[發(fā)明專利]樹形泛在網(wǎng)絡(luò)中資源受限節(jié)點(diǎn)的地址分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210517356.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN102946450A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃劉生;周有松;徐宏力;馬全增;盛敏朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院
• 主分類號(hào): H04L29/12
• 分類號(hào): H04L29/12
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泛在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于IEEE?802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的泛在網(wǎng)中資源受限節(jié)點(diǎn)地址分配方法。

背景技術(shù)

DHCP（Dynamic?Host?Configuration?Protocol）是一種集中式的地址分配協(xié)議，面向傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。DHCP協(xié)議設(shè)計(jì)的目標(biāo)包括實(shí)現(xiàn)在無需人工介入情況下客戶端的自動(dòng)配置，能夠與傳統(tǒng)的BOOTP（BootstrapProtocol）協(xié)議兼容，單個(gè)服務(wù)器通過中轉(zhuǎn)站（Relay?agent）可同時(shí)為多個(gè)子網(wǎng)提供服務(wù)。DHCP協(xié)議在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用，但是該機(jī)制應(yīng)用于泛在網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)時(shí)將面臨許多挑戰(zhàn)。

DHCP協(xié)議不能適應(yīng)泛在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性。在DHCP的應(yīng)用場景中，一般不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備頻繁的加入或離開網(wǎng)絡(luò)的情況，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)穩(wěn)定；而在泛在網(wǎng)中，由于許多應(yīng)用場景下節(jié)點(diǎn)固有的動(dòng)態(tài)特性（如節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，休眠，停機(jī)等），網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l率較高，這就要求地址分配機(jī)制具有相應(yīng)的具有適應(yīng)拓?fù)渥兓目紤]。從DHCP的設(shè)計(jì)目標(biāo)中可以看出，它假設(shè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是相對(duì)穩(wěn)定的，并盡量使客戶端在每次啟動(dòng)時(shí)獲得的配置和參數(shù)都一致，以維持這種穩(wěn)定性。

DHCP協(xié)議集中式地址分配方案不適用于泛在網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。在DHCP的應(yīng)用場景中，要求有固定的服務(wù)器負(fù)責(zé)地址分配，對(duì)于不能夠直接服務(wù)到的客戶端要求有中轉(zhuǎn)站協(xié)助報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。一方面，在物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)一般是臨時(shí)形成，拓?fù)渥兓鄬?duì)頻繁，網(wǎng)絡(luò)中缺少這樣的基礎(chǔ)設(shè)施搭建過程。另外一方面，由于節(jié)點(diǎn)普遍都為非智能型設(shè)備，計(jì)算能力和資源有限，不適合完成集中式的事務(wù)處理，在這種硬件環(huán)境的約束下，應(yīng)盡量采用分布式的方案。

在ZigBee[Alliance,ZigBee.Zigbee?specification.ZigBee?document053474r06,version?1(2006):378;]的地址分配方案中，所關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形的。在ZigBee中有3類節(jié)點(diǎn)，分別為協(xié)調(diào)器（Coordinator）、可路由設(shè)備（Route-capable?device）和普通的終端設(shè)備（End?device）。其中協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)，是樹形拓?fù)渲械母?jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)在啟動(dòng)時(shí)便決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總的可分配地址數(shù)，且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在未來的地址分配方式也在此時(shí)固定了，因此屬于一種靜態(tài)類型的地址分配方法。這種地址分配方法精巧低耗[Bhatti,Ghulam,and?Gaofeng?Yue.A?structured?addressing?scheme?forwireless?multi-hop?networks.Mitsubishi?Electric?Research?Laboratories,Cambridge,Mass,USA(2005);]，但是難以解決如下問題：

1.這種地址分配方法很容易出現(xiàn)地址分配不均的情況[Ye,Fujun,andRuifang?Pan.A?survey?of?addressing?algorithms?for?wireless?sensornetworks.Wireless?Communications,Networking?and?Mobile?Computing,2009.WiCom'09.5th?International?Conference?on.IEEE,2009;]，造成資源的浪費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不好。從父節(jié)點(diǎn)對(duì)子節(jié)點(diǎn)分配可用地址數(shù)時(shí)可以看出，可用地址大量集中在深度淺的位置，且飽合狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出一個(gè)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，而實(shí)際情況中樹形拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)通常是非對(duì)稱的。

2.對(duì)路由機(jī)制不友好。ZigBee的地址分配策略和地址格式只是嘗試給網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)。當(dāng)報(bào)文嘗試從上往下傳遞時(shí)，由于地址僅是簡單的整數(shù)值，無法從中提取出拓?fù)湎嚓P(guān)的信息輔助進(jìn)行報(bào)文路由。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種樹形泛在網(wǎng)絡(luò)中資源受限節(jié)點(diǎn)的地址分配方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中樹形泛在網(wǎng)絡(luò)中地址分配策略和地址格式不能滿足拓?fù)渥兓鄬?duì)頻繁的要求等問題。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：