[發明專利]一種無線自組網的分段式地址分配方法

在審

• 申請號: 201410337413.9
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104104746A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 周曉明;王薇;歸成希;張燕
• 申請（專利權）人: 蘇州博聯科技有限公司
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;H04W84/18
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及無線自組網的網絡層協議棧開發，屬于無線自組網領域，具體涉及一種無線自組網的分段式地址分配方法。

背景技術

無線自組網絡是一種特殊的無線移動通信網絡。網絡中所有節點的地位平等，無需設置任何中心控制節點，具有很強的抗毀性。網絡中的節點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉發能力。當通信的源節點和目的節點不在直接通信范圍之內時，它們可以通過中間節點轉發報文進行通信。有時節點間的通信可能要經過多個中間節點的轉發，即報文要經過多跳才能到達目的地，這是無線自組網絡與其他移動通信網絡的最根本的區別。無線自組網絡的節點通過分層的網絡協議和分布式算法的相互協調，實現網絡的自動組織和運行。地址分配機制是決定無線組網性能好壞的關鍵因素。節點的16位網絡地址分配方法在組網、入網以及路由連接過程中起到了重要的作用。每一個加入網絡的節點，除了擁有自身固定的64位IEEE長地址，還會獲得所在網絡提供的16位網絡短地址，采用16位短地址可以有效地減小每個數據包的長度。目前有兩類常見的地址分配方式。

一類是層次型地址分配機制。在這種機制中，路由連接很容易，只需要根據地址的值并按照一定的算法來判斷下一跳地址。采用這種地址分配機制，不需要協調器作為中心節點。但是一旦網絡中節點位置發生變化，網絡不會保存該節點的位置。所以，對于節點移動性較強的網絡，當網絡拓補結構不規則的變化時，會造成網絡資源的浪費。

另一類是平面型地址分配機制。在這種機制下，節點的地址是隨機分配的，地址的分布與網絡拓補無關。這類分配方法可以細分為2種，一種是中心管理機制，另一種是分布管理機制。在中心管理機制下，網絡中選取一個節點來統一管理地址分配。這種分配方法的優點是，不需要進行整個網絡范圍內的地址沖突檢查，有效地降低了網絡負載。但是缺點也是顯而易見的，地址分配節點需要大量的內存空間來存儲地址列表。網絡中的每個節點在加入網絡時都需要和該節點通信，一旦協調器處于忙碌狀態，節點的入網延時會大大增加。在分布管理機制下，并不是只有單一節點具有地址分配能力，網絡中的路由節點也可以進行地址分配。新加入網絡的節點首先選擇具有地址分配能力的父節點。父節點隨機選出一個地址，然后以廣播的方式通知周圍具有地址分配能力的節點，其它節點收到之后，再廣播出去。通過這種洪泛的方式，讓網絡中所有節點都收到該通知。如果有某個節點回復該通知，則表明該地址已經被使用。然后父節點重新再選擇地址，重復之前的過程，直到選擇的地址未被使用，才將該地址分配給子節點。這樣做的優點是，減輕了對單一地址分配節點的依賴，一定程度上減小了入網的延時，并且增強了網絡的穩定性。缺點是，每次隨機分配地址后，必須進行地址沖突檢查，這種檢測帶來了很高的網絡負載。

發明內容

本發明的目的是提出一種無線自組網的分段式地址分配方法，解決平面型地址分配機制帶來的網絡負載和延時問題，并且采用基于狀態監測的方法，解決該機制自身帶來的地址耗盡和泄露問題。

本發明的技術方案是：一種無線自組網的分段式地址分配方法，未入網的路由節點上電后，首先執行關聯入網的流程；然后向周圍的節點發送信標請求幀，并接收周圍節點發來的信標幀，所述幀中包含地址段長度信息；優先選擇地址段長度較長的節點作為自己的父節點；最后向選定的父節點發送入網請求幀，所述幀中包含分配給該節點的地址和一個地址段。

加入網絡后的節點周期性地檢查自身的地址段長度，根據自身地址段大小的不同可分為三種狀態：正常狀態、臨界狀態和耗盡狀態，節點在每種狀態下進行不同的處理流程。

所述地址段長度閾值設定為4，當地址段長度大于或等于4時，節點處于正常狀態；當地址段長度大于0且小于4時，節點處于臨界狀態；當地址段長度等于0時，節點處于耗盡狀態。

節點處于正常狀態時，處理流程如下：

1）節點廣播一個地址段信息幀給一跳范圍內的鄰居節點，所述幀中包含地址段長度、地址范圍以及當前狀態信息；

2）節點接收到鄰居節點發來的地址段信息幀，并獲取鄰居節點的當前地址段長度信息，如果鄰居節點的地址段長度是自身的5倍以上，則向該鄰居節點發送地址請求信息幀；

3）鄰居節點收到地址請求信息幀后，回復一個地址請求響應幀，把自身地址段長度的一半分配給該節點，所述幀中包含分配給該節點的地址段長度和范圍信息；

4）兩個節點各自更新自身以及鄰居節點的地址段范圍和長度信息。

節點處于臨界狀態時，處理流程如下：