專利名稱：一種基于ieee 802．15．4實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以IEEE 802. 15. 4協(xié)議為基礎(chǔ)的無線對等網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
Peer-to-peer網(wǎng)絡(luò)是ー個分布式應(yīng)用架構(gòu)，這類網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以共同完成某項任務(wù)。與傳統(tǒng)的Client/Server模型或Master/Slave模型不同,P2P網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點優(yōu)先級都相同，都是對等的參與者。節(jié)點把自己的資源，如 運算能力、存儲空間、網(wǎng)絡(luò)帶寬等分為幾個部分，以供其他網(wǎng)絡(luò)參與者使用，整個過程不需要服務(wù)器或中心節(jié)點來集中協(xié)調(diào)。每個節(jié)點都是資源的提供者和消費者。每個設(shè)備都可以主動和其他設(shè)備通信。IEEE 802. 15. 4 協(xié)議支持 Peer-to-peer 拓撲結(jié)構(gòu)，在 Peer-to-peer 拓撲中任何設(shè)備都能和其他設(shè)備直接通信，只要他們在彼此的信號覆蓋范圍內(nèi)。在Peer-to-peer拓撲的基礎(chǔ)上可以形成更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲，如mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲。很多應(yīng)用，如エ業(yè)監(jiān)控、無線傳感網(wǎng)、資廣庫存跟蹤等都很適合使用這種拓撲。Peer-to-peer網(wǎng)絡(luò)可以是ad hoc網(wǎng)絡(luò),具有自組織、自愈能力。它還允許網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備多跳路由消息到其他設(shè)備，可以在網(wǎng)絡(luò)層添加這種功能。但是，IEEE 802. 15. 4協(xié)議中定義的Peer-to-peer網(wǎng)絡(luò)還是需要ー個中心節(jié)點來形成網(wǎng)絡(luò)，一旦中心節(jié)點離開，網(wǎng)絡(luò)就不存在了，這會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶通信失敗。如果其他用戶還想繼續(xù)通信，則需要重新選擇新的中心節(jié)點，重新進行組網(wǎng)過程，且這期間的網(wǎng)絡(luò)斷連不可避免。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種實現(xiàn)純對等網(wǎng)絡(luò)的方法，通過該方法能夠?qū)崿F(xiàn)一個基于IEEE 802. 15. 4的低功耗、多用戶、短距離對等網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點都是對等的，不需要中心節(jié)點來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、維護網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點都可以自主地加入和離開，直到最后ー個節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)才結(jié)束。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
整個協(xié)議棧分為三層，物理層和鏈路層使用IEEE 802. 15. 4的定義，應(yīng)用層為自主設(shè)計。所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信道、PAN ID及網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)定為相同的值；只要某個此類節(jié)點的通信范圍內(nèi)有其他此類節(jié)點存在，它們之間就可以相互通信。某個區(qū)域內(nèi)的多個此類節(jié)點自動形成了一個對等網(wǎng)絡(luò)。一個節(jié)點可以發(fā)送廣播給所有在其射頻范圍內(nèi)的其他節(jié)點，也可以發(fā)送單播給某個特定的節(jié)點。使用64位的擴展地址來區(qū)分節(jié)點。這個地址是節(jié)點出廠時就設(shè)定好的，全球唯一的，不可更改的。每個節(jié)點都有一個設(shè)備名稱，這個名稱由使用者確定，比如可以是使用者的名字。設(shè)備名稱最大為10個字節(jié)，如果使用者設(shè)置的名稱超過10個字節(jié)，節(jié)點將視其無效。兩個使用者可以自主的進行連接，連接成功后，可以進行私密的談話或發(fā)送大批量的數(shù)據(jù)信息，通信完成后，可以自主的斷開連接。每個節(jié)點內(nèi)都會維護ー張鄰居表，以維護網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。節(jié)點會定時廣播信標幀，信標幀中沒有用戶數(shù)據(jù)，只有發(fā)送節(jié)點的擴展地址。其他節(jié)點收到信標幀后，就查看自己的鄰居表中是否具有這個節(jié)點的地址，如果有，則將超時標志清零，如果沒有則判斷鄰居表中是否還有空閑表項,如果有,則把這個地址添加到鄰居表中，如果鄰居表已滿,則丟棄這個幀。如果隔了一段時間節(jié)點都沒有聽到某個鄰居節(jié)點的信標巾貞，則其對應(yīng)的超時標志會標識這個鄰居已經(jīng)超時了，然后把其鄰居表中的地址刪除。節(jié)點廣播的信標幀中包含了節(jié)點的擴展地址、設(shè)備名稱、是否發(fā)送信標、是否允許接收、用戶當(dāng)前狀態(tài)。如果是否發(fā)送信標標志為1，那么節(jié)點就定時發(fā)送信標幀，如果為0，則節(jié)點停止發(fā)送信標幀。如果是否允許接收標志為1，那么節(jié)點就能夠接收到其他節(jié)點發(fā)送的信標幀、廣播幀及發(fā)送給它的單播幀、連接幀，如果為0，則所有幀都無法接收。用戶當(dāng)前狀態(tài)標志為I表明用戶空閑，為2表明用戶忙碌，為3表明用戶隱身。當(dāng)使用者認為自己沒有需要發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)時，可以設(shè)置節(jié)點進入睡眠模式，以節(jié)約功耗。只有使用者發(fā)送命令才能夠?qū)⒐?jié)點從睡眠中喚醒。數(shù)據(jù)傳遞的方式有三種廣播、單播、連接；其中，廣播是ー對多數(shù)據(jù)傳遞，一個節(jié)點發(fā)送廣播數(shù)據(jù)時，在其射頻覆蓋范圍內(nèi)的所有此類對等網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點都能夠收到這個數(shù)據(jù)；單播是一對ー數(shù)據(jù)傳遞，一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)給指定節(jié)點；連接也是ー對一數(shù)據(jù)傳遞，它用于發(fā)送大量數(shù)據(jù)或觸發(fā)其他事件；所有數(shù)據(jù)都要先進行AES加密，然后才發(fā)送，接收方要先進行AES解密，然后再分析數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一個基于IEEE 802. 15. 4的低功耗、多用戶、短距離對等網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點都是對等的，不需要中心節(jié)點來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、維護網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點都可以自主地加入和離開，直到最后ー個節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)才結(jié)束。


圖I為本發(fā)明的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式將所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信道都設(shè)定為某一固定信道(如26)，PAN ID設(shè)置為0x0416，網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)定為0x0416。)維護設(shè)備信息 設(shè)備配置信息格式如下。
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I\ amim:, N. 迚能扠收 I m!'1 鶴 I其中，用戶狀態(tài)有三種空閑、忙碌、隱身。
用戶可以設(shè)定設(shè)備進入睡眠狀態(tài)，設(shè)備不會自動喚醒，只有用戶發(fā)送串ロ命令才能夠喚醒設(shè)備。鄰居表結(jié)構(gòu)如下。^___
權(quán)利要求
1.一種基于IEEE 802. 15. 4實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于該方法包括 a、協(xié)議棧分為物理層、鏈路層及應(yīng)用層，其中物理層和鏈路層使用IEEE802. 15. 4協(xié)議，應(yīng)用層自主設(shè)計； b、所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信道、PANID及網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)定為相同的值； C、使用64位的擴展地址來區(qū)分節(jié)點，該地址為全球唯一，不可更改； d、每個節(jié)點都有一個設(shè)備名稱，其設(shè)備名稱由使用者確定，設(shè)備名稱最大為10個字節(jié); e、每個節(jié)點內(nèi)維護一張鄰居表，以維護網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；節(jié)點會定時廣播信標幀，信標幀中沒有用戶數(shù)據(jù)，只有發(fā)送節(jié)點的擴展地址；其他節(jié)點收到信標幀后，查看自己的鄰居表中是否具有這個節(jié)點的地址，如果有，則將超時標志清零，如果沒有則判斷鄰居表中是否還有空閑表項，如果有，則把這個地址添加到鄰居表中，如果鄰居表已滿，則丟棄這個幀；如果隔了一段時間節(jié)點都沒有聽到某個鄰居節(jié)點的信標幀，則其對應(yīng)的超時標志會標識這個鄰居已經(jīng)超時了，然后把其鄰居表中的地址刪除； f、節(jié)點廣播的信標幀中包含節(jié)點的擴展地址、設(shè)備名稱、是否發(fā)送信標、是否允許接收及用戶當(dāng)前狀態(tài)； 如果是否發(fā)送信標標志為1，那么節(jié)點就定時發(fā)送信標幀，如果是否發(fā)送信標標志為O,則節(jié)點停止發(fā)送信標幀；如果是否允許接收標志為1，那么節(jié)點就能夠接收到其他節(jié)點發(fā)送的信標幀、廣播幀及發(fā)送給它的單播幀、連接幀，如果為0，則所有幀都無法接收； 用戶當(dāng)前狀態(tài)標志為I表明用戶空閑，為2表明用戶忙碌，為3表明用戶隱身； h、當(dāng)使用者不需發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時，設(shè)置節(jié)點進入睡眠模式，只有使用者向節(jié)點發(fā)送命令才能夠?qū)⒐?jié)點從睡眠中喚醒； g、數(shù)據(jù)傳遞采用三種方式廣播、單播及連接；其中，廣播是一對多數(shù)據(jù)傳遞，一個節(jié)點發(fā)送廣播數(shù)據(jù)時，在其射頻覆蓋范圍內(nèi)的所有此類對等網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點都能夠收到這個數(shù)據(jù)；單播是一對一數(shù)據(jù)傳遞，一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)給指定節(jié)點；連接也是一對一數(shù)據(jù)傳遞，用于發(fā)送大量數(shù)據(jù)或觸發(fā)其他事件；所有數(shù)據(jù)都要先進行AES加密，然后才發(fā)送，接收方要先進行AES解密，然后再分析數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于IEEE 802.15.4實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)的方法，其協(xié)議棧分為物理層、鏈路層及應(yīng)用層，其中物理層和鏈路層使用IEEE 802.15.4的定義，應(yīng)用層為自主設(shè)計；所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)信道、PANID及網(wǎng)絡(luò)地址分別設(shè)定為相同的值；使用64位的擴展地址來區(qū)分節(jié)點，該地址為全球唯一，不可更改；每個節(jié)點都有一個設(shè)備名稱，其設(shè)備名稱由使用者確定，設(shè)備名稱最大為10個字節(jié)。本發(fā)明只要某個節(jié)點的通信范圍內(nèi)有其他此類節(jié)點存在，它們之間就可以相互通信；某個區(qū)域內(nèi)的多個此類節(jié)點自動形成一個對等網(wǎng)絡(luò)；所有節(jié)點都是對等的，無需中心節(jié)點來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、維護網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點都可以自主地加入和離開，直到最后一個節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)才結(jié)束。
文檔編號H04W36/00GK102665247SQ20121015791
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者沈建華, 邢詩寧 申請人:華東師范大學(xué)