專利名稱：一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法
技術領域：
本發明涉及互聯網技術領域，尤其涉及一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法。
背景技術：
目前，隨著無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSN)與下一代互聯網協議IPv6的不斷成熟發展，在無線傳感器網絡中使用IPv6協議，實現全IP化的無線傳感器網絡，成為智能家居、工業控制、智能樓宇、醫療保健、環境監測等物聯網應用的一種重要技術手段。實現IPv6無線傳感器網絡的首要問題是給無線傳感器網絡中每個傳感器節點自動配置唯一的IPv6地址。地址自動配置是IPv6的一個重要技術特點，可在無人為干預情況下為網絡中每個接口配置唯一的128位IPv6地址，這點也正好符合無線傳感器網絡自配置、自組織的設計要求。現有技術方案中，IPv6地址自動配置采用的方法有兩種基于DHCP的有狀態地址自動配置和基于鄰居發現的無狀態地址自動配置。有狀態地址自動配置中，網絡節點向DHCP服務器發送地址請求消息，由DHCP服務器為節點統一分配IPv6地址；無狀態地址自動配置中，節點根據其接口標識無狀態生成IPv6地址，使用鄰居發現消息進行地址重復檢測，以確保地址唯一性。但與一般互聯網的子網不同，無線傳感器網絡拓撲一般呈現多跳的特點，網絡包括多個相互重疊的無線鏈路，所以無論是現有的IPv6有狀態地址自動配置還是無狀態地址自動配置，在無線傳感器網絡中使用都會帶來大量的消息交換開銷，給能量、存儲等資源受限的無線傳感器網絡帶來巨大挑戰。
發明內容
本發明的目的是提供一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，能夠解決無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置問題，并節省了消息交換開銷，適合于資源受限的無線傳感器網絡。本發明的目的是通過以下技術方案實現的，一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，所述方法包括將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，每個扇區中包含一個或多個傳感器節點，且每個扇區的扇區標識由一個抽象極坐標來唯一標識，該抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；在網絡初始化階段，由所述網關節點向全網廣播所述無線傳感器網絡的子網前綴，所述無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴；所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識；所述傳感器節點隨機生成節點標識，并針對該節點標識在該傳感器節點所在扇區范圍內進行重復檢測，若重復檢測成功，則該節點標識與所述子網前綴和所述扇區標識組
4成所述傳感器節點的IPv6地址。所述將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，具體包括無線傳感器網絡以網關節點為中心，由半徑分別為a，2a，…，k*a···的同心圓將所述無線傳感器網絡劃分為一個圓形和多個環形的組合；其中，半徑為a的圓被等分為4個扇形區域，每個扇形區域稱為一個扇區；半徑為k*a的內圓與半徑為(k+l)*a的外圓組成的環形被等分為4* (2k+l)個扇環形區域，每個扇環形區域稱為一個扇區。所述扇區標識的抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；其中，內圓半徑為k*a的扇區的半徑坐標為k，極角坐標為在具有相同半徑坐標的扇區中該扇區的序號；所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識，具體包括所述網關節點將自身的地理坐標設為極坐標極點，并選擇一個鄰居網關節點作為極坐標標記節點，將所述極坐標極點到該鄰居網關節點的方向作為極坐標的極軸方向，從而建立極坐標系；所述網關節點向全網公告該網關節點及極坐標標記節點的地理坐標，所述傳感器節點根據公告消息及自身的地理坐標，確定其在所述極坐標系中的坐標(rN，ΦΝ)；所述傳感器節點根據該坐標(rN，ΦΝ)，由下式確定該傳感器節點所在扇區的扇區
標識
半徑坐標=
2π1Α*{2* +1)a其中，a表示所述扇區內外圓的半徑差。所述方法還包括所述傳感器節點的IPv6地址按照一定規則進行壓縮，具體為所述無線傳感器網絡中所有傳感器節點共享相同的子網前綴，且在網內通信時，省略該子網前綴，壓縮所述傳感器節點的IPv6地址。所述方法還包括所述傳感器節點的IPv6地址中的極角坐標部分使用變長的位數表示，距離所述網關節點近的傳感器節點使用短位數的極角坐標表示，進一步壓縮所述傳感器節點的IPv6地址。由上述本發明提供的技術方案可以看出，首先將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，每個扇區中包含一個或多個傳感器節點，且每個扇區的扇區標識由一個抽象極坐標來唯一標識，該抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；在網絡初始化階段，由所述網關節點向全網廣播所述無線傳感器網絡的子網前綴，所述無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴;所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識；所述傳感器節點隨機生成節點標識，并針對該節點標識在該傳感器節點所在扇區范圍內進行重復檢測，若重復檢測成功，則該節點標識與所述子網前綴和所述扇區標識組成所述傳感器節點的IPv6地址。通過該方法就能夠解決無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置問題，并節省了消息交換開銷，適合于資源受限的無線傳感器網絡。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發明實施例提供的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法流程示意圖；圖2為本發明實施例所舉實例無線傳感器網絡的結構示意圖；圖3為本發明實施例所舉實例中IPv6地址的扇區標識部分的獲取過程示意圖；圖4為本發明實施例所舉實例中IPv6地址的節點標識部分在扇區范圍內進行重復檢測的流程示意圖；圖5為本發明實施例所舉實例中IPv6地址的節點標識部分在扇區范圍內進行重復檢測的另一流程示意圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。本發明實施例提供了一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，在所述方法中，無線傳感器網絡被劃分為多個面積相等的扇區，每個扇區由唯一的抽象極坐標標識，每個傳感器節點的IPv6地址中包含該扇區標識，每個傳感器節點可根據其地理位置定位信息計算抽象極坐標部分，并通過進一步的操作獲取其IPv6地址，本實施例中IPv6地址分為前綴、扇區標識、節點標識等幾部分。下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步詳細說明，如圖I所示為本發明實施例提供的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法流程示意圖，所述方法包括步驟11 :將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區。在該步驟中，首先將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，每個扇區中包含一個或多個傳感器節點，且每個扇區的扇區標識由一個抽象極坐標來唯一標識，該抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標。具體實現中，將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，具體包括無線傳感器網絡以網關節點為中心，由半徑分別為a，2a，…，k*a···的同心圓將所述無線傳感器網絡劃分為一個圓形和多個環形的組合；其中，半徑為a的圓被等分為4個扇形區域，每個扇形區域稱為一個扇區；半徑為k*a的內圓與半徑為(k+l)*a的外圓組成的環形被等分為4* (2k+l)個扇環形區域，每個扇環形區域稱為一個扇區。步驟12 :網關節點向全網廣播無線傳感器網絡的子網前綴，無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴。 在該步驟中，在網絡初始化階段，由所述網關節點向全網廣播所述無線傳感器網絡的子網前綴，所述無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴。步驟13 :所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識。在該步驟中，所述扇區標識的抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；其中，內圓半徑為k*a的扇區的半徑坐標為k，極角坐標為在具有相同半徑坐標的扇區中該扇區的序號，其取值范圍為O到4* (2k+l)_l的整數。所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識的具體過程可以采用如下方式所述網關節點將自身的地理坐標設為極坐標極點，并選擇一個鄰居網關節點作為極坐標標記節點，將所述極坐標極點到該鄰居網關節點的方向作為極坐標的極軸方向，從而根據地理位置建立起極坐標系；所述網關節點向全網公告該網關節點及極坐標標記節點的地理坐標，所述傳感器節點根據公告消息及自身的地理坐標，確定其在所述極坐標系中的坐標(rN，ΦΝ)；所述傳感器節點根據該坐標(rN，ΦΝ)，由下式確定該傳感器節點所在扇區的扇區
標識
權利要求
1.一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，其特征在于，所述方法包括將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，每個扇區中包含一個或多個傳感器節點，且每個扇區的扇區標識由一個抽象極坐標來唯一標識，該抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；在網絡初始化階段，由所述網關節點向全網廣播所述無線傳感器網絡的子網前綴，所述無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴；所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識；所述傳感器節點隨機生成節點標識，并針對該節點標識在該傳感器節點所在扇區范圍內進行重復檢測，若重復檢測成功，則該節點標識與所述子網前綴和所述扇區標識組成所述傳感器節點的IPv6地址。
2.根據權利要求I所述的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，其特征在于，所述將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，具體包括無線傳感器網絡以網關節點為中心，由半徑分別為a，2a，…，k*a···的同心圓將所述無線傳感器網絡劃分為一個圓形和多個環形的組合；其中，半徑為a的圓被等分為4個扇形區域，每個扇形區域稱為一個扇區；半徑為k*a的內圓與半徑為(k+l)*a的外圓組成的環形被等分為4* (2k+l)個扇環形區域，每個扇環形區域稱為一個扇區。
3.根據權利要求I所述的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，其特征在于，所述扇區標識的抽象極坐標包括半徑坐標與極角坐標；其中，內圓半徑為k*a的扇區的半徑坐標為k，極角坐標為在具有相同半徑坐標的扇區中該扇區的序號；所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識，具體包括所述網關節點將自身的地理坐標設為極坐標極點，并選擇一個鄰居網關節點作為極坐標標記節點，將所述極坐標極點到該鄰居網關節點的方向作為極坐標的極軸方向，從而建立極坐標系；所述網關節點向全網公告該網關節點及極坐標標記節點的地理坐標，所述傳感器節點根據公告消息及自身的地理坐標，確定其在所述極坐標系中的坐標(rN，ΦΝ)；所述傳感器節點根據該坐標(rN，ΦΝ)，由下式確定該傳感器節點所在扇區的扇區標半徑坐標=^
4.根據權利要求I所述的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，其特征在于，所述方法還包括所述傳感器節點的IPv6地址按照一定規則進行壓縮，具體為所述無線傳感器網絡中所有傳感器節點共享相同的子網前綴，且在網內通信時，省略該子網前綴，壓縮所述傳感器節點的IPv6地址。
5.根據權利要求I所述的無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法，其特征在于，所述方法還包括所述傳感器節點的IPv6地址中的極角坐標部分使用變長的位數表示，距離所述網關節點近的傳感器節點使用短位數的極角坐標表示，進一步壓縮所述傳感器節點的IPv6地址。
全文摘要
本發明公開了一種無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置的方法。首先將無線傳感器網絡劃分為以網關節點為中心的多個面積相等的扇形或扇環形的扇區，每個扇區中包含一個或多個傳感器節點；由所述網關節點向全網廣播所述無線傳感器網絡的子網前綴，所述無線傳感器網絡中的所有傳感器節點根據所接收到的廣播消息獲得該子網前綴；所述傳感器節點根據地理位置信息配置該傳感器節點所在扇區的扇區標識；所述傳感器節點隨機生成節點標識，該節點標識與所述子網前綴和所述扇區標識組成所述傳感器節點的IPv6地址。通過該方法就能夠解決無線傳感器網絡中IPv6地址自動配置問題，并節省了消息交換開銷，適合于資源受限的無線傳感器網絡。
文檔編號H04W84/18GK102917079SQ201210237738
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者洪佩琳, 徐向前, 薛開平 申請人:中國科學技術大學