[发明专利]下一代无线网络的地址配置实现方法

摘要

本发明提供了一种下一代无线网络的地址配置实现方法，其特征在于，所述无线网络包括三类节点已配置节点，半配置节点和新节点；其中，已配置节点为具有路由转发功能且已配置地址的节点，半配置节点为具有路由转发功能且产生的地址正在进行地址重复检测过程中的节点，新节点为未配置地址的节点；所述无线网络作为末端网络通过接入路由器连接到互联网；已配置节点和半配置节点同时承担路由路径的中间节点的功能；下一代无线网络中的新节点通过本发明可以获取具有全球唯一性的地址。

主权项

一种下一代无线网络的地址配置实现方法，其特征在于，所述无线网络包括三类节点：已配置节点，半配置节点和新节点；其中，已配置节点为具有路由转发功能且已配置地址的节点，半配置节点为具有路由转发功能且产生的地址正在进行地址重复检测过程中的节点，新节点为未配置地址的节点；所述无线网络作为末端网络通过接入路由器连接到互联网；已配置节点和半配置节点同时承担路由路径的中间节点的功能；所述无线网络的IPv6地址由两部分组成，第一部分是全局路由前缀，长度为128‑i‑j比特，唯一标识一个无线网络，一个无线网络中所有节点的全局路由前缀都相同，与所连接的接入路由器的全局路由前缀相同；第二部分为随机ID，唯一标识一个节点，随机ID由地址重复检测ID和节点ID构成，其中地址重复检测ID长度为i比特，随机产生，用于地址的重复地址检测，节点ID长度为j比特，随机产生，用于确保节点地址的唯一性；i和j为正整数，随机ID作为链路地址，其长度为16比特或者64特比，即i+j＝16或者i+j＝64；接入路由器的随机ID为1；节点的地址重复检测ID取值范围为[1,2i‑1]，当节点的地址重复检测ID取值为上限2i‑1时，节点ID的取值范围为[1,2j‑2]，当节点的地址重复检测ID的取值范围为[1,2i‑2]时，节点ID的取值范围为[1,2j‑1]；接入路由器的IPv6地址为预先设置；新节点通过信标帧来实现地址配置，其中信标帧负载的前三个比特定义信标帧的负载内容和通信方式，如表1所示：表1：初始状态下，一个无线网络中每个节点均为新节点且具有一个无线网络唯一性的ID；新节点在地址配置之前采用具有无线网络唯一性的ID作为临时链路地址；所述无线网络启动后，接入路由器在一跳范围内广播类型为000的信标帧，信标帧负载为接入路由器的全局路由前缀；新节点获取地址转变为已配置节点后，在一跳范围内广播类型为000的信标帧，信标帧负载为自己的全局路由前缀；新节点启动后，通过接收邻居接入路由器或者已配置节点广播的类型为000的信标帧获取当前无线网络的全局路由前缀，然后通过下述过程实现地址配置：步骤101：开始；步骤102：新节点随机产生一个地址重复检测ID和节点ID，其中随机产生的地址重复检测ID满足下述两个条件：条件1：与新节点接收到的所有类型为010的信标帧负载中的地址重复检测ID都不 同；条件2：与新节点的所有邻居已配置节点的地址重复检测ID都不同；步骤103：新节点在无线网络内广播一个类型为010的信标帧，信标帧负载为获取的全局路由前缀和满足上述两个条件的地址重复检测ID，信标帧的源链路地址为新节点的临时链路地址，然后将自己标记为半配置节点；步骤104：无线网络中已配置节点收到新节点的类型为010的信标帧后，转发该信标帧，同时判断已配置节点的全局路由前缀和地址重复检测ID是否与信标帧中的全局路由前缀和地址重复检测ID相同，如果相同，则进行步骤105，否则进行步骤106；步骤105：已配置节点向新节点单播返回一个类型为001的信标帧，信标帧的源地址为自己的链路地址，信标帧负载为空；步骤106：无线网络中半配置节点收到新节点的类型为010的信标帧后，转发该信标帧，同时判断半配置节点的全局路由前缀和随机产生的地址重复检测ID是否与信标帧中的全局路由前缀和地址重复检测ID相同，如果相同，则进行步骤107；否则进行步骤108；步骤107：半配置节点向新节点单播返回一个类型为001的信标帧，信标帧负载为该半配置节点随机产生的地址重复检测ID和节点ID，信标帧源地址为该半配置节点的临时链路地址；步骤108：在规定时间后，新节点检测所有收到的类型为001的信标帧，判断自己产生的地址重复检测ID和节点ID是否与无线网络内的已配置节点的地址重复检测ID和节点ID相同，如果是，执行步骤102，否则进行步骤109；步骤109：新节点判断自己产生的地址重复检测ID和节点ID是否与无线网络内的半配置节点的地址重复检测ID和节点ID相同，如果是，执行步骤110，否则进行步骤111；步骤110：新节点比较它与所有与自己具有相同的地址重复检测ID和节点ID的半配置节点的临时链路地址，判断自己的临时链路地址是否小于所述半配置节点的临时链路地址，如果是，进行步骤111，否则进行步骤102；步骤111：新节点将自己标记为已配置节点，同时将步骤102中产生的地址重复检测ID和节点ID与获取的全局路由前缀相结合获取了具有网络唯一性的IPv6地址；步骤112：结束；无线网络中所有新节点执行步骤101～步骤112过程直到所有节点获取具有全球唯一性的地址为止，此时无线网络初始化结束；步骤108中，规定时间为α·d·t，其中α为调节系数，d为网络直径，t为一个信标帧的一跳延迟；步骤102中，新节点产生的地址重复检测ID与无线网络内的已配置节点或者半配置节点的地址重复检测ID相同的概率如下所示：假设地址重复检测ID和节点ID的比特长度为m，其中m＝2i+j，那么在无线网络中k个具有相同链路地址的概率P(m,k)如公式(1)所示：利用斯特林公式(2)，将公式(1)简化为公式(3)：根据公式(3)推导公式(4)，即无线网络中k个具有相同链路地址的概率P(m,k)趋于0，即一个新节点通常执行一次上述地址配置过程即可获取具有全球唯一性的地址。