下一代无线网络的组播通信实现方法

摘要

本发明提供了下一代无线网络的组播通信实现方法，所述无线网络包括两类节点，全功能节点和部分功能节点，所述无线网络通过一个且只通过一个接入路由器与互联网相连；全功能节点为固定节点且具有路由功能，部分功能节点为移动节点，不具有路由功能；接入路由器与全功能节点构建成一个树状结构，作为组播树完成组播，组播树的根节点为接入路由器，网络层的组播通过链路层的单播实现；每个部分功能节点与一个且只与一个全功能节点关联，该全功能节点称为部分功能节点的关联节点，部分功能节点通过关联节点与其他节点进行通信。

主权项

一种下一代无线网络的组播通信实现方法，其特征在于，所述无线网络包括两类节点，全功能节点和部分功能节点，所述无线网络通过一个且只通过一个接入路由器与互联网相连；全功能节点为固定节点且具有路由功能，部分功能节点为移动节点，不具有路由功能；接入路由器与全功能节点构建成一个树状结构，作为组播树完成组播，组播树的根节点为接入路由器，网络层的组播通过链路层的单播实现；每个部分功能节点与一个且只与一个全功能节点关联，该全功能节点称为部分功能节点的关联节点，部分功能节点通过关联节点与其他节点进行通信；一个组播的组播地址由四部分组成，第一部分是组播前缀，长度为8个比特，值为十六进制的FF，表示该地址为组播地址；第二部分为保留字段，长度为8比特，值为0；第三部分为网络前缀，长度为64比特，唯一标识一个无线网络；第四部分为组ID，长度为48比特，唯一标识一个组播；一个单播的单播地址由三部分组成，第一部分是网络前缀，长度为64比特，一个无线网络中所有节点的网络前缀都相同；第二部分为组ID，长度为48比特，当节点进行单播操作时，其值为0，节点进行组播操作时，其值为组播对应的组ID；第三部分为节点ID，长度为16比特，它唯一表示一个节点，该值在所述无线网络内具有唯一性；组ID和节点ID构成链路地址；一个部分功能节点用于配置多个组播地址；一个接入路由器的节点ID的地址空间为[1,4]，部分功能节点的节点ID空间为[5,2¹⁵‑1]，全功能节点的节点ID空间为[2¹⁵,2¹⁶‑2]；链路层的命令帧中，负载的第一个字段为命令ID，长度为8比特，采用十六进制，如下表所示：命令ID作用A全功能节点申请一个节点IDB为全功能节点分配一个节点IDC部分功能节点申请一个节点IDD为部分功能节点分配一个节点IDE部分功能节点请求加入一个组播组F更新组播组；组播组由两个以上组播成员构成，由一个组播地址标识，目的地址为该组播地址的消息分别到达组播组的每个组播成员；全功能节点和部分功能节点通过地址初始化获取具有网络唯一性的节点ID，并实现地址配置；已配置地址的全功能节点具有一个全功能节点地址空间和一个部分功能节点地址空间，分别用于对全功能节点和部分功能节点进行地址配置；接入路由器、全功能节点和部分功能节点广播信标帧；接入路由器广播的信标帧负载包括网络前缀；全功能节点广播的信标帧负载为网络前缀，全功能节点地址空间长度和部分功能节点地址空间长度；部分功能节点广播的信标帧负载为空；全功能节点节点或者部分功能节点启动后，首先用自己的硬件ID作为节点ID并构建临时链路地址，其中组ID为0；全功能节点启动后，侦听接入路由器或者其他全功能节点广播的信标帧，如果接入路由器为全功能节点的邻居节点，全功能节点则从接入路由器获取节点ID和相应的节点ID空间，否则从全功能节点地址空间最大的其他全功能节点邻居节点获取节点ID；全功能节点X从邻居接入路由器AR1获取节点ID的过程为：步骤101：开始；步骤102：全功能节点X向接入路由器AR1发送命令ID为A的命令帧，源地址为全功能节点X的临时链路地址；步骤103：接入路由器AR1收到命令ID为A的命令帧后，向全功能节点X返回命令ID为B的命令帧，命令帧负载为分配的全功能节点ID空间[L1,U1]和部分功能节点ID空间[L2,U2]，同时将空间[L1,U1]和[L2,U2]标记为已分配，将全功能节点X标记为自己的子节点；步骤104：全功能节点X收到命令ID为B的命令帧后，将空间下限L1作为自己的节点ID，与接入路由器AR1的网络前缀相结合取得IPv6地址，其中组ID为0，将空间[L1+1,U1]作为可分配全功能节点地址空间，同时保存空间[L2,U2]作为可分配部分功能节点地址空间，将接入路由器AR1标记为父节点；步骤105：结束；当无线网络内所有全功能节点获取地址后，接入路由器AR1和全功能节点构建为树状结构，即组播树，根节点为接入路由器AR1；如果全功能节点X的全功能节点空间为[L1+1,U1]，部分功能节点空间为[L2,U2]，全功能节点Y从邻居全功能节点X获取地址的过程为：步骤201：开始；步骤202：全功能节点Y向全功能节点X发送命令ID为A的命令帧，源地址为临时链路地址；步骤203：全功能节点X收到命令ID为A的命令帧后，向全功能节点Y返回命令ID为B的命令帧，命令帧负载为分配的全功能节点ID空间和部分功能节点ID空间同时全功能节点X将自己的全功能节点ID空间更新为将部分功能节点ID空间更新为将全功能节点Y标记为子节点；步骤204：全功能节点Y收到命令ID为B的命令帧后，将空间下限作为自己的节点ID，与全功能节点X的网络前缀相结合取得IPv6地址，组ID为0，全功能节点Y将空间作为可分配全功能节点ID空间，同时保存空间作为可分配部分功能节点ID空间，将全功能节点X标记为父节点；步骤205：结束；部分功能节点启动后，侦听邻居全功能节点广播的信标帧，然后从信号最强的全功能节点获取节点ID；如果邻居全功能节点Y的部分功能节点ID空间为[L3,U3]，部分功能节点Z从全功能节点Y获取地址的过程为：步骤301：开始；步骤302：部分功能节点Z向全功能节点Y发送命令ID为C的命令帧，源地址为临时链路地址；步骤303：全功能节点Y收到命令ID为C的命令帧后，向部分功能节点Z返回命令ID为D的命令帧，命令帧负载为分配的节点ID的空间下限L3，同时将自己的部分功能节点ID空间更新为空间[L3+1,U3]；步骤304：部分功能节点Z收到命令ID为D的命令帧后，将空间下限L3作为自己的节点ID，与全功能节点Y的网络前缀相结合取得IPv6地址，组ID为0，同时将全功能节点Y设置为自己的关联节点；步骤305：结束。