一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，属于智能电网通信技术领域。该方法包括以下步骤：S1：载波网络节点自行构建基于拥塞控制的IPv6层次转发树网络拓扑结构，以减小节点拥塞几率；S2：节点在发生拥塞时，通过组播拥塞通告报文重新进行父、子节点的流量分配，并结合IPv6协议，使被通告节点依据相应的冗余路由寻址方法进行消息传递，以将拥塞区域的流量转移到其它负载较轻的区域从而避开该拥塞节点；S3：节点在拥塞解除后，组播拥塞解除报文使其父、子节点恢复为原来的流量分配模式。本方法能够有效的提高网络的吞吐量以及网络的整体通信能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能电网通信
，涉及一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法。
技术介绍
随着电力线通信应用场景的扩大，以及互联网通信技术的发展，将下一代互联网核心技术IPv6协议应用于电力线载波通信网络中，实现电力通信设备IPv6资源分配，将使得电力线通信网络更好的实现端到端的连接，优化继承互联网上新的服务和应用。由于低压电力线通信网络具有多变的网络结构，而在网络节点资源和通信能力相同的情况下，最短路径树的拓扑结构通常具有转发跳数少和传输延迟低的优点，在载波通信网络中采用树型网络拓扑结构，其网络结构清晰，组网效率高，但树型网络呈扩散式分布，距网关越近的上层节点对数据的转发量较底层节点就越大。如果部分区域发生紧急情况，由于较多的节点将数据发送到一个转发节点时，可能造成该转发节点接收报文的速率加快，使得转发队列增加，甚至溢出，从而产生节点拥塞。在链路单一的树型拓扑结构下，若节点拥塞得不到及时解决，不但增加了丢包率，影响传输可靠性，而且还降低了带宽利用率，造成资源的浪费，甚至导致部分网络瘫痪。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，该方法在构建载波网络IPv6层次接入树模型的基础上，结合流量均衡策略进行拥塞区域的流量转移，在IPv6载波通信网络中实现节点拥塞控制。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，该方法包括以下步骤：S1：载波网络节点自行构建基于拥塞控制的IPv6层次转发树网络拓扑结构，以减小节点拥塞几率；S2：节点在发生拥塞时，通过组播拥塞通告报文重新进行父、子节点的流量分配，并结合IPv6协议，使被通告节点依据相应的冗余路由寻址方法进行消息传递，以将拥塞区域的流量转移到其它负载较轻的区域从而避开该拥塞节点；S3：节点在拥塞解除后，组播拥塞解除报文使其父、子节点恢复为原来的流量分配模式。进一步，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：待入网节点通过广播信标请求消息，获取一跳范围内已入网的邻居节点信息，所述邻居节点收到该请求消息后，回复信标响应消息给待入网节点；S12：所述信标响应消息中包含了该邻居节点自身的后代节点数，待入网节点在信标响应度量阀值时间T内对收到的信标响应消息进行更新，并依据后代节点数建立备用父节点集；随后，节点从该集中选出一个后代节点数最少的节点作为直接父节点进行关联，并将剩余节点作为备份父节点存于备份路由表中；S13：直接父节点在收到待入网节点的关联请求消息后为其分配16位的路由ID，并通过关联响应消息将IPv6子网前缀、网络PANID一并告知给该待入网节点；S14：待入网节点收到关联响应消息后，进行IPv6地址的无状态自动配置，随后该节点以树路由方式向网关发送一次新节点入网消息，转发路径上的节点对其后代节点数字段OFFSPRINGS进行更新；待入网节点在收到网关的入网确认消息时表明入网成功，否则，重复上述步骤；S15：节点在成功入网后，将自身备份路由表中的备份父节点地址以备份父节点注册消息的形式告知其直接父节点，直接父节点在收到该注册消息后，将该子节点的备份父节点地址添加到自身的路由表中，并与该子节点的地址形成映射关系，随后，向该子节点回复注册确认消息，完成注册过程；S16：节点在完成注册后，通过周期性广播邻居请求消息对自身备用父节点集中各节点的拥塞状态进行更新；若节点在本次父节点集拥塞度更新过程中对任意节点的拥塞度进行了变更，则节点需要将本次更新结果通过拥塞度更新消息告知给直接父节点，以使直接父节点对该子节点的备份父节点信息进行及时更新。进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21：各已入网节点以缓存空间占有率和拥塞因子周期性的进行自身拥塞检测，当缓存空间占有率超过拥塞阀值β，且拥塞因子α>1时，标志着该节点出现拥塞，随即该节点组播拥塞通告报文，该报文仅能够被其直接父子节点所接受；S22：收到上述拥塞通告报文的节点，若为子节点，则该子节点将自身的上行路由方式设置为冗余路由模式，若为父节点，则该父节点将自身的下行路由方式设置为冗余路由模式。进一步，在步骤S22中所述的冗余路由模式具有以下特征：S221：在上行冗余路由模式中，节点在传输上行数据时，直接从自身的备份父节点中选择一个拥塞度最小的节点进行上行报文的传输；S222：在下行冗余路由模式中，节点在收到下行报文后，首先判断该报文的目的地址是否是自身拥塞子节点的后代节点，若是，则该节点以本次消息的mesh目的地址作为请求对象，向拥塞节点发送一次父节点集信息请求报文，收到该报文的拥塞节点将下一跳节点的注册备份父节点信息以父节点集信息应答报文反馈给请求节点，请求节点从反馈回的备份父节点信息中选择一个拥塞度最小的节点进行报文传递，从而避开将数据转发给拥塞节点；S223：具有IPv6报文传输能力的冗余路由方法通过在原适配层头部中扩展一个冗余地址头来进行路由转发，扩展的冗余地址头部类型标识符分派值定义为11001xxx，后续字段分别为mesh目的地址缓存域、源地址缓存域和冗余目的地址缓存域，mesh目的地址缓存域和源地址缓存域用于保存当前IPv6报文中的mesh目的地址和源地址，冗余目的地址缓存域存放待转发的拥塞节点的子节点地址；分派值中的后3位分别表示后续各个地址域中地址类型，如最后1位若为1，则表示冗余目的地址缓存域中的地址采用的是16位的路由ID，若该位为0则采用EUI-64地址；冗余地址头部在冗余路由模式下才被采用，当节点恢复为树路由方式时，该头部被自动取消。进一步，所述步骤S3具体包括：当节点拥塞得到缓解时，即节点的缓存空间占有率<β时，节点组播拥塞解除报文，告知其父子节点取消相应的冗余路由模式，进而恢复为原有的树型路由模式。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的方法首先基于拥塞策略构建具有IPv6报文传输能力的树型载波网络，具有转发跳数少和传输延迟低的优点，在一定程度上可减小拥塞产生的几率；节点进行周期性拥塞检测，通过拥塞控制报文使拥塞区域附近的节点重新进行流量分配，以确保报文的可靠传输；结合IPv6报文格式设计的冗余路由模式，使得IPv6报文在传输过程中能够避开拥塞区域以使拥塞节点尽快恢复；该专利技术有效的预防和缓解了IPv6载波网络中的节点拥塞，提高了网络吞吐量和IPv6报文的传输可靠性。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为待入网节点N对父节点的选取；图2为节点拥塞下报文的转发控制；图3为冗余地址头格式；图4为节点C处的冗余报文格式；图5为节点E处的报文格式；图6为本专利技术所述方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图6为本专利技术所述方法的流程图，如图所示，本方法包括以下步骤：S1：载波网络节点自行构建基于拥塞控制的IPv6层次转发树网络拓扑结构，以减小节点拥塞几率；S2：节点在发生拥塞时，通过组播拥塞通告报文重新进行父、子节点的流量分配，并结合IPv6协议，使被通告节点依据相应的冗余路由寻址方法进行消息传递，以将拥塞区域的流量转移到其它负载较轻的区域从而避开该拥塞节点；S3：节点在拥塞解除后，组播拥塞解除报文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：载波网络节点自行构建基于拥塞控制的IPv6层次转发树网络拓扑结构，以减小节点拥塞几率；S2：节点在发生拥塞时，通过组播拥塞通告报文重新进行父、子节点的流量分配，并结合IPv6协议，使被通告节点依据相应的冗余路由寻址方法进行消息传递，以将拥塞区域的流量转移到其它负载较轻的区域从而避开该拥塞节点；S3：节点在拥塞解除后，组播拥塞解除报文使其父、子节点恢复为原来的流量分配模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：载波网络节点自行构建基于拥塞控制的IPv6层次转发树网络拓扑结构，以减小节点拥塞几率；S2：节点在发生拥塞时，通过组播拥塞通告报文重新进行父、子节点的流量分配，并结合IPv6协议，使被通告节点依据相应的冗余路由寻址方法进行消息传递，以将拥塞区域的流量转移到其它负载较轻的区域从而避开该拥塞节点；S3：节点在拥塞解除后，组播拥塞解除报文使其父、子节点恢复为原来的流量分配模式。2.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的电力线载波通信网络拥塞控制方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：待入网节点通过广播信标请求消息，获取一跳范围内已入网的邻居节点信息，所述邻居节点收到该请求消息后，回复信标响应消息给待入网节点；S12：所述信标响应消息中包含了该邻居节点自身的后代节点数，待入网节点在信标响应度量阀值时间T内对收到的信标响应消息进行更新，并依据后代节点数建立备用父节点集；随后，节点从该集中选出一个后代节点数最少的节点作为直接父节点进行关联，并将剩余节点作为备份父节点存于备份路由表中；S13：直接父节点在收到待入网节点的关联请求消息后为其分配16位的路由ID，并通过关联响应消息将IPv6子网前缀、网络PANID一并告知给该待入网节点；S14：待入网节点收到关联响应消息后，进行IPv6地址的无状态自动配置，随后该节点以树路由方式向网关发送一次新节点入网消息，转发路径上的节点对其后代节点数字段OFFSPRINGS进行更新；待入网节点在收到网关的入网确认消息时表明入网成功，否则，重复上述步骤；S15：节点在成功入网后，将自身备份路由表中的备份父节点地址以备份父节点注册消息的形式告知其直接父节点，直接父节点在收到该注册消息后，将该子节点的备份父节点地址添加到自身的路由表中，并与该子节点的地址形成映射关系，随后，向该子节点回复注册确认消息，完成注册过程；S16：节点在完成注册后，通过周期性广播邻居请求消息对自身备用父节点集中各节点的拥塞状态进行更新；若节点在本次父节点集拥塞度更新过程中对任意节点的拥塞度进行了变更，则节点需要将本次更新结果通过拥塞度更新消息告知给直接父节点，以使直接父节点对该子节点的备份父节点信息进行及时更新。3.根据权利要求1所述的一种基于IP...

【专利技术属性】
技术研发人员：向敏，何金星，王平，唐亮，胡向东，杜延红，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50