[发明专利]一种快速的无线网络路由实现方法

摘要

本发明公开了一种快速的无线网络路由实现方法，所述无线网络包含两种节点：网关节点和普通节点；网关节点能够连接到互联网，普通节点通过网关节点实现与互联网的通信；所述无线网络中包含一个以上的网关节点，所有网关节点构成一个任播组；如果该任播组的任播地址与其中一个网关节点的单播地址相同，则该网关节点称为任播首节点；每个网关节点构建一个树状结构，称为任播树。本发明提供了一种快速的无线网路由实现方法，所述无线网络通过本发明所提供的实现方法可获取IPv6网络提供的网络服务，同时保持通信的连续性，缩短路由延迟，降低数据包丢失率，提高服务质量，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

主权项

一种快速的无线网络路由实现方法，其特征在于，所述无线网络包含两种节点：网关节点和普通节点；网关节点能够连接到互联网，普通节点通过网关节点实现与互联网的通信；所述无线网络中包含一个以上的网关节点，所有网关节点构成一个任播组；如果该任播组的任播地址与其中一个网关节点的单播地址相同，则该网关节点称为任播首节点；每个网关节点构建一个树状结构，称为任播树，树的根节点为网关节点，一个普通节点选择加入距离自己最近的网关节点所构建的任播树，并通过所在任播树的网关节点实现与互联网的通信；网关节点具有两种传输半径，一种用于网关节点之间的通信，一种用于网关节点与普通节点之间的通信，网关节点之间的通信半径大于网关节点与普通节点之间的通信半径；所述网关节点和普通节点的IPv6地址由三部分构成，第一部分为全局网络前缀，它唯一标识一个无线网络，一个无线网络中所有网关节点和普通节点的全局网络前缀都相同，其值等于相同无线网络内的网关节点的全局网络前缀；第二部分为i比特的网关ID，它唯一标识一个网关节点，第三部分为j比特的节点ID，它唯一标识一个普通节点；网关ID和节点ID构成链路地址，其长度为16比特或者64比特；一个普通节点的节点ID的有效长度L与该节点所在任播树的深度d成正比，L≤j，如公式(1)所示，一个网关节点或者普通节点拥有的最大子节点数为2^c‑1；L＝d·c     公式(1)，在无线网络中，任播首节点地址预先设置，其网关ID为1，节点ID为0；任播首节点的地址既作为它的单播地址，也作为任播地址，该任播地址唯一标识一个任播组，该任播组中每个任播成员都是网关节点并且能够连接到互联网；任播首节点负责为任播组成员配置单播地址；任播首节点保存一个网关ID表，网关ID表具有2ⁱ‑1个表项，每个表项包含三个域：网关ID，分配状态和生命周期；其中分配状态具有两个值，未分配和已分配；如果一个网关ID的分配状态值为已分配状态，那么该网关ID的生命周期随着时钟递减；如果在该网关ID的生命周期内收到该网关ID对应的网关节点发送的刷新消息，那么该网关ID的生命周期被设置为最大值，如果生命周期衰减到0，那么任播首节点将该网关ID的分配状态更新为未分配状态；如果网关节点没有配置地址，它用自己的硬件ID作为临时链路地址；每个网关节点保存一个临时路由表和一个永久路由表，临时路由表每个表项包括三个域：下一跳，目的节点域以及生命周期，临时路由表用于地址配置前使用，其目的节点域值为临时链路地址；永久路由表每个表项包括四个域：下一跳，目的节点，路径长度以及生命周期，其中，路径长度为到达目的节点的距离，永久路由表是用于地址配置后使用，目的节点的域值为配置的IPv6地址的网关ID；网关节点获取IPv6地址后定期广播信标帧，信标帧负载为全局网络前缀和永久路由表；如果网关节点G1为任播首节点，其余网关节点从任播首节点G1获取地址并在永久路由表中建立到达任播首节点G1的永久路由表项；在网关节点G5没有配置地址并侦听邻居网关节点广播的信标帧的情况下，如果网关节点G5侦听到两个以上信标帧且网关节点G2距离网关节点G1最近，那么网关节点G5通过下述过程从网关节G1获取网关节点ID并建立到达网关节点G1的永久路由表项：步骤101：开始；步骤102：网关节点G5发送网关ID请求命令帧，网关ID请求命令帧头部结构包括mesh头部和MAC头部，其中，mesh头部的源地址为网关节点G5的临时链路地址，最终地址为网关节点G1的链路地址，MAC头部的源地址为其临时链路地址，目的地址为网关节点G2的链路地址；步骤103：网关节点G2收到网关ID请求命令帧后，查看到达网关节点G1的永久路由表项，将网关ID请求命令帧的MAC头部的目的地址更新为到达网关节点G1的下一跳节点的链路地址，同时在临时路由表中增加到达网关节点G5的临时路由表项，该表项的下一跳和目的节点均为网关节点G5的临时链路地址，然后发送命令帧；步骤104：下一跳节点收到网关ID请求命令帧后，在临时路由表中增加到达网关节点G5的临时路由表项，其中目的节点为网关节点G5的临时链路地址，下一跳域值为网关ID请求命令帧的MAC头部的源地址；步骤105：下一跳节点判断自己是否为网关节点G1，如果是，进行步骤107，否则进行步骤106；步骤106：下一跳节点查看到达网关节点G1的永久路由表项，将网关ID请求命令帧的MAC头部的目的地址更新为到达网关节点G1的下一跳节点的链路地址，发送网关ID请求命令帧，进行步骤104；，步骤107：网关节点G1查看网关节点ID表，选择最小未分配的网关节点ID，向网关节点G5返回网关ID响应命令帧，网关ID响应命令帧的mesh头部的源地址是网关节点G1的链路地址，最终地址为网关节点G5的临时链路地址，MAC头部的源地址为网关节点G1的链路地址，目的地址为临时路由表中到达网关节点G5的下一跳节点的链路地址，网关ID响应命令帧负载为分配的网关ID，同时将该网关ID的分配状态设置为已分配，生命周期设置为最大值，然后发送网关ID响应数据帧；步骤108：下一跳节点收到网关ID响应数据帧后，判断自己是否为网关节点G5，如果是，进行步骤110，否则进行步骤109；步骤109：下一跳节点查看临时路由表中目的节点为网关节点G5的表项，将网关ID响应数据帧的MAC头部目的地址更新为该表项的下一跳地址，发送网关ID响应数据帧，进行步骤108；步骤110：网关节点G5将自己的网关ID设置为网关ID响应命令帧负载中的网关ID，将网关ID与全局网络前缀相结合构建成IPv6地址，同时在永久路由表中增加到达网关节点G1的表项，其中下一跳为网关节点G2的链路地址，路径长度为网关节点G2到达网关节点G1的路径长度加1；步骤111：结束；每个网关节点获取地址后，要向任播首节点定期发送刷新消息以重置其地址的网关ID的生命周期。