[發(fā)明專利]一種生態(tài)監(jiān)測(cè)IPv6傳感網(wǎng)負(fù)載均衡方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611244473.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106658378B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅萬(wàn)明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心
• 主分類號(hào): H04W4/38
• 分類號(hào): H04W4/38;H04W28/08;H04W84/18;H04L29/12
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開(kāi)了一種生態(tài)監(jiān)測(cè)IPv6傳感網(wǎng)負(fù)載均衡方法及系統(tǒng)。本方法為：1)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并為該生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)配置一任播地址；2)各代理節(jié)點(diǎn)將該任播地址初始化為自身的任播地址；3)每一收集器節(jié)點(diǎn)使用任播向其中一代理節(jié)點(diǎn)發(fā)送注冊(cè)報(bào)文進(jìn)行注冊(cè)，并定期向該代理節(jié)點(diǎn)發(fā)送收集器節(jié)點(diǎn)信息；4)當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使用任播向任意一代理節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求通信報(bào)文，請(qǐng)求一收集器節(jié)點(diǎn)；接收該請(qǐng)求通信報(bào)文的代理節(jié)點(diǎn)將當(dāng)前負(fù)載最小的收集器節(jié)點(diǎn)的IP地址返回給該傳感器節(jié)點(diǎn)，并記錄兩者之間的綁定；5)該傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的收集器節(jié)點(diǎn)的IP地址，向該收集器節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。本發(fā)明能更好地進(jìn)行負(fù)載均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及到一種生態(tài)監(jiān)測(cè)IPv6傳感網(wǎng)負(fù)載均衡方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生態(tài)監(jiān)測(cè)是對(duì)生態(tài)環(huán)境的各個(gè)要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以利用物理、化學(xué)、生態(tài)學(xué)等不同的技術(shù)完成。在本文中，對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)使用的是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常應(yīng)用在生態(tài)監(jiān)測(cè)中。通常，一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)由三部分組成，一個(gè)傳感子系統(tǒng)使用傳感器獲取生態(tài)環(huán)境各種要素的數(shù)據(jù)，一個(gè)處理子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，一個(gè)通信子系統(tǒng)使用收發(fā)器(RF)把數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，另外每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)需要有電源供電。把各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線鏈接連接起來(lái)搭建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)不斷地獲取數(shù)據(jù)，這就是一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

傳統(tǒng)的生態(tài)監(jiān)測(cè)使用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)框架是把一個(gè)樹(shù)狀的有向無(wú)環(huán)結(jié)構(gòu)，把數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)置為沿樹(shù)狀結(jié)構(gòu)上行或下行傳輸。這個(gè)框架在本質(zhì)上是一種流量聚合模式，即在持續(xù)不斷地獲取傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，流量都聚集在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的根節(jié)點(diǎn)處，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均衡，這個(gè)收集數(shù)據(jù)的根節(jié)點(diǎn)會(huì)成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)框架的瓶頸。這樣的框架顯然不適用于大量獲得傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

之后，有學(xué)者提出了一種平衡負(fù)載的方法。這種方法在根節(jié)點(diǎn)處部署多臺(tái)設(shè)備完成數(shù)據(jù)的收集。這樣的方法確實(shí)解決了在根節(jié)點(diǎn)流量過(guò)大的問(wèn)題，但是導(dǎo)致了新的問(wèn)題。隨著傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，根節(jié)點(diǎn)處部署的收集數(shù)據(jù)設(shè)備越來(lái)越多，難以控制它們之間的訪問(wèn)。本發(fā)明將利用現(xiàn)有的任播技術(shù)和借鑒移動(dòng)IP技術(shù)的思想解決上述問(wèn)題。

任播是在IPv6中提出的一種新的技術(shù)，即發(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組目的主機(jī)，這些目的主機(jī)共享一個(gè)任播地址，數(shù)據(jù)被這組主機(jī)中的任意一個(gè)且只有一個(gè)主機(jī)接收到。本發(fā)明提出的生態(tài)監(jiān)測(cè)IPv6傳感網(wǎng)負(fù)載均衡方法及系統(tǒng)中將使用到這種技術(shù)。

移動(dòng)IP技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)原理是這樣的：1)遠(yuǎn)程通信實(shí)體通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)IP路由機(jī)制，向移動(dòng)結(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)IP數(shù)據(jù)包；2)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的歸屬代理截獲該數(shù)據(jù)包，將該包的目標(biāo)地址與自己移動(dòng)綁定表中移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的歸屬地址比較，若與其中任一地址相同，繼續(xù)下一步，否則丟棄；3)歸屬代理用封裝機(jī)制將該數(shù)據(jù)包封裝，采用隧道操作發(fā)給移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)地址；4)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的拜訪地代理收到該包后，去其包封裝，采用空中信道發(fā)給移動(dòng)結(jié)點(diǎn)；5)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后，用標(biāo)準(zhǔn)IP路由機(jī)制與遠(yuǎn)程通信實(shí)體建立連接。

移動(dòng)IP技術(shù)的基本思想是這樣的：IP地址不僅是一個(gè)節(jié)點(diǎn)身份的標(biāo)識(shí)，還表明其位置所在，所以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)使用這樣的IP地址進(jìn)行通信是不行的，因?yàn)槲恢靡苿?dòng)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變，自身的IP地址也改變了，發(fā)送給它的數(shù)據(jù)包的目的地址還是原來(lái)的目的地址，這樣它就接收不到了。為此，移動(dòng)IP技術(shù)使用了代理作為中介，提出兩種代理，歸屬代理和拜訪地代理。開(kāi)始時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在歸屬代理上注冊(cè)，當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置移動(dòng)到歸屬代理管理的范圍外，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)會(huì)向拜訪地代理進(jìn)行注冊(cè)，獲得一個(gè)移動(dòng)IP地址，拜訪地代理會(huì)通告其歸屬代理，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到“這里”。當(dāng)遠(yuǎn)程通信實(shí)體第一次與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，會(huì)把數(shù)據(jù)包發(fā)送到歸屬代理上，歸屬代理知道移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不在了，所以把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)的拜訪地代理，拜訪地代理再把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，這樣移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就接收到數(shù)據(jù)包。之后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)就可以使用拜訪地代理分發(fā)給它的移動(dòng)IP地址與遠(yuǎn)程通信實(shí)體進(jìn)行直接通信。這樣移動(dòng)IP技術(shù)就解決了數(shù)據(jù)包發(fā)送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的目的地址過(guò)時(shí)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容