一种低延迟的新一代无线网络实现方法技术

本发明专利技术提供了一种低延迟的新一代无线网络实现方法，所述无线网络包括两种以上类型的基础设施设备、接入路由器和移动节点，移动节点为用户终端设备，基础设施设备为连接移动节点的设备，移动节点通过基础设施设备与其他移动设备进行通信；移动设备通过本发明专利技术提供的新一代无线网络实现方法可以快速获取所需数据，降低数据通信延迟和丢包率。本发明专利技术可应用于交通路况检控、医疗健康、农业工程化等诸多领域，具有广泛的应用前景。

A low latency new generation of wireless network implementation method

The present invention provides a method for realizing a low latency and a new generation of wireless network, the wireless network infrastructure equipment, including more than two types of access router and the mobile node, the mobile node for the user terminal equipment and infrastructure equipment to connect the mobile node devices, mobile nodes communicate with other mobile devices through the base facilities and equipment; implementation method can quickly obtain the required data of new generation mobile wireless network equipment provided by the invention, reduce data communication delay and packet loss rate. The invention can be applied to many fields, such as traffic road condition inspection and control, medical health, agricultural engineering and so on, and has extensive application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种低延迟的新一代无线网络实现方法
本专利技术涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种低延迟的新一代无线网络实现方法。
技术介绍
新一代无线网络中的节点之间通信通过中间节点的转发和路由来实现，因此，实现新一代无线网络需要解决的关键技术之一就是降低数据传输延迟，以便使用户能够快速获取网络服务。随着新一代无线网络技术的发展，新一代无线网络会成为未来网络提供服务的一种模式。目前，新一代无线网络的实现模式是通过广播来实现，因此延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低新一代无线网络提供服务的延迟和代价成为近年来研究的热点问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低延迟的新一代无线网络实现方法。技术方案：本专利技术公开了一种低延迟的新一代无线网络实现方法，所述无线网络包括两种以上类型的基础设施设备、接入路由器和移动节点，移动节点为用户终端设备，基础设施设备为连接移动节点的设备，移动节点通过基础设施设备与其他移动设备进行通信，例如智能电话或者笔记本电脑；每个移动节点具有两个以上的接口，每个接口与一种类型的基础设施设备链路相连；每个基础设施设备具有一个有线接口和一个无线接口，基础设施设备通过有线接口与接入路由器链路相连，通过无线接口与移动节点链路相连；每个接入路由器由一个网络前缀唯一标识，该网络前缀预先设置，例如3ef8:1:1:1::/64；每个接入路由器具有一个上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与互联网的路由骨干网相连，下游接口与基础设施设备链路相连；基础设施设备、接入路由器和移动节点的IPv6地址由三部分构成，第一部分为64比特的网络前缀，第二部分为i比特的接口ID，第三部分为(64-i)比特的节点ID；i设置为8比特；可分配节点ID空间为[1,264-i-1]；一个接入路由器的地址的网络前缀预先设置，接口ID为0，节点ID为1；接入路由器启动后定期从每个下游接口f1发送信标消息，信标消息的源地址为自己的地址，负载为接口f1；与接口f1链接的基础设施设备接收到接入路由器发送的信标消息后，构建自己的地址，其中网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，接口ID为接口f1，节点ID为0；基础设施设备获取地址后，定期从无线接口发送信标消息，该信标消息的源地址为基础设施设自己的地址；基础设施设备维护一个节点ID集合用于记录已经分配给与自己链路相连的移动节点的节点ID；移动节点启动后，通过每个接口侦听并接收基础设施设备发送的信标消息；移动节点通过下述操作对自己的每个接口配置地址，以接口f2为例：步骤101：开始；步骤102：移动节点为自己的接口f2构建一个临时地址，该临时地址的网络前缀和接口ID等于从该接口接收到的信标消息的源地址的网络前缀和接口ID，节点ID为随机数，移动节点从接口f2发送一个地址请求消息，该地址请求消息的源地址为自己的临时地址，目的地址为从该接口接收到的信标消息的源地址；步骤103：与接口f2链路相连的基础设施设备接收到地址请求消息后，从可分配节点ID空间中选择一个最小未分配的节点ID，即该节点ID不在节点ID集合中，然后从无线接口发送一个地址响应消息，该地址响应消息的源地址为接收到的地址请求消息的目的地址，该地址响应消息的目的地址为接收到的地址请求消息的源地址，负载为分配的节点ID；基础设施设备将分配的节点ID加入到节点ID集合中；步骤104：移动节点从接口f2接收到地址响应消息后，将接口f2的临时地址的节点ID更新为地址响应消息负载中的节点ID，将该临时地址设置为接口f2的转交地址；步骤105：结束。移动节点通过上述过程可以快速为每个接口配置地址从而实现正确通信。本专利技术所述方法中，如果基础设施设备没有可分配节点ID，该基础设施设备则执行下述地址回收操作：步骤201：开始；步骤202：基础设施设备清空节点ID集合，从无线接口发送地址回收消息，该地址回收消息源地址为自己的地址，目的地址为广播地址，负载为空；步骤203：移动节点从自己的接口z1接收到该地址回收消息后，通过接口z1发送一个信标消息，该信标消息的源地址为接口z1的转交地址，目的地址为接收到的地址回收消息的源地址；步骤204：基础设施设备从无线接口接收到所有信标消息后，将每个信标消息的源地址的节点ID加入到节点ID集合中；步骤205：结束。本专利技术所述方法中，移动节点为每个接口获取转交地址后，计算自己与每个接口链接的基础设施设备之间的距离，选择距离最大的基础设施设备并将与该基础设施设备链接的接口的转交地址设置为自己的家乡地址；如果一个接入路由器的网络前缀与一个移动节点的家乡地址的网络前缀相同，则该接入路由器称为该移动节点的家乡路由器，移动节点的家乡地址在其生命周期内保持不变；每个接入路由器保存一个地址绑定表，一个地址绑定表项包含家乡地址域和转交地址集合域，其中，家乡地址域的网络前缀与该接入路由器的网络前缀相同；移动节点获取家乡地址和每个接口的转交地址后，向家乡路由器执行下述注册操作：步骤301：开始；步骤302：移动节点从自己的接口z2发送一个注册消息，其中家乡地址等于接口z2的转交地址，该注册消息的源地址为家乡路由器的地址，源地址为家乡地址，负载为所有接口的转交地址集合；步骤303：家乡路由器接收到注册消息后，创建一个地址绑定表项，该地址绑定表项的家乡地址域值为该注册消息的源地址，转交地址集合域值为该注册消息负载中的转交地址集合；步骤304：结束；移动节点为每个接口配置转交地址后，通过每个接口定期发送信标消息，信标消息的源地址为该接口的转交地址。移动节点通过上述过程可以实现正确通信。本专利技术所述方法中，无线网络中的每个会话由四元组<源地址，源端口，目的地址，目的端口>唯一标识；每个接入路由器维护一个会话绑定表，每个会话绑定表项包括四元组域、家乡地址域、转交地址域和生命周期域；会话的源地址和目的节点保存一个会话表，每个会话表项包含标识该会话的四元组域和转交地址域；移动节点MN1的家乡路由器为接入路由器AR1，如果一个互联网用户节点CN1发起与移动节点MN1的会话，则执行下述过程：步骤401：开始；步骤402：用户节点CN1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为用户节点CN1的地址CA1，源端口为SP1，目的地址为移动节点MN1的家乡地址HA1，目的端口为DP1；用户节点CN1创建一个会话表项，该会话表项的四元组域值为<源地址CA1，源端口SP1，目的地址HA1，目的端口DP1>，转交地址域值为CA1；步骤403：该请求消息首先到达接入路由器AR1，接入路由器AR1查看会话绑定表，如果存在四元组域值等于<接收到的请求消息的源地址，接收到的请求消息的源端口，接收到的请求消息的目的地址，接收到的请求消息的目的端口>的会话绑定表项，则执行步骤404，否则执行步骤405；步骤404：接入路由器AR1在接收到的请求消息中增加一个隧道头部，隧道头部包括一个源地址和目的地址，源地址为请求消息的源地址，目的地址为四元组域值等于<接收到的请求消息的源地址，接收到的请求消息的源端口，接收到的请求消息的目的地址，接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低延迟的新一代无线网络实现方法，其特征在于，所述无线网络包括两种以上类型的基础设施设备、接入路由器和移动节点，移动节点为用户终端设备，基础设施设备为连接移动节点的设备，移动节点通过基础设施设备与其他移动设备进行通信；每个移动节点具有两个以上的接口，每个接口与一种类型的基础设施设备链路相连；每个基础设施设备具有一个有线接口和一个无线接口，基础设施设备通过有线接口与接入路由器链路相连，通过无线接口与移动节点链路相连；每个接入路由器由一个网络前缀唯一标识，该网络前缀预先设置；每个接入路由器具有一个上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与互联网的路由骨干网相连，下游接口与基础设施设备链路相连；基础设施设备、接入路由器和移动节点的IPv6地址由三部分构成，第一部分为64比特的网络前缀，第二部分为i比特的接口ID，第三部分为(64‑i)比特的节点ID；i设置为8比特；可分配节点ID空间为[1,2

【技术特征摘要】
1.一种低延迟的新一代无线网络实现方法，其特征在于，所述无线网络包括两种以上类型的基础设施设备、接入路由器和移动节点，移动节点为用户终端设备，基础设施设备为连接移动节点的设备，移动节点通过基础设施设备与其他移动设备进行通信；每个移动节点具有两个以上的接口，每个接口与一种类型的基础设施设备链路相连；每个基础设施设备具有一个有线接口和一个无线接口，基础设施设备通过有线接口与接入路由器链路相连，通过无线接口与移动节点链路相连；每个接入路由器由一个网络前缀唯一标识，该网络前缀预先设置；每个接入路由器具有一个上游接口和两个以上的下游接口，上游接口与互联网的路由骨干网相连，下游接口与基础设施设备链路相连；基础设施设备、接入路由器和移动节点的IPv6地址由三部分构成，第一部分为64比特的网络前缀，第二部分为i比特的接口ID，第三部分为(64-i)比特的节点ID；i设置为8比特；可分配节点ID空间为[1,264-i-1]；一个接入路由器的地址的网络前缀预先设置，接口ID为0，节点ID为1；接入路由器启动后定期从每个下游接口f1发送信标消息，信标消息的源地址为自己的地址，负载为接口f1；与接口f1链接的基础设施设备接收到接入路由器发送的信标消息后，构建自己的地址，其中网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，接口ID为接口f1，节点ID为0；基础设施设备获取地址后，定期从无线接口发送信标消息，该信标消息的源地址为基础设施设自己的地址；基础设施设备维护一个节点ID集合用于记录已经分配给与自己链路相连的移动节点的节点ID；移动节点启动后，通过每个接口侦听并接收基础设施设备发送的信标消息；移动节点通过下述操作对自己的每个接口配置地址：步骤101：开始；步骤102：移动节点为自己的接口f2构建一个临时地址，该临时地址的网络前缀和接口ID等于从该接口接收到的信标消息的源地址的网络前缀和接口ID，节点ID为随机数，移动节点从接口f2发送一个地址请求消息，该地址请求消息的源地址为自己的临时地址，目的地址为从该接口接收到的信标消息的源地址；步骤103：与接口f2链路相连的基础设施设备接收到地址请求消息后，从可分配节点ID空间中选择一个最小未分配的节点ID，即该节点ID不在节点ID集合中，然后从无线接口发送一个地址响应消息，该地址响应消息的源地址为接收到的地址请求消息的目的地址，该地址响应消息的目的地址为接收到的地址请求消息的源地址，负载为分配的节点ID；基础设施设备将分配的节点ID加入到节点ID集合中；步骤104：移动节点从接口f2接收到地址响应消息后，将接口f2的临时地址的节点ID更新为地址响应消息负载中的节点ID，将该临时地址设置为接口f2的转交地址；步骤105：结束。2.根据权利要求1所述的一种低延迟的新一代无线网络实现方法，其特征在于，如果基础设施设备没有可分配节点ID，该基础设施设备则执行下述地址回收操作：步骤201：开始；步骤202：基础设施设备清空节点ID集合，从无线接口发送地址回收消息，该地址回收消息源地址为自己的地址，目的地址为广播地址，负载为空；步骤203：移动节点从自己的接口z1接收到该地址回收消息后，通过接口z1发送一个信标消息，该信标消息的源地址为接口z1的转交地址，目的地址为接收到的地址回收消息的源地址；步骤204：基础设施设备从无线接口接收到所有信标消息后，将每个信标消息的源地址的节点ID加入到节点ID集合中；步骤205：结束。3.根据权利要求1所述的一种低延迟的新一代无线网络实现方法，其特征在于，移动节点为每个接口获取转交地址后，计算自己与每个接口链接的基础设施设备之间的距离，选择距离最大的基础设施设备并将与该基础设施设备链接的接口的转交地址设置为自己的家乡地址；如果一个接入路由器的网络前缀与一个移动节点的家乡地址的网络前缀相同，则该接入路由器称为该移动节点的家乡路由器，移动节点的家乡地址在其生命周期内保持不变；每个接入路由器保存一个地址绑定表，一个地址绑定表项包含家乡地址域和转交地址集合域，其中，家乡地址域的网络前缀与该接入路由器的网络前缀相同；移动节点获取家乡地址和每个接口的转交地址后，向家乡路由器执行下述注册操作：步骤301：开始；步骤302：移动节点从自己的接口z2发送一个注册消息，其中家乡地址等于接口z2的转交地址，该注册消息的源地址为家乡路由器的地址，源地址为家乡地址，负载为所有接口的转交地址集合；步骤303：家乡路由器接收到注册消息后，创建一个地址绑定表项，该地址绑定表项的家乡地址域值为该注册消息的源地址，转交地址集合域值为该注册消息负载中的转交地址集合；步骤304：结束；移动节点为每个接口配置转交地址后，通过每个接口定期发送信标消息，信标消息的源地址为该接口的转交地址。4.根据权利要求3所述的一种低延迟的新一代无线网络实现方法，其特征在于，无线网络中的每个会话由四元组<源地址，源端口，目的地址，目的端口>唯一标识；每个接入路由器维护一个会话绑定表，每个会话绑定表项包括四元组域、家乡地址域、转交地址域和生命周期域；会话的源地址和目的节点保存一个会话表，每个会话表项包含标识该会话的四元组域和转交地址域；移动节点MN1的家乡路由器为接入路由器AR1，如果一个互联网用户节点CN1发起与移动节点MN1的会话，则执行下述过程：步骤401：开始；步骤402：用户节点CN1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为用户节点CN1的地址CA1，源端口为SP1，目的地址为移动节点MN1的家乡地址HA1，目的端口为DP1；用户节点CN1创建一个会话表项，该会话表项的四元组域值为<源地址CA1，源端口SP1，目的地址HA1，目的端口DP1>，转交地址域值为CA1；步骤403：该请求消息首先到达接入路由器AR1，接入路由器AR1查看会话绑定表，如果存在四元组域值等于<接收到的请求消息的源地址，接收到的请求消息的源端口，接收到的请求消息的目的地址，接收到的请求消息的目的端口>的会话绑定表项，则执行步骤404，否则执行步骤405；步骤404：接入路由器AR1在接收到的请求消息中增加一个隧道头部，隧道头部包括一个源地址和目的地址，源地址为请求消息的源地址，目的地址为四元组域值等于<接收到的请求消息的源地址，接收到的请求消息的源端口，接收到的请求消息的目的地址，接收到的请求消息的目的端口>的会话绑定表项的转交地址域值，发送带有隧道头部的请求消息，接入路由器AR1将该会话绑定表项的生命周期设置为最大值，执行步骤406；步骤405：接入路由器AR1查看地址绑定表中家乡地址等于接收到的请求消息的目的地址的地址绑定表项，从该地址绑定表项的转交地址集合中选择满足条件1的转交地址CA2，在接收到的请求消息中增加一个隧道头部，隧道头部包括一个源地址和目的地址，源地址为请求消息的源地址，目的地址为转交地址CA2，接入路由器AR1发送带有隧道头部的请求消息；接入路由器AR1创建一个会话绑定表项，该会话绑定表项的四元组域值等于<接收到的请求消息的源地址，接收到的请求消息的源端口，接收到的请求消息的目的地址，接收到的请求消息的目的端口>，家乡地址域值为请求消息的目的地址，转交地址域值为转交地址CA2，生命周期设置为最大值；条件1：在接入路由器AR1的会话绑定表中，转交地址域值等于转交地址CA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，李燕丽，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32