6LoWPAN的网络移动性管理方法技术

本发明专利技术涉及网络技术，为支持小、中规模的运动子网的移动，本发明专利技术采取的技术方案是，6LoWPAN的网络移动性管理方法，包括如下步骤：（1）在6LoWPAN网络边缘路由器位置设立一个实体--代理移动路由器；（2）在通信架构中加入移动接入锚点实体；（3）移动网络移动到新的6LoWPAN网络域后，将获取的新的转交地址、家乡地址及网络前缀向PMR注册；（4）PMR将自己的转交地址与移动网络的网络前缀的关联信息发送给移动网络所在家乡域的DNS，并向移动网络的家乡代理发送此关联信息；（5）移动网络节点与目的通信节点通过移动网络所在外地域的PMR中转传输数据，实现彼此的双向通信。本发明专利技术主要应用于网络通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及针对6LoWPAN的网络技术，具体讲，涉及6LoWPAN的网络移动性管理技术。
技术介绍
集成了网络技术、嵌入式技术和传感器技术的低速率无线个域网(LR-WPAN)是为短距离、低速率、低功耗无线通信而设计的网络，可广泛用于智能家电和工业控制等领域。ffiTF组织于2004年11月正式成立了 IPv6over LR-WPAN(简称6L0WPAN)工作组，着手制定基于IPv6的低速无线个域网标准，即IPv6over IEEE 802. 15. 4，旨在将IPv6引入以IEEE802. 15. 4为底层标准的无线个域网，其出现推动了短距离、低复杂度、低速率、低功耗的无线个人区域网络的发展。IEEE 802. 15. 4是2004年提出的无线标准的安全网络技术，主要 定义物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准。6LoffPAN技术底层采用IEEE 802. 15. 4规定的物理层和MAC层，网络层采用IPv6协议。IPv6应用于LR-WPAN最大的亮点就是庞大的地址空间，这恰恰满足了部署大规模、高密度LR-WPAN网络设备的需要。IPv6支持无状态地址自动配置，与有状态自动配置相比，配置所需开销较少，这正适合LR-WPAN设备特点。同时，由于LR-WPAN设备可能大量密集地分布在人员难以到达的地方，实现无状态地址自动配置则显得更加重要。由于IPv6中，MAC支持的载荷长度远大于6LoWPAN底层所能提供的载荷长度，为了实现MAC层与网络层的无缝链接，6LoWPAN工作组建议在网络层和MAC层之间增加一个网络适配层，用来完成报头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作，使传感器网络能够平滑地连接到IPveinternet。6LoWPAN作为基于IP技术的无线传感器网络代表在设计时就考虑到了无线传感器网络与基于IP技术的各种网络互连性问题。6LoWPAN为每个传感器节点定义了一种微型TCP/IPv6协议栈，这使得单个节点能够像个人电脑一样应用IP技术来通信，实现无线传感器网络与IP网络无缝互联，同时也保证了互联网络中节点间的端到端通信，这对于无线传感器网络基于Internet的远程数据采集及节点的控制是非常重要的。由于6LoWPAN网络通常都是以较大规模的无线多跳网络的形式存在，网络中存在多个移动IP子网，每个子网都有一个边缘无线路由器进行网络标识，网络拓扑不断地动态变化，各个子网之间通过这些路由器组成的路由结构进行通信传输。网络移动技术使移动网络在不同的接入网之间移动时，能够沿用同一个IPv6地址，同时保持不中断的网络连接和应用服务。支持网络移动性的移动式网络是指，由一个或多个移动IP子网组成，并可视为一个整体单元移动的网络，可以移动到互联网的任意位置，该网络内部的所有单元能够通过一个或多个移动路由器(MR，Mobile Router)管理并负责与外部互联网的连接。IETF的NEMO (NetworkMobility)的工作组已经被授权开发NEMO基本支持协议。与移动IP机制类似，NEMO网络在家乡链路上有一个路由器作为家乡代理(HA，Home Agent)。NEMO网络从家乡网络得到永久的IP地址前缀，并通过HA对外宣告路由，MR在家乡网络分配有家乡地址(HoA)。NEMO基本支持协议的应用模型如附图1所示。NEMO基本支持协议实现NEMO网络的移动，NEMO网络内部节点与其它节点通信过程如下(I)当NEMO网络离开家乡，其MR接入访问链路。在访问链路上配置一个转交地址(CoA)，然后MR向HA发送一个绑定更新消息。绑定更新消息设置标志R，并且可以包含NEMO网络前缀信息的可选报头。(2)当HA收到绑定更新消息，在缓存中建立MR的家乡地址HoA和转交地址CoA的绑定记录，为NEMO网络的前缀建立转发表。(3)HA向MR发送对绑定更新的应答消息。一旦上述绑定过程完成，就已经在HA和MR之间建立了一条双向隧道。隧道的端点是HA和CoA。(4)如果从NEMO移动网络收到源地址属于NEMO网络前缀范围的数据包，MR将数据包进行IP-1n-1P封装后从这个隧道的相反方向转发给HA。HA解封收到的数据包并向目标通信节点(CN, Corresponding Node)转发。(5)当CN向NEMO网络内节点发送数据包，数据包首先会向HA转发。HA收到数据包后，通过双向隧道发送到NEMO网络的MR，再由MR解封后转发到相应的目标节点。NEMO网络未进行优化前存在的问题当CN与移动式网络节点(MNN,Mobile Network Node)通信时,所发送的数据包都必须通过它的家乡代理进行路由，即形成三角路由通信模式，这条通路比常规的单播路由长的多。NEMO网络内部一般包含多个与外部互联网通信的节点。与单个移动主机相比，通过HA-MR隧道转发数据需要更多的链路带宽和设备转发能力。HA-MR隧道降低了网络的效率，家乡网络参与移动网络数据的中转也容易成为网络的瓶颈。因此通过HA进行三角路由导致较大的数据传输延迟、较大的功耗、较高的数据包丢失和家乡网络的拥塞。由于NEMO网络的移动特性，多个移动网络依次附着，可以形成树型的嵌套NEMO网络。这样，移动网络层层嵌套，如果将每个移动网络作为一个节点，用其MR作为代表，而且避免出现环状嵌套，整个嵌套的移动网络就构成一种树型拓扑结构。以附图2(a)所示的嵌套NEMO为例，将NEM02和NEM03分别接入NEM01，并通过NEM01接入Internet。当NEM03下的本地固定节点(LFN3)与NEM02下的固定节点(LFN2)通信时，按照移动网络基本支持协议的流程，数据包必须沿 LFN3 — MR3 — MRl — HAl — HA3 — HA2 — HAl — MRl — MR2 — LFN2的路径转发，该转发路径由MR3到HA3和HA2到MR2的两段双向隧道相连而成，同时MRl到HAl的双向隧道又分别嵌套在两段双向隧道上，如附图2(b)所示。由此可见，当NEMO网络出现嵌套时，内部节点间的通信将出现严重的多角路由，同时隧道嵌套的层数与嵌套NEMO树的深度成正比。由于形成嵌套NEMO的各移动路由器之间不能相互路由，而必须通过HA和隧道来实现数据包的传输，因此，随着嵌套级数的增加，数据包的传输时延、丢包率以及传输带宽的利用率都会成比例地升高或降低。目前的优化方案主要是针对多角路由问题，常见的一种优化方案如下所述。利用绑定更新报文所携带的信息构筑嵌套域内MR的路由信息，实现嵌套移动网络内部MR的自主路由功能。在嵌套网络内部的所有MR各自维护一个有家乡地址和转交地址组成路由信息的路由表。在路由表中用转交地址来标识下一跳地址，同时用家乡地址来标识目的地址。每当有新的MR需要嵌套接入移动网络或嵌套移动网络内部的MR发生移动切换时，该MR都会向其家乡地址发送绑定更新。在该绑定更新消息中携带有移动网络前缀选项和家乡地址目的地选项，选项中分别记录了 MR的家乡地址前缀信息和MR的家乡地址。同时，绑定更新消息的IP头中源地址域为MR的转交地址，目的地址为MR的家乡代理地址。当该MR的父节点受到绑定更新消息时会在自身的路由表中增加一项路由表项，该路由项下一跳地址是从绑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种6LoWPAN的网络移动性管理方法，其特征是，包括如下步骤：?（1）在6LoWPAN网络边缘路由器位置设立一个实体??代理移动路由器（PMR，ProxyMobile?Router），该实体拥有一套自己的路由表，路由表内存有该6LoWPAN网络域内所有子网络的网络前缀、转交地址和家乡地址信息；?（2）在通信架构中加入移动接入锚点（MAP，Mobile?Anchor?Point）实体，它负责该区域内发生移动网络切换时，完成网络通信节点切换前后的转交地址的映射；?（3）移动网络移动到新的6LoWPAN网络域后，将获取的新的转交地址、家乡地址及网络前缀向PMR注册；?（4）PMR将自己的转交地址与移动网络的网络前缀的关联信息发送给移动网络所在家乡域的DNS，并向移动网络的家乡代理（HA，Home?Agent）发送此关联信息；?（5）移动网络节点（MNN，Mobile?Network?Node）与目的通信节点(CN，CorrespondingNode)通过移动网络所在外地域的PMR中转传输数据，即可实现彼此的双向通信。

【技术特征摘要】
1.一种6LoWPAN的网络移动性管理方法，其特征是，包括如下步骤 (1)在6LoWPAN网络边缘路由器位置设立一个实体一代理移动路由器(PMR，ProxyMobile Router)，该实体拥有一套自己的路由表，路由表内存有该6LoWPAN网络域内所有子网络的网络前缀、转交地址和家乡地址信息； (2)在通信架构中加入移动接入锚点(MAP，MobiIeAnchor Point)实体，它负责该区域内发生移动网络切换时，完成网络通信节点切换前后的转交地址的映射； (3)移动网络移动到新的6LoWPAN网络域后，将获取的新的转交地址、家乡地址及网络前缀向PMR注册； (4)PMR将自己的转交地址与移动网络的网络前缀的关联信息发送给移动网络所在家乡域的DNS，并向移动网络的家乡代理(HA，Home Agent)发送此关联信息； (5)移动网络节点(MNN，MobileNetwork Node)与目的通信节点(CN，CorrespondingNode)通过移动网络所在外地域的PMR中转传输数据，即可实现彼此的双向通信。2.如权利要求1所述的6LoWPAN的网络移动性管理方法，其特征是，步骤(I)具体为代理移动路由器PMR，包含移动路由器(MR)发送的绑定更新消息和嵌套NEMO网络内部的路由绑定记录；每个PMR都拥有一套自己的路由信息表，表中有三项内容，一项为网络内部移动路由器(MR)的转交地址域，一项为MR的家乡地址域，一项为MR的移动网络的网络前缀；当有新的子网加入或单个移动网络申请时，PMR首先查找自己的路由表信息，若无此网络信息，则在表中新添加一个路由表项；若存在此网络信息，则更新其路由表项内容。3.如权利要求1所述的6LoWPAN的网络移动性管理方法，其特征是，步骤(3)具体为移动网络的移动路由器(MR)即该网络的边缘路由器，充当移动网络的网关，当网络发生移动接...

【专利技术属性】
技术研发人员：由磊，李素梅，韩雨佟，雷建军，侯春萍，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：