網絡系統的制作方法

專利名稱：網絡系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有要應用到未來網絡的新結構的網絡系統。
背景技術：
2011年2月左右，IANA (互聯網號碼分配局)停止分配幾近用完的IPv4地址。然而，由于無處不在的網絡變得越來越流行，所以對IP地址的需求也急劇增加。因此，包括韓國在內的許多國家都在推動向IPv6網絡的過渡。此外，在技術以及國際標準化方面已經有了針對包括未來網絡(FN)、傳感器網絡(SN)和體域網(BAN)(其均被視為高科技產業領域)在內的無處不在的網絡的長足發展。計算設備已經先 進到能夠識別其周圍環境。尤其是，移動計算設備已變成具有各種傳感器、GPS (全球定位系統)接收器以及有線/無線網卡裝置的多功能設備。這樣的設備使得獲取人或物體的位置變得可行，而基于位置的服務由于其可以利用位置信息創造各種附加值而正得到更多的關注。目標是整合異構網絡以建立無處不在的可提供更多延伸服務的網絡環境，以及在各種無線網絡技術之間提供交互工作(interworking)以提供所有基于IP的服務。因此，已積極開展有關用于異構網絡交互工作以及擴大服務范圍的技術的研究。未來網絡的設計目標包括提供網絡可擴展性。無線多跳網絡正在發展中，其具有互聯網連通性從而具有擴展的網絡覆蓋范圍。無線多跳網絡越大，使用位置信息的路由方法相較于傳統的基于拓撲結構的adhoc路由協議的表現越好。但是，使用位置信息的路由方法需要額外處理，比如使用位置信息提供服務，以獲取和維護位置信息，并且有額外開銷，因為總是要在傳送的分組(packet)中包括位置信息。為了解決基于位置的路由方法的這些問題，需要節點地址中包含物理位置信息的新的地址系統。而且，由于包括網絡可擴展性在內的一些優點，比如降低的路由器中的負載和優化的路由路徑，能夠預期將使用該新的基于位置的地址系統的基于位置的路由方法用作為其它各種網絡環境以及無線多跳網絡中的新的路由方式。此外，基于位置的地址系統使得無需用于獲取位置信息的任何額外處理便能提供服務。舉例來說，在使用傳統的IP地址系統的情況下，為包括位置信息而來的額外開銷是必要的，以便表示用來判讀(sense)數據的區域或者利用將分組傳送給具體區域中的節點群的地域群播(geocasting)提供基于位置的服務。如果能夠在包括物理位置信息的地址系統中表示出數據判讀區域或地域群播區域，那么由于位置信息的統一表達，基于位置的服務可具有更簡單的程序。但是，傳統的IPv6地址系統不考慮地理概念，并且有諸如需要額外處理和不必要的用于獲取位置信息的開銷等問題。因此，需要與IPv6地址系統兼容的地理地址系統以及使用該地理地址系統的路由方法，它們使需要物體位置信息的各種各樣的基于位置的服務能夠被應用于無處不在的網絡以便能夠提供各種各樣的應用服務。在這方面，公開號為2009-0129573(名稱為“Method andApparatus for MultihopRouting Considering Link Lifetime By NodeMovement”)的韓國專利記載了整體路由性能通過使移動ad hoc網絡中的鏈路斷開減到最少被增強。還有公開號為2OO7-Ol987O2 (名稱為 “Traffic Routing Basedon GeophysicalLocation”)的美國專利記載了網絡流量路由事件發生于散布在具體地理區域上的多個網絡設備上，網絡流量路由事件的地理周界被確定，該地理周界內的網絡設備的子集被標識，以及基于網絡流量路由事件將通信發送給網絡設備。

發明內容
[待本發明解決的問題]本發明的一些說明性實施方式通過基于終端的位置信息生成考慮了地理概念的地址以及使用基于位置的路由方法(其中，傳送分組的路由器使用包含在分組的目的地址中的位置信息)來提供能夠減少用于提供位置服務的額外程序并提高路由效率的網絡地址生成裝置。
[解決問題的方法]本發明的一個方面提供了一種用于在分組傳輸系統中設置和傳送終端的地理地址的方法。所述方法包括通過使用所述終端的位置信息并基于分組的目的端(所述分組將被傳送給該目的端)是單一目的端還是區域目的端來設置地理地址。所述方法還包括將其中包含有所述地理地址的所述分組傳送給所述目的端。本發明的另一方面提供了一種用于生成節點的網絡地址的裝置。所述裝置包括生成絕對定位符的絕對定 位符生成單元，所述絕對定位符包括由所述節點的位置的絕對位置而來的緯度、經度、海拔和區域范圍中的至少一者。所述裝置還包括生成相對定位符的相對定位符生成單元,所述相對定位符包括所述節點離參考點的距離和所述節點離所述參考點的區域范圍中的至少一者。所述裝置生成所述節點的網絡地址，所述節點的網絡地址包括所述絕對定位符或者所述相對定位符。本發明的又一方面提供了一種用于管理定位符的方法，所述方法包括由節點將請求登記所述節點的彈性局部地址的請求報文發送給服務于所述節點的局部全局路由器。所述方法還包括由所述節點從所述局部全局路由器接收針對所述請求報文的回答報文。所述定位符包括絕對定位符或者相對定位符，所述絕對定位符包括由所述節點的位置的絕對位置而來的緯度、經度、海拔和區域范圍中的至少一者，所述相對定位符包括所述節點離參考點的距離和所述節點離所述參考點的區域范圍中的至少一者。所述請求報文包括所述節點的定位符和標識符。
[本發明的效果]根據本發明的說明性實施方式的網絡地址生成裝置可減少用于提供位置服務的額外程序并提高路由效率。這可通過基于終端的位置信息生成考慮了地理概念的地址以及使用基于位置的路由方法(其中，傳送分組的路由器使用包含在分組的目的地址中的位置信息)來實現。根據本發明的說明性實施方式的終端能夠自動設置其地址而無需外部通信設備的幫助。此外，在為廣域服務覆蓋網絡采用高效的基于位置的路由方法時，地理地址系統的采用通過減少獲取和轉發位置信息所需的程序和開銷而提升了網絡性能。


圖1是根據本發明的說明性實施方式的地理地址系統的基本說明圖。圖2根據本發明的說明性實施方式示出了當位置信息測量裝置對終端而言不可用時，通過獲取位置信息來設置地址的順序操作。圖3根據本發明的說明性實施方式說明了在無線多跳網絡環境中，當位置信息測量裝置對終端而言不可用時，通過獲取位置信息來設置地址的構思。圖4根據本發明的說明性實施方式示出了在無線多跳網絡環境中在一跳內設置地址的順序操作。圖5根據本發明的說明性實施方式示出了在無線多跳網絡環境中在兩跳內設置地址的順序操作。圖6根據本發明的說明性實施方式示出了通過使用范圍字段以三維圓的形式表示目的區域的范圍的實施例。圖7根據本發明的說明性實施方式示出了通過使用范圍字段以六面體的形式表示目的區域的范圍的實施例。圖8是根據本發明的說明性實施方式的描繪地理地址系統的IPv6頭的說明圖。圖9根據本發明的 說明性實施方式示出了包含擴展頭的數據報。圖10根據本發明的說明性實施方式示出了外部網絡和基于地理地址的網絡之間的交互工作的實施例。圖11根據本發明的說明性實施方式示出了網絡地址生成裝置。圖12是根據本發明的說明性實施方式的使用新的地址系統的網絡系統的說明圖。圖13根據本發明的說明性實施方式示出了在網絡系統中登記FLA節點的定位符的順序操作。圖14根據本發明的說明性實施方式示出了在網絡系統中查詢定位符信息的順序操作。圖15根據本發明的說明性實施方式說明了當FLA節點改變其在網絡系統中的位置時的路由方法的構思。圖16根據本發明的說明性實施方式說明了當FLA節點改變其在網絡系統中的位置時的路由方法的構思。圖17根據本發明的說明性實施方式示出了當節點改變其在網絡系統中的位置時改變路由器的順序操作。
具體實施例方式下文將參考附圖詳細描述本發明的實施方式使得本發明可以容易地被本領域技術人員實施。然而，應當知道的是，本發明并不受限于這些實施方式，而能夠以多種其它方式被實施。在附圖中，為了說明的簡潔，與本說明書無關的部分被省略；且貫穿全文，類同的參考數字表示類同的部件。縱貫全文，用來表明一個元件到另一個元件的連接或耦合的術語“連接到”或“耦合到”包括兩種情況一是一個元件被“直接連接或耦合到”另一個元件，二是一個元件經由另一個元件被“電子地連接或耦合到”又一個元件。此外，本文中所使用的術語“包括”或“包含”和/或“包括或包含”意指除了所記載的部件、步驟、操作和/或元件之外，不排除一或多個其它的部件、步驟、操作和/或元件的存在或添加，除非上下文中另有規定。一種根據本發明的用于在分組傳輸系統中設置和傳送終端的地理地址的方法，包括通過傳輸分組(packet)在系統中發送和接收數據，自動設置目的地址，使該地址包含在分組中，以及路由該分組以便將包含地址的該分組傳輸到目的端(destination)。但是，該地址是地理地址，其基于位置信息，且不同于傳統的IP地址，并且，該地理地址基于終端的位置信息和MAC信息被自動設置。根據本發明用于在分組傳輸系統中設置和傳輸終端的地理地址的該方法首先根據終端的位置信息以及目的端(分組被傳輸到該目的端)是單一目的端還是區域目的端來設置地理地址。這由發送包含地理地址的分組的終端來執行。單一目的端意味著分組向其傳輸的目的端不是具體區域范圍，而是具體終端，而區域目的端則表示具體區域，其中設有成組的多個終端。在如上述那樣設置了地理地址之后，該終端形成包含地理地址的分組，并將該分組發送給目的端。被發送 的分組通過網絡進行傳輸，并且還能夠被傳輸到使用不同地址系統的另一個網絡。其細節稍后進行描述。圖1是根據本發明的說明性實施方式的地理地址系統的基本結構圖。如圖1中所描繪的，地理地址系統基本上具有128位的長度并包括地址標識符字段、位置信息字段、范圍字段和ID字段。地址標識符字段是表示該地址是基于地理信息的地址的字段。也就是說，地址標識符字段存儲地址識別碼用于表明其不同于傳統的IPv4或IPv6地址。將當前網絡完全轉換為采用新的地理地址系統的網絡幾乎是不可能的。可以參照實施將傳統IPv4網絡轉換為新的IPv6網絡的實施例來完成，該實施例表明利用各種過渡機制，IPv4網絡通過IPv4網絡和IPv6網絡共存于其中的網絡過渡階段被逐步轉換為IPv6網絡。因此，依據本發明的地理地址系統基本上具有128位，等于IPv6地址的基本長度，以便被應用到作為下一代IP地址系統的IPv6地址系統。考慮到轉換成IPv6地址系統或者從IPv6地址系統轉換而來,地址標識符字段的高8位標識其是否是地理地址。如果地理地址系統不能貫穿不同網絡被普遍使用而只能被用在某些特定網絡中，則地理地址需要被轉換成IPv6地址(或IPv4地址)以便在不支持地理地址系統的那些網絡中提供服務。在具有不同地址系統的異構網絡之間的通信過程中，地址標識符字段可被用來確定是否需要執行如同IPv4/IPv6轉換機制(例NAT-PT)的實施例一樣的地址轉換。位置信息字段是包含終端位置信息的字段。位置信息字段包括通過GPS等工具獲取的作為終端的位置信息的緯度、經度和海拔。緯度和經度信息用度、分和秒來表示。秒四舍五入到小數第二位。
如圖1中所描繪的，位置信息用8位來表示。緯度被分成北緯和南緯，且以度、分、秒表示。度在O到90的范圍內。分在O到60的范圍內變化。秒在O到60的范圍內，保留小數點前兩位數以及小數點后兩位數。經度被分成東經和西經，且以度、分和秒表示。度在O到180的范圍內。分在O到60的范圍內。秒在O到60的范圍內，保留小數點前兩位數以及小數點后兩位數。海拔用高度值表示，后面跟單位。該高度值在O到999的范圍內變化，單位通常是m或km。可以調整海拔信息的表示方式以適合使用地理地址系統的應用。位置信息由終端通過使用裝備在該終端中的諸如GPS之類的定位系統獲取。如果該終端不具有任何可用的定位系統或者定位系統不能運轉，則需要從參考點獲取該位置信
肩、O也就是說，如果終端沒有裝備有GPS接收器或者終端在室內，則該終端難以憑借其自身獲取其位置信息，因此需要一種方法用于為不能獲取其自身位置信息的終端設置地理地址。圖2示出了當由于沒有設置地址所需要的對終端而言可用的定位系統或者定位不能運轉因而終端的位置信息不能憑借其自身獲取時，通過從參考點獲取位置信息來設置地址的順序操作。參考圖2，不能獲取自身位置信息的終端發送位置信息請求報文給參考點(例如，接入點)，通過接收包含該參考點位置信息的位置信息回答報文獲取位置信息，然后通過使用位置信息及其MAC地址及其它來設置地理 地址。當終端位于多跳網絡環境中時，也需要獲取位置信息。在這種情況下，位置信息可通過由終端從其相鄰節點處接收的響應該終端在一跳范圍內發送位置信息請求報文的位置信息回答報文來獲取。如果在一定時間內沒有收到位置信息回答報文，則其可通過在兩或更多跳的擴大傳送范圍內發送另一位置信息請求報文來獲取。圖3示出了實施例，其中終端分別從一跳和兩跳的范圍內獲取位置信息。圖4和5分別示出了終端通過從一跳和兩跳的范圍內獲取位置信息來設置其地理地址的順序操作。如圖3 (左邊)和圖4中所描繪的，多跳網絡環境中的終端在一跳范圍內發送位置信息請求報文給其相鄰節點，并利用從其相鄰節點處接收的位置信息回答報文設置地理地址。如果在位置信息請求報文發送之后的一定的時間限制屆滿前沒有收到位置信息回答報文，則，考慮到終端一跳范圍內的相鄰節點可能也沒有位置信息的情況，終端在兩或更多跳的擴大傳送范圍內發送另一位置信息請求報文。如圖3 (右邊)和圖5中所描繪的，由于在一跳范圍內沒有具有位置信息的終端，因此終端將傳送范圍擴大至兩跳，并利用從其兩跳內的相鄰節點處接收的位置信息設置地理地址。范圍字段指示目的端是單一目的端還是區域目的端，如果是區域目的端則包括該區域目的端的范圍信息。范圍字段中沒有值表示目的端是單一目的端，而其中有具體值則表示目的端是區域目的端。如果范圍字段代表區域目的端，則該區域目的端的范圍基于位置信息字段中的位置信息進行表示。區域目的端可以以三維圓、六面體或多邊形的形式進行表示。
范圍字段基本上被應用于終端的通信伙伴(communicationpartner)的地理地址。如果通信伙伴是單一終端(即，單一目的端)，則范圍字段中沒有信息顯示(即，該字段中不包含具體值)。另一方面，如果通信伙伴不是單一終端，即，如果分組被傳送給具體區域(地域群播區域)內的終端，則范圍字段包含地域群播以將分組傳送給具體區域所需要的區域(范圍)信息。舉例來說，如果范圍字段的高2位具有O值，則意味著地理地址不包括具體區域(范圍)(即，其意味著單一目的端)。在這種情況下，由于范圍字段代表單一目的端，所以ID字段不需要表示區域目的端的詳細區域范圍信息，因此，其中存儲終端的MAC地址。如果范圍字段的高2位具有I值，則意味著地理地址代表圓形的具體區域(范圍)。在這種情況下，范圍字段通過描繪從存儲在位置信息字段中的中心點出發的圓半徑來描述具體區域范圍。該半徑具有O到大約999范圍內的值(10位)，可用m或者km作為單位。可以對圓范圍的表示方式進行調整以適合使用地理地址系統的應用。圖6示出了一個實施例，其中地理地址的具體區域以圓的形式表示。如果范圍字段的高2位具有2值，則意味著地理地址代表長方體形的具體區域(范圍)。該范圍能夠以多種方式進行表示，具體取決于存儲在位置信息中的點被如何表示及其參考什么進行表示。例如，圖7示出了根據具體區域(用粗線條進行標記)相對于參考點(表示為球)如何進行表示可有多種表示方式。用于表示該具體區域范圍的信息被記載在表現區域目的端的詳細信息的ID字段中。如果ID字段沒有足夠的空間來表現該信息，則可使用IPv6擴展頭(extension header)。也就是說，區域目 的端的范圍被詳細表示在ID字段中。如若不然，其可以通過使用IPv6擴展頭來表示。下面將描述其中的細節。ID字段包含終端的MAC地址或者包含范圍字段中所表示的區域范圍的詳細信息。具體而言，如果目的端是單一目的端，則ID字段體現終端的MAC地址，而如果目的端是區域目的端，則ID字段體現范圍字段中所表示的區域范圍的詳細信息。如果ID字段針對單一終端(即，單一目的端)的地址，則ID字段中包含分配給終端的網絡接口卡的MAC (媒體訪問控制)地址。包含MAC地址的ID字段被用于通過終端的唯一地址來區分終端，即使從該終端的定位系統(GPS或類似的機制)獲取的信息會有一些誤差。另一方面，如果地址針對具體區域(即區域目的端)，則ID字段包含由于范圍字段的有限空間而不能在范圍字段中表示的具體區域(范圍)的詳細信息。具體區域可以以圓、長方體或多邊形的形式表示。如果ID字段的48位不足以表示該具體區域，則可使用一或多個IPv6擴展頭，如圖8中所描繪的。IPv6擴展頭描述了 IPv6頭的選項和IPv6地址系統新增加的功能。例如，通信所需要的功能被附于基本的IPv6頭，作為成組的擴展頭。分組基本上包括基本的IPv6頭，根據各自通信需要，一或更多擴展頭可被附于該基本頭。這一配置被用來提高路由效率。迄今已有定義的IPv6擴展頭的實施例包括逐跳選項(hop-by-hop options)、路由、分片、認證、ESP (封裝安全凈荷)和目的端選項。擴展頭的細節如下
下面的表I示出了早期的擴展頭。所有擴展頭(除了編號為59的)都有其自己的下一個頭(next header)字段。該配置使得IP地址能夠附加多個擴展頭。最后一個擴展頭使用其下一個頭字段來指向更高層的協議。[表 I]
權利要求
1.一種用于在分組傳輸系統中設置和傳送終端的地理地址的方法，所述方法包括通過使用所述終端的位置信息并基于分組的目的端是單一目的端還是區域目的端來設置地理地址，所述分組將被傳送給所述目的端；以及將其中包含有所述地理地址的所述分組傳送給所述目的端。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述地理地址包括表示地址是基于地理信息的地址的地址標識符字段；包含所述終端的所述位置信息的位置信息字段；包含關于所述目的端是單一目的端還是區域目的端的信息以及在區域目的端的情況下所述區域的范圍信息的范圍字段；以及包含所述終端的MAC地址或者所述范圍字段中所限定的區域范圍的詳細信息的ID字段。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述位置信息字段表示由所述終端獲取的包括所述終端的緯度、經度和海拔的所述位置信息。
4.如權利要求2所述的方法，其中所述范圍字段表示基于所述位置信息字段中的所述位置信息的所述區域目的端的所述范圍。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述范圍字段以三維圓、六面體或多邊形的形式表示所述區域目的端的所述范圍。
6.如權利要求2所述的方法，其中在所述目的端是單一目的端的情況下，所述ID字段包含所述終端的所述MAC地址。
7.如權利要求2所述的方法，其中所述地理地址被配置為具有128位以在一定程度上與IPv6地址系統兼容。
8.如權利要求5所述的方法，其中通過所述ID字段來詳細表示所述區域目的端的所述范圍，或者在不能用所述ID字段進行表示時通過IPv6擴展頭來詳細表示所述區域目的端的所述范圍。
9.如權利要求3所述的方法，其中通過使用裝備在所述終端中的定位系統來獲取所述位置信息，或者如果所述終端不具有任何可用的定位系統，則從參考點獲取所述位置信息。
10.如權利要求3所述的方法，其中如果所述終端位于多跳網絡環境中，則通過由所述終端從其相鄰節點接收的響應所述終端在一跳范圍內發送位置信息請求報文的位置信息回答報文來獲取所述位置信息，其中如果在一定時間內沒有收到所述位置信息回答報文，則通過在兩或更多跳的擴大傳送范圍內發送另一位置信息請求報文來獲取所述位置信息。
11.如權利要求2所述的方法，其中收到包含所述地理地址的分組的終端檢查所收到的所述分組中的所述地理地址的所述范圍字段，且在所述范圍字段表示單一目的端的情況下，只在其MAC地址與包含在所述ID字段中的信息一致時接收所述分組。
12.如權利要求2所述的方法，其中收到包含所述地理地址的分組的終端檢查所收到的所述分組中的所述地理地址的所述范圍字段，且在所述范圍字段表示區域目的端的情況下，只在所述終端被包括在由所述范圍字段和所述ID字段限定的所述區域目的端的所述范圍中時接收所述分組。
13.如權利要求2所述的方法，其中當包含所述地理地址的所述分組被傳送給使用傳統IP地址的網絡時，連接使用所述地理地址系統的網絡和使用所述傳統IP地址系統的網絡的網關通過執行地址轉換將包含所述地理地址的所述分組傳送給使用所述傳統IP地址系統的網絡。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述網關將所述地理地址轉換為所述傳統IP地址，將發送包含所述地理地址的所述分組的終端的轉換之前和之后的地址存儲到表中，并在確定從使用所述傳統IP地址系統的網絡接收的分組的傳送目的端時使用存儲在所述表中的信息。
15.一種用于生成節點的網絡地址的裝置，所述裝置包括生成絕對定位符的絕對定位符生成單元，所述絕對定位符包括由所述節點的位置的絕對位置而來的緯度、經度、海拔和區域范圍中的至少一者；生成相對定位符的相對定位符生成單元，所述相對定位符包括所述節點離參考點的距離和所述節點離所述參考點的區域范圍中的至少一者；其中所述裝置生成所述節點的網絡地址，所述節點的網絡地址包括所述絕對定位符或者所述相對定位符。
16.如權利要求15所述的裝置，其中所述裝置生成包括所述節點的標識符以及所述絕對定位符或所述相對定位符的網絡地址，其中所述節點的所述標識符由包括所述節點的序列號、所述節點中所包含的處理器的信息或者帶寬信息的信息指定。
17.一種用于管理定位符的方法，所述方法包括由節點將請求登記所述節點的彈性局部地址的請求報文發送給服務于所述節點的局部全局路由器；以及由所述節點從所述局部全局路由器接收針對所述請求報文的回答報文，其中所述定位符包括絕對定位符或者相對定位符，所述絕對定位符包括由所述節點的位置的絕對位置而來的緯度、經度、海拔和區域范圍中的至少一者，所述相對定位符包括所述節點離參考點的距離和所述節點離所述參考點的區域范圍中的至少一者，以及所述請求報文包括所述節點的定位符和標識符。
18.如權利要求17所述的方法，其進一步包括通過響應于所述請求報文登記了所述節點的彈性局部地址的所述局部全局路由器，請求中央網絡管理單元登記所述節點的彈性全局地址，其中所述節點的彈性全局地址由所述局部全局路由器的彈性全局地址指定。
19.如權利要求17所述的方法，其進一步包括響應于所述節點的所述位置的改變，更新所述節點的所述定位符，并生成包括更新過的所述定位符的彈性局部地址；以及 當所述節點離開它的局部全局路由器的服務范圍并進入新的局部全局路由器的服務范圍時，基于所述新的局部全局路由器的彈性全局地址設置所述節點的彈性全局地址。
全文摘要
本發明涉及用于在分組傳輸系統中設置和傳送終端的地理地址的方法。根據本發明的說明性實施方式的網絡地址生成裝置可減少用于提供位置服務的額外程序并提高路由效率。本發明通過基于終端的位置信息生成考慮了地理概念的地址以及使用基于位置的路由方法來提供這些優點，在所述基于位置的路由方法中，傳送分組的路由器使用包含在分組的目的地址中的位置信息。
文檔編號H04W8/26GK103053186SQ201180037637
公開日2013年4月17日 申請日期2011年8月1日 優先權日2010年7月30日
發明者姜顯國, 李受真, 崔大仁 申請人:高麗大學校產學協力團