专利名称：一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法
技术领域：
本发明涉及一种嵌套移动网络路由优化方法，尤其涉及的是一种基于 6LoffPAN(IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks, IPv6 低功耗无线个 域网)的嵌套移动网络路由优化方法。
背景技术：
随着用户对移动业务需求的不断增长以及各种新业务的不断出现，6LoWPAN(IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks)网络只有提供良好地网络移动性支 持，才能使其获得更大的应用空间。6LoffPAN网络通过6LoWPAN接入节点与IPv6互联网的接入路由器相连，从而实现 6LoffPAN网络与IPv6互联网的通信。6LoWPAN网络中，当一个移动网络运动到一个新的位 置时，如果移动网络的移动路由器不能直接从6LoWPAN接入节点获取转交地址，那么则需 要从其他移动网络获取转交地址，从而形成了嵌套移动网络。数据消息在6LoWPAN嵌套移 动网络实现路由需要经过多次隧道封装才能到达目的地，从而导致数据传输延迟及数据传 输开销增加等问题。移动网络的嵌套层次越多，数据传输开销以及路由延迟越大。目前，国内外嵌套移动网络路由优化进行了研究并提出了相应的解决方案，但是 所提方案都存在如下问题1)数据消息必须经过至少一个家乡代理及相应的隧道才能到 达目的节点，因此，数据消息所经过的路由路径并不是最佳路径，仍然需要进一步路由优化 以降低路由代价，缩短路由时间；2)借助于额外的命令消息建立路由，增加了建立路由的 开销；3)需要增加额外的网络设备或软件支持，增加了网络移动的成本。为了弥补上述不足，本发明提出了基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法。
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，提供一种基于 BLoffPAN的嵌套移动网络路由优化方法。技术方案本发明公开了一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，所述 方法中，所述6LoWPAN网络由一个以上的个人局域网构成，所述个人局域网包括接入节点 和一个以上的移动网络，一个移动网络中包括一个移动路由器和一个以上的移动网络节 点，所述接入节点与所有移动路由器构建成树状结构，所述树状结构构建成路由系统，树状 结构的根节点为接入节点，中间节点及叶子节点为移动路由器，所述个人局域网通过接入 节点接入IPv6互联网，所述接入节点之间通过IPv6互联网采用多播方式进行通信。本发明所述方法中，所述接入节点的IPv6地址及移动路由器的转交地址由四部 分组成，第一部分是全局路由前缀，一个6LoWPAN网络中所有接入节点的IPv6地址及移动 路由器转交地址的全局路由前缀都相同；第二部分为个人局域网ID，个人局域网ID唯一标 识6LoWPAN网络中的一个个人局域网，一个个人局域网中所有移动路由器的转交地址的个 人局域网ID都相同，其值等于同一个个人局域网中接入节点的个人局域网ID ；第三部分为移动路由器ID，移动路由器ID唯一标识个人局域网中的一个移动路由器；第四部分为移动 网络节点ID，移动网络节点ID唯一标识移动网络中的一个移动网络节点；接入节点的IPv6 地址的移动路由器ID及移动网络节点ID为0，移动路由器的转交地址的移动网络节点ID 为0 ；移动路由器转交地址的个人局域网ID的比特长度与其在树状结构中所在深度成正比关系。本发明所述方法中，所述移动路由器获取转交地址的过程描述如下步骤301:过程开始；步骤302 移动路由器发送请求转交地址的请求消息；步骤303 在请求消息覆盖范围内并且有剩余地址资源可供分配的移动路由器收 到消息后，向所述发出请求的移动路由器返回一个响应消息，此消息包含将要分配的IPv6 地址；步骤304 判断发送请求的移动路由器在设定时间内是否收到一个或多个响应消 息，如果收到，进行步骤305，否则进行步骤302 ；步骤305 根据响应消息返回IPv6地址的移动路由器ID，发送请求的移动路由器 计算返回响应消息的移动路由器距离其所在树状结构树根节点的跳数，选择跳数最小的移 动路由器作为父节点并向父节点返回一个确认消息，同时将父节点分配的IPv6地址作为 转交地址；步骤306 发送请求的移动路由器通知本移动网络的移动网络节点已获取新的转 交地址，并向所在树状结构根节点注册新的转交地址；步骤307 父节点收到移动路由器返回的确认消息后，将分配给发出请求的移动 路由器的IPv6地址标记为已分配状态；步骤308 发出请求的移动路由器获取转交地址，过程结束。本发明所述方法中，接入节点保存一个移动路由器地址对照表，所述对照表包含 两个域移动路由器的家乡地址域及移动路由器的转交地址域；如果移动路由器获取新的 转交地址，则通过下述过程向所在树状结构根节点进行注册操作步骤401:过程开始；步骤402 移动路由器向所在树状结构树根节点发送注册消息，此消息包含新获 取的转交地址及其家乡地址；步骤403 此注册消息过移动路由器所在树状结构进行路由，最终到达树根节点；步骤404 树根节点查看发送注册消息的移动路由器地址对照表是否存在移动路 由器的表项，如果存在，则进行步骤405，否则进行步骤406 ；步骤405 树根节点用移动路由器的新转交地址更新表项中的转交地址域，进行 步骤407 ；步骤406 树根节点增加一个新表项，表项的家乡地址域为移动路由器的家乡地 址，转交地址域为移动路由器的转交地址；步骤407 移动路由器转交地址注册过程结束。本发明所述方法中，所述移动路由器获取新的转交地址后，将新的转交地址通知 本移动网络内的移动网络节点，如果移动路由器所在移动网络中的移动网络节点正在与 IPv6互联网中的通信节点进行通信，那么移动网络节点采用如下过程进行移动路由器的转交地址绑定操作步骤501:过程开始；步骤502 移动网络节点向所述通信节点发送一条绑定消息，消息中的家乡地址 域为移动网络节点的IPv6地址，转交地址移动域为移动路由器新的转交地址；步骤503 绑定消息首先到达移动网络节点所在移动网络的移动路由器，移动路 由器通过树状结构将其路由到树状结构的根节点；步骤504:根节点通过移动路由器地址对照表判断所述通信节点是否位于本 6LoffPAN网络内，如果是，进行步骤505，否则进行步骤506 ；步骤505 根节点将绑定消息发送到IPv6互联网，最终数据包路由到达目的通信 节点，进行步骤507;步骤506 根节点根据绑定消息的目的地址通过树状结构将其路由到目的通信节 点，进行步骤507;步骤507 通信节点收到绑定消息后，建立移动网络节点与移动路由器新的转交 地址的绑定关系；步骤508 绑定过程结束。本发明所述方法中，所述IPv6互联网中的通信节点建立移动网络节点与移动路 由器新转交地址的绑定关系后，移动网络节点与通信节点的通信过程优化为步骤601 通信节点建立移动路由器转交地址与移动网络节点的绑定关系；步骤602 通信节点发送到移动网络节点的后续数据包的目的地址为移动路由器 的转交地址，数据包包含一个类型2的路由头，其值为移动网络节点的IPv6地址；步骤603 移动路由器所在树状结构根节点收到通信节点发送给移动网络节点的 后续数据包后，根据数据包的目的地址，将其转发到目的移动路由器转交地址所在树状分 支的下一跳移动路由器；步骤604:判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤606， 否则进行步骤605 ；步骤605 下一跳移动路由器根据数据包的目的地址，继续将其转发到目的移动 路由器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤604 ；步骤606 移动路由器收到数据包后，根据数据包中类型2的路由头内容，将数据 包发送给目的移动网络节点；步骤607 移动网络节点处理数据包后，向通信节点返回响应数据包，其源地址为 移动网络节点自己的IPv6地址，目的地址为移动路由器的家乡地址，家乡地址域为移动网 络节点自己的IPv6地址，类型2的路由头为通信节点的IPv6地址；步骤608 响应数据包首先到达移动路由器，移动路由器将数据包的源地址更新 为其转交地址，目的地址更新为类型2的路由头中的通信节点的IPv6地址，将数据包发送 到其父节点；步骤609 判断父节点是否为移动路由器所在树状结构的根节点，如果是，进行步 骤610，否则进行步骤611 ；步骤610 根节点通过移动路由器地址对照表判断通信节点是否位于本6LoWPAN 网络内，如果是，进行步骤613，否则进行步骤612 ；
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步骤611 父节点继续将响应数据包转发到它的父节点，进行步骤609 ；步骤612 根节点将响应数据包发送到IPv6互联网，最终数据包通过IPv6路由方 式到达目的通信节点，进行步骤617 ；步骤613 根节点将响应数据包的目的地址更新为通信节点所在移动网络的移动 路由器的转交地址，将其转发到通信节点所在移动网络的移动路由器转交地址所在树状分 支的下一跳移动路由器；步骤614:判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤616， 否则进行步骤615 ；步骤615 下一跳移动路由器根据响应数据包的目的地址，继续将其转发到目的 移动路由器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤614 ；步骤616 目的移动路由器收到响应数据包后，根据数据包中类型2的路由头内 容，将数据包发送给目的通信节点；步骤617 路由优化过程结束。本发明所述方法中，移动路由器通过定期发送信标帧维护所在的树状结构，具体 过程如下步骤701:过程开始；步骤702 移动路由器发送信标帧，负载内容为其转交地址；步骤703 判断移动路由器在设定时间内是否接收到其父节点的信标帧，如果是， 进行步骤704，否则进行步骤705 ；步骤704 判断移动路由器在设定时间内是否接收到子节点的信标帧，如果是，进 行步骤707，否则进行步骤706 ；步骤705 移动路由器重新加入其他树状结构获取新的转交地址，进行步骤707 ；步骤706 移动路由器释放子节点占用的IPv6地址资源；步骤707:过程结束。本发明所述方法中，接入节点通过检测移动网络节点的IPv6地址的网络前缀与 移动路由器家乡地址的网络前缀是否匹配来判断此移动网络节点是否位于本个人局域网 内；一个6LoWPAN网络中的多个接入节点通过多播方式判断一个移动网络节点是否位于本 BLoffPAN网络内，所述网络前缀包括全局路由前缀、个人局域网ID以及移动路由器ID。有益效果本发明提供了一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，在所 述方法中，移动网络节点无需经过所在移动网络的移动路由器的家乡代理也无需建立隧道 即可与通信节点通信，节省了数据传输开销，缩短了数据传输延迟；所述方法提出了移动 路由器转交地址的分层结构，根据此分层结构，提出了基于最短路径的移动路由器转交地 址配置算法，缩短了数据传输延迟；在所述方法中，移动网络节点可根据目的通信节点的 IPv6地址准确地判断此通信节是否与移动网络节点位于同一个6LoWPAN网络内，从而建 立到达目的通信节点的最优路由路径，缩短了数据传输延迟；所述方法提出了 6LoWPAN嵌 套移动网络拓扑结构，移动路由器通过所提6LoWPAN嵌套移动网络拓扑结构可自动实现路 由，节省了建立路由带来的功耗及延迟。
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下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本发明所述6LoWPAN网络体系结构示意图。图2为本发明所述接入节点IPv6地址及移动路由器转交地址结构示意图。图3为本发明所述移动路由器获取转交地址流程示意图。图4为本发明所述移动路由器注册转交地址流程示意图。图5为本发明所述移动路由器绑定转交地址流程示意图。图6为本发明所述移动网络节点通信路由优化流程示意图。图7为本发明所述移动路由器维护树状结构流程示意图。
具体实施例方式图1为本发明所述的6LoWPAN网络体系结构示意图，所述6LoWPAN网络划分为 多个个人局域网(Personal Area Network, PAN)，一个个人局域网通过一个接入节点接入 IPv6互联网，所述个人局域网包括接入节点和一个以上的移动网络，一个移动网络中包括 一个移动路由器和一个以上的移动网络节点，所述接入节点与所有移动路由器构建成树状 结构，所述树状结构构建成路由系统，树状结构的根节点为接入节点，中间节点及叶子节点 为移动路由器，所述个人局域网通过接入节点接入IPv6互联网，所述接入节点之间通过 IPv6互联网采用多播方式进行通信。图2为本发明所述的接入节点IPv6地址及移动路由器转交地址结构示意图，接入 节点的IPv6地址及移动路由器的转交地址由四部分组成，第一部分是64比特的全局路由 前缀，一个6LoWPAN网络中所有接入节点的IPv6地址及移动路由器转交地址的全局路由前 缀都相同；第二部分为i比特的个人局域网ID，个人局域网ID唯一标识6LoWPAN网络中的 一个个人局域网，一个个人局域网中所有移动路由器的转交地址的个人局域网ID都相同， 其值等于同一个个人局域网中接入节点的IPv6地址的个人局域网ID ；第三部分为η比特 的移动路由器ID，移动路由器ID唯一标识个人局域网中的一个移动路由器；第四部分为 (64-i-n)比特的移动网络节点ID，移动网络节点ID唯一标识移动网络中的一个6LoWPAN 节点。第一部分的全局路由前缀、第二部分的个人局域网ID以及第三部分的移动路由器ID 组合一起构成网络前缀。接入节点的IPv6地址的移动路由器ID及移动网络节点ID为0， 移动路由器的IPv6地址的移动网络节点ID为0。接入节点的IPv6地址的MR ID为0。移 动路由器转交地址的个人局域网ID的比特长度与其在树状结构中所在深度成正比关系， 例如，假设一个移动路由器所在树状结构的深度为1，那么此移动路由器转交地址的移动路 由器ID的比特长度η为η = i X 1其中，i值根据实际应用中的6LoWPAN节点分布密度及网络规模大小来确定。图3为本发明所述移动路由器获取转交地址流程示意图，移动路由器获取转交地 址的过程描述如下步骤301:过程开始；步骤302 移动路由器发送请求转交地址的请求消息；
步骤303 在请求消息覆盖范围内并且有剩余地址资源可供分配的移动路由器收 到消息后，向所述发出请求的移动路由器返回一个响应消息，此消息包含将要分配的IPv6 地址；步骤304 判断发送请求的移动路由器在设定时间内是否收到一个或多个响应消 息，如果收到，进行步骤305，否则进行步骤302 ；步骤305 根据响应消息返回IPv6地址的移动路由器ID，发送请求的移动路由器 计算返回响应消息的移动路由器距离其所在树状结构树根节点的跳数，选择跳数最小的移 动路由器作为父节点并向父节点返回一个确认消息，同时将父节点分配的IPv6地址作为 转交地址；步骤306 发送请求的移动路由器通知本移动网络的移动网络节点已获取新的转 交地址，并向所在树状结构根节点注册新的转交地址；步骤307 父节点收到移动路由器返回的确认消息后，将分配给发出请求的移动 路由器的IPv6地址标记为已分配状态；步骤308 发出请求的移动路由器获取转交地址，过程结束。图4为本发明所述移动路由器注册转交地址流程示意图，接入节点保存一个移动 路由器地址对照表，所述对照表包含两个域移动路由器的家乡地址域及移动路由器的转 交地址域；如果移动路由器获取新的转交地址，则通过下述过程向所在树状结构根节点进 行注册操作步骤401:过程开始；步骤402 移动路由器向所在树状结构树根节点发送注册消息，此消息包含新获 取的转交地址及其家乡地址；步骤403 此注册消息过移动路由器所在树状结构进行路由，最终到达树根节点；步骤404 树根节点查看发送注册消息的移动路由器地址对照表是否存在移动路 由器的表项，如果存在，则进行步骤405，否则进行步骤406 ；步骤405 树根节点用移动路由器的新转交地址更新表项中的转交地址域，进行 步骤407 ；步骤406 树根节点增加一个新表项，表项的家乡地址域为移动路由器的家乡地 址，转交地址域为移动路由器的转交地址；步骤407 移动路由器转交地址注册过程结束。接入节点通过检测移动网络节点的IPv6地址的网络前缀与移动路由器家乡地址 的网络前缀是否匹配来判断此移动网络节点是否位于本个人局域网内。一个6LoWPAN网络 中的多个接入节点通过多播方式可判断一个移动网络节点是否位于本6LoWPAN网络内。图5本发明所述移动路由器绑定转交地址流程示意图，移动路由器获取新的转交 地址后，将新的转交地址通知本移动网络内的移动网络节点，如果移动路由器所在移动网 络中的移动网络节点正在与IPv6互联网中的通信节点进行通信，那么移动网络节点采用 如下过程进行移动路由器的转交地址绑定操作步骤501:过程开始；步骤502 移动网络节点向所述通信节点发送一条绑定消息，消息中的家乡地址 域为移动网络节点的IPv6地址，转交地址移动域为移动路由器新的转交地址；
步骤503 绑定消息首先到达移动网络节点所在移动网络的移动路由器，移动路 由器通过树状结构将其路由到树状结构的根节点；步骤504:根节点通过移动路由器地址对照表判断所述通信节点是否位于本 6LoffPAN网络内，如果是，进行步骤505，否则进行步骤506 ；步骤505 根节点将绑定消息发送到IPv6互联网，最终数据包路由到达目的通信 节点，进行步骤507;步骤506 根节点根据绑定消息的目的地址通过树状结构将其路由到目的通信节 点，进行步骤507;步骤507 通信节点收到绑定消息后，建立移动网络节点与移动路由器新的转交 地址的绑定关系；步骤508 绑定过程结束。图6为本发明所述移动网络节点通信路由优化流程示意图，通信节点建立移动网络 节点与移动路由器新转交地址的绑定关系后，移动网络节点与通信节点的通信过程优化为步骤601 通信节点建立移动路由器转交地址与移动网络节点的绑定关系；步骤602 通信节点发送到移动网络节点的后续数据包的目的地址为移动路由器 的转交地址，数据包包含一个类型2的路由头，其值为移动网络节点的IPv6地址；步骤603 移动路由器所在树状结构根节点收到通信节点发送给移动网络节点的 后续数据包后，根据数据包的目的地址，将其转发到目的移动路由器转交地址所在树状分 支的下一跳移动路由器；步骤604:判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤606， 否则进行步骤605 ；步骤605 下一跳移动路由器根据数据包的目的地址，继续将其转发到目的移动 路由器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤604 ；步骤606 移动路由器收到数据包后，根据数据包中类型2的路由头内容，将数据 包发送给目的移动网络节点；步骤607 移动网络节点处理数据包后，向通信节点返回响应数据包，其源地址为 移动网络节点自己的IPv6地址，目的地址为移动路由器的家乡地址，家乡地址域为移动网 络节点自己的IPv6地址，类型2的路由头为通信节点的IPv6地址；步骤608 响应数据包首先到达移动路由器，移动路由器将数据包的源地址更新 为其转交地址，目的地址更新为类型2的路由头中的通信节点的IPv6地址，将数据包发送 到其父节点；步骤609 判断父节点是否为移动路由器所在树状结构的根节点，如果是，进行步 骤610，否则进行步骤611 ；步骤610 根节点通过移动路由器地址对照表判断通信节点是否位于本6LoWPAN 网络内，如果是，进行步骤613，否则进行步骤612 ；步骤611 父节点继续将响应数据包转发到它的父节点，进行步骤609 ；步骤612 根节点将响应数据包发送到IPv6互联网，最终数据包通过IPv6路由方 式到达目的通信节点，进行步骤617 ；步骤613 根节点将响应数据包的目的地址更新为通信节点所在移动网络的移动
12路由器的转交地址，将其转发到通信节点所在移动网络的移动路由器转交地址所在树状分 支的下一跳移动路由器；步骤614:判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤616， 否则进行步骤615 ；步骤615 下一跳移动路由器根据响应数据包的目的地址，继续将其转发到目的 移动路由器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤614 ；步骤616 目的移动路由器收到响应数据包后，根据数据包中类型2的路由头内 容，将数据包发送给目的通信节点；步骤617 路由优化过程结束。上述过程中，类型2的路由头详细说明请参考RFC 3775。图7为本发明所述移动路由器维护树状结构流程示意图，移动路由器通过定期发 送信标帧维护所在的树状结构，具体流程如下步骤701:过程开始；步骤702 移动路由器发送信标帧，负载内容为其转交地址；步骤703 判断移动路由器在设定时间内是否接收到其父节点的信标帧，如果是， 进行步骤704，否则进行步骤705 ；步骤704 判断移动路由器在设定时间内是否接收到子节点的信标帧，如果是，进 行步骤707，否则进行步骤706 ；步骤705 移动路由器重新加入其他树状结构获取新的转交地址，进行步骤707 ；步骤706 移动路由器释放子节点占用的IPv6地址资源；步骤707:过程结束。综上所述，本发明提供了一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，在所 述方法中，移动网络节点无需经过所在移动网络的移动路由器的家乡代理也无需建立隧道 即可与通信节点通信，节省了数据传输开销，缩短了数据传输延迟；所述方法提出了移动 路由器转交地址的分层结构，根据此分层结构，提出了基于最短路径的移动路由器转交地 址配置算法，缩短了数据传输延迟；在所述方法中，移动网络节点可根据目的通信节点的 IPv6地址准确地判断此通信节是否与移动网络节点位于同一个6LoWPAN网络内，从而建 立到达目的通信节点的最优路由路径，缩短了数据传输延迟；所述方法提出了 6LoWPAN嵌 套移动网络拓扑结构，移动路由器通过所提6LoWPAN嵌套移动网络拓扑结构可自动实现路 由，节省了建立路由带来的功耗及延迟。综上所述，本技术具有很高的推广价值。本发明提供了一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法的思路及方法，具 体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均 可用现有技术加以实现。
权利要求
一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在于，所述6LoWPAN网络由一个以上的个人局域网构成，所述个人局域网包括接入节点和一个以上的移动网络，一个移动网络中包括一个移动路由器和一个以上的移动网络节点，所述接入节点与所有移动路由器构建成树状结构，所述树状结构构建成路由系统，树状结构的根节点为接入节点，中间节点及叶子节点为移动路由器，所述个人局域网通过接入节点接入IPv6互联网，所述接入节点之间通过IPv6互联网采用多播方式进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，所述接入节点的IPv6地址及移动路由器的转交地址由四部分组成，第一部分是全局路 由前缀，一个6LoWPAN网络中所有接入节点的IPv6地址及移动路由器转交地址的全局路由 前缀都相同；第二部分为个人局域网ID，个人局域网ID唯一标识6LoWPAN网络中的一个个 人局域网，一个个人局域网中所有移动路由器的转交地址的个人局域网ID都相同，其值等 于同一个个人局域网中接入节点的个人局域网ID ；第三部分为移动路由器ID，移动路由器 ID唯一标识个人局域网中的一个移动路由器；第四部分为移动网络节点ID，移动网络节点 ID唯一标识移动网络中的一个移动网络节点；接入节点的IPv6地址的移动路由器ID及移 动网络节点ID为0，移动路由器的转交地址的移动网络节点ID为0 ；移动路由器转交地址 的个人局域网ID的比特长度与其在树状结构中所在深度成正比关系。
3.根据权利要求2所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，所述移动路由器获取转交地址的过程描述如下步骤301 过程开始；步骤302 移动路由器发送请求转交地址的请求消息；步骤303 在请求消息覆盖范围内并且有剩余地址资源可供分配的移动路由器收到消 息后，向所述发出请求的移动路由器返回一个响应消息，此消息包含将要分配的IPv6地 址；步骤304:判断发送请求的移动路由器在设定时间内是否收到一个或多个响应消息， 如果收到，进行步骤305，否则进行步骤302 ；步骤305 根据响应消息返回IPv6地址的移动路由器ID，发送请求的移动路由器计算 返回响应消息的移动路由器距离其所在树状结构树根节点的跳数，选择跳数最小的移动路 由器作为父节点并向父节点返回一个确认消息，同时将父节点分配的IPv6地址作为转交 地址；步骤306 发送请求的移动路由器通知本移动网络的移动网络节点已获取新的转交地 址，并向所在树状结构根节点注册新的转交地址；步骤307:父节点收到移动路由器返回的确认消息后，将分配给发出请求的移动路由 器的IPv6地址标记为已分配状态；步骤308 发出请求的移动路由器获取转交地址，过程结束。
4.根据权利要求2所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，接入节点保存一个移动路由器地址对照表，所述对照表包含两个域移动路由器的家乡 地址域及移动路由器的转交地址域；如果移动路由器获取新的转交地址，则通过下述过程 向所在树状结构根节点进行注册操作步骤401 过程开始；步骤402 移动路由器向所在树状结构树根节点发送注册消息，此消息包含新获取的 转交地址及其家乡地址；步骤403 此注册消息过移动路由器所在树状结构进行路由，最终到达树根节点； 步骤404 树根节点查看发送注册消息的移动路由器地址对照表是否存在移动路由器 的表项，如果存在，则进行步骤405，否则进行步骤406 ；步骤405:树根节点用移动路由器的新转交地址更新表项中的转交地址域，进行步骤(407 ；步骤406 树根节点增加一个新表项，表项的家乡地址域为移动路由器的家乡地址，转 交地址域为移动路由器的转交地址；步骤407 移动路由器转交地址注册过程结束。
5.根据权利要求4所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，所述移动路由器获取新的转交地址后，将新的转交地址通知本移动网络内的移动网络 节点，如果移动路由器所在移动网络中的移动网络节点正在与IPv6互联网中的通信节点 进行通信，那么移动网络节点采用如下过程进行移动路由器的转交地址绑定操作步骤501 过程开始；步骤502 移动网络节点向所述通信节点发送一条绑定消息，消息中的家乡地址域为 移动网络节点的IPv6地址，转交地址移动域为移动路由器新的转交地址；步骤503 绑定消息首先到达移动网络节点所在移动网络的移动路由器，移动路由器 通过树状结构将其路由到树状结构的根节点；步骤504 根节点通过移动路由器地址对照表判断所述通信节点是否位于本6LoWPAN 网络内，如果是，进行步骤505，否则进行步骤506 ；步骤505 根节点将绑定消息发送到IPv6互联网，最终数据包路由到达目的通信节点， 进行步骤507 ；步骤506 根节点根据绑定消息的目的地址通过树状结构将其路由到目的通信节点， 进行步骤507 ；步骤507 通信节点收到绑定消息后，建立移动网络节点与移动路由器新的转交地址 的绑定关系；步骤508 绑定过程结束。
6.根据权利要求5所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，所述IPv6互联网中的通信节点建立移动网络节点与移动路由器新转交地址的绑定关 系后，移动网络节点与通信节点的通信过程优化为步骤601 通信节点建立移动路由器转交地址与移动网络节点的绑定关系； 步骤602 通信节点发送到移动网络节点的后续数据包的目的地址为移动路由器的转 交地址，数据包包含一个类型2的路由头，其值为移动网络节点的IPv6地址；步骤603 移动路由器所在树状结构根节点收到通信节点发送给移动网络节点的后续 数据包后，根据数据包的目的地址，将其转发到目的移动路由器转交地址所在树状分支的 下一跳移动路由器；步骤604 判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤606，否则 进行步骤605 ；步骤605 下一跳移动路由器根据数据包的目的地址，继续将其转发到目的移动路由 器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤604 ；步骤606 移动路由器收到数据包后，根据数据包中类型2的路由头内容，将数据包发 送给目的移动网络节点；步骤607:移动网络节点处理数据包后，向通信节点返回响应数据包，其源地址为移动 网络节点自己的IPv6地址，目的地址为移动路由器的家乡地址，家乡地址域为移动网络节 点自己的IPv6地址，类型2的路由头为通信节点的IPv6地址；步骤608 响应数据包首先到达移动路由器，移动路由器将数据包的源地址更新为其 转交地址，目的地址更新为类型2的路由头中的通信节点的IPv6地址，将数据包发送到其 父节点；步骤609:判断父节点是否为移动路由器所在树状结构的根节点，如果是，进行步骤 610，否则进行步骤611 ；步骤610 根节点通过移动路由器地址对照表判断通信节点是否位于本6LoWPAN网络 内，如果是，进行步骤613，否则进行步骤612 ；步骤611 父节点继续将响应数据包转发到它的父节点，进行步骤609 ； 步骤612 根节点将响应数据包发送到IPv6互联网，最终数据包通过IPv6路由方式到 达目的通信节点，进行步骤617;步骤613 根节点将响应数据包的目的地址更新为通信节点所在移动网络的移动路由 器的转交地址，将其转发到通信节点所在移动网络的移动路由器转交地址所在树状分支的 下一跳移动路由器；步骤614 判断下一跳移动路由器是否为目的移动路由器，如果是，进行步骤616，否则 进行步骤615 ；步骤615 下一跳移动路由器根据响应数据包的目的地址，继续将其转发到目的移动 路由器转交地址所在树状分支的下一跳移动路由器，进行步骤614 ；步骤616 目的移动路由器收到响应数据包后，根据数据包中类型2的路由头内容，将 数据包发送给目的通信节点；步骤617:路由优化过程结束。
7.根据权利要求2所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在 于，移动路由器通过定期发送信标帧维护所在的树状结构，具体过程如下步骤701:过程开始；步骤702 移动路由器发送信标帧，负载内容为其转交地址；步骤703 判断移动路由器在设定时间内是否接收到其父节点的信标帧，如果是，进行 步骤704，否则进行步骤705 ；步骤704 判断移动路由器在设定时间内是否接收到子节点的信标帧，如果是，进行步 骤707，否则进行步骤706;步骤705 移动路由器重新加入其他树状结构获取新的转交地址，进行步骤707 ； 步骤706 移动路由器释放子节点占用的IPv6地址资源； 步骤707 过程结束。
8.根据权利要求2所述的一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，其特征在于，接入节点通过检测移动网络节点的IPv6地址的网络前缀与移动路由器家乡地址的网 络前缀是否匹配来判断此移动网络节点是否位于本个人局域网内；一个6LoWPAN网络中的 多个接入节点通过多播方式判断一个移动网络节点是否位于本6LoWPAN网络内；所述网络 前缀包括全局路由前缀、个人局域网ID以及移动路由器ID。
全文摘要
本发明提供了一种基于6LoWPAN的嵌套移动网络路由优化方法，6LoWPAN网络由一个以上的个人局域网构成，个人局域网包括接入节点和一个以上的移动网络，一个移动网络中包括一个移动路由器和一个以上的移动网络节点，接入节点与所有移动路由器构建成树状结构，移动路由器通过树状结构自动实现路由。在本发明中，移动网络节点无需经过所在移动网络的移动路由器的家乡代理也无需建立隧道即可与通信节点通信，移动网络节点可根据目的通信节点的IPv6地址准确地判断此通信节是否与移动网络节点位于同一个6LoWPAN网络内，从而建立到达目的通信节点的最优路由路径，缩短了数据传输延迟。
文档编号H04W80/04GK101959276SQ20101050871
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者王晓喃 申请人:王晓喃