功耗有损网络(Low-power and Lossy Networks,LLNs)。LLNs网络可以广泛的应用于城市网络、工业、家庭、建筑、交通、医疗等各个领域。不同的应用领域有不同的路由需求，因此给网络的部署和性能带来了不同的挑战。

IETF于2004年底成立了6LoWPAN工作组，它的目标是为了让IEEE802.15.4设备可以使用IPv6协议栈，进行基于IPv6的通信，同时可以将无线传感器网络纳入到互联网的体系中进行扩展和应用。6LoWPAN规定其链路层和网络层协议分别使用IEEE 802.15.4标准和TCP/IPv6协议栈，建立基于IPv6的无线传感器网络。

为了在LLNs网络中应用IPv6协议栈，IETF(Internet Engineering Task Force)的ROLL (Routing Over Low power and Lossy networks)工作组专门制定了RPL(RoutingProtocol for Low-power and Lossy Networks)协议。RPL路由协议是一种距离矢量路由协议，基于IPv6地址。它通过一个目标函数OF(Objective Function)和路由度量标准(Metric)建立一个目标导向的有向无环图DODAG(Destination Oriented DirectedAcyclic Graph)。每个DODAG中，根节点会选择其他节点作为自己的父亲节点，就是沿着DODAG指向根节点的默认下一跳路由。目标函数依据路由度量标准给出默认路由选择的计算结果。目标函数与路由度量标准可以有多种组合，适应不同应用场景的需要。

RPL的路由分为上行路由和下行路由两种，上行指的是朝向根的方向。其中上行路由也是默认路由，到最优父节点(preferred parent)的路由。下行路由则相反，远离根方向的路由，就是到子节点的路由。RPL路由支持4种操作模式(Modes of Operation，MOP)，分别是 MOP0：无下行路由维护；MOP1：非存储模式；MOP2：存储模式不支持组播；MOP3：存储模式支持组播。MOP3是唯一支持组播的操作模式，然而，RPL MOP3的组播不能避免报文的重复转发；并且在MOP3中，当一个路由节点向其子节点转发组播报文时，默认采用链路层的单播发射，这就造成了节点能量过多消耗并且导致延时增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RPL协议的双向组播转发方法，用于解决RPL协议中组播模式下数据分组重复转发问题和向下转发时单纯采用链路层单播模式造成的节点能耗过高以及转发延迟问题。

为实现解决RPL MOP3模式存在的缺陷，本发明的技术方案为：

一种基于RPL协议的双向组播转发方法，RPL协议的MOP3方式分为节点主动发送组播数据分组和节点转发收到的组播数据分组；

作为优选，RPL协议的MOP3方式除了根节点，任何一个节点发送组播数据分组，既可以向父节点发送，也可以向子节点发送，是双向发送。