下一代全IP无线传感器网络的实现方法

摘要

本发明提供了下一代全IP无线传感器网络的实现方法，所述系统设置三类节点：IPv6接入节点、簇首节点及簇内节点，所述IPv6接入节点与簇首节点的拓扑结构为树状结构，IPv6接入节点为树状结构的根节点，簇首节点为树状结构的中间节点及叶子节点；所述无线传感器网络的路由系统通过IPv6接入节点与簇首节点构建的树状结构实现；所述簇内节点用于数据采集与数据处理；所述下一代全IP无线传感器网络的路由系统在链路层实现，IPv6接入节点收到来自IPv6网络的数据包时，它对数据包进行分片处理，一个数据分片封装成为一个数据帧，并在本树状结构中自动实现路由，将数据帧路由到目的簇内节点。

主权项

一种下一代全IP无线传感器网络的实现方法，其特征在于，所述下一代全IP无线传感器网络为与IPv6网络实现全IP通信互联的无线传感器网络，是IPv6网络的末端网络；所述无线传感器网络中的每个传感器节点拥有唯一的IPv6地址，IPv6节点通过无线传感器节点的IPv6地址实现与传感器节点的全IP通信；所述全IP无线传感器网络设置三类节点：IPv6接入节点、簇首节点及簇内节点；所述簇首节点与簇内节点根据最大连通度算法生成；所述IPv6接入节点与簇首节点的拓扑结构为树状结构，IPv6接入节点为树状结构的根节点，簇首节点为树状结构的中间节点及叶子节点，IPv6接入节点与簇首节点为固定节点；所述无线传感器网络的路由通过IPv6接入节点与簇首节点构建的树状结构实现；所述簇内节点用于数据采集与数据处理，为固定节点；簇内节点直接将数据发送至簇首节点，簇首节点通过所在树状结构实现对数据的路由；IPv6接入节点用于连接无线传感器网络与IPv6网络；所述无线传感器网络通过n个IPv6接入节点与IPv6网络连接，且n≥1，当n≥2时，IPv6接入节点之间通过IPv6网络进行多播通信；所述无线传感器网络被n个IPv6接入节点划分为n个树状结构，每个树状结构中有且只有一个IPv6接入节点，且所述IPv6接入节点为树状结构的根节点，每个IPv6接入节点具有一个ID，该ID唯一地标识IPv6接入节点以及以此IPv6接入节点为根节点的树状结构；所述无线传感器网络由多个簇组成，每个簇包括一个簇首节点和多个簇内节点，簇内节点在簇首节点的一跳范围内，拓扑结构为星形；所述IPv6接入节点、簇首节点及簇内节点的IPv6地址由两个部分组成，第一部分是全局路由前缀，一个传感器网络中所有传感器节点的IPv6地址的全局路由前缀都相同；第二部分为传感器节点ID，传感器节点ID分为树ID、簇ID以及簇内ID三个组成部分，其中树ID唯一地标识一个以IPv6接入节点为根节点的树状结构，一个树状结构中所有簇首节点和簇内节点IPv6地址的树ID都相同；簇ID唯一地标识一个簇，一个簇中的所有簇内节点的簇ID都相同；簇内ID唯一地标识一个簇内节点；所述IPv6接入节点IPv6地址的簇ID及簇内ID为0，所述簇首节点IPv6地址的簇内ID为0；所述簇首节点和簇内节点的生成，包括以下步骤：步骤301：处于孤立状态的所有传感器节点都设有一个具有相同值的初始衰减时间；步骤302：其中，处于孤立状态的任意一个传感器节点X定期广播一个包含自己信息的信息帧；步骤303：帧覆盖范围内的传感器节点Y收到帧后，判断自己是否被标记为簇内节点，如果是，进行步骤311，如果不是，进行步骤304；步骤304：传感器节点Y将上述一个传感器节点X加入到自己的邻居列表中；步骤305：上述传感器节点Y判断自己是否已经标记为簇首节点，如果是，进行步骤309，否则进行步骤306；步骤306：上述传感器节点Y将自身的衰减时间衰减一个预定值T；步骤307：上述传感器节点Y判断衰减时间是否到期，即衰减为0，如果是，进行步骤308，否则进行步骤311；步骤308：上述传感器节点Y将自己标识为簇首节点，同时向邻居列表中的传感器节点发送请求加入簇的命令帧，进行步骤310；步骤309：上述传感器节点Y向上述传感器节点X发送请求加入簇的命令帧；步骤310：上述传感器节点X收到命令帧后，判断自己是否处于孤立状态且衰减时间没有到期，如果是，进行步骤312，否则进行步骤311；步骤311：放弃处理此帧，进行步骤316；步骤312：上述传感器节点X将自己标识为簇内节点，并返回一个包含所加入簇簇首节点Y信息的确认命令帧；步骤313：上述传感器节点Y判断收到的确认帧中簇首节点信息是否为自己的信息，如果是，进行步骤314，否则进行步骤315；步骤314：上述传感器节点Y将上述传感器节点X加入到簇内节点列表中，转步骤316；步骤315：上述传感器节点Y将上述传感器节点X从邻居列表中删除；步骤316：过程结束；其中传感器节点Y为除传感器节点X以外且在传感器节点X一跳范围内的任意一个传感器节点，且以上步骤中所述的传感器节点Y为同一个传感器节点，传感器节点X为同一个传感器节点。