一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，用于配置IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)信息，維護(hù)IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。所述方法包括如下內(nèi)容：根據(jù)IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的需求和IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器的管理信息交互模式，包括主動(dòng)交互模式和被動(dòng)交互模式；設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)和路由器的管理信息庫，包括全局類管理信息對象、協(xié)議棧分層管理信息對象、安全固件更新管理對象、時(shí)間管理對象和節(jié)能管理對象；設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀，用于常用的管理命令，可以減少管理報(bào)文的長度，減少節(jié)點(diǎn)與路由器的能量消耗；設(shè)計(jì)對管理對象通用的統(tǒng)一訪問方法，對代碼進(jìn)行優(yōu)化，極大的節(jié)省了程序可用空間。本發(fā)明可以有效地對IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，同時(shí)盡可能減小網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)程的能量消耗。
【專利說明】—種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量微型、具有無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，具有資源受限、大規(guī)模部署、高度動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)被部署在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，相互協(xié)作完成特定的監(jiān)控任務(wù)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存和能量有限，而傳感器節(jié)點(diǎn)所負(fù)擔(dān)的任務(wù)不同，各傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗不平均，導(dǎo)致個(gè)別傳感器節(jié)點(diǎn)容易失效。任何一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的變化或故障都有可能影響端到端鏈路的可靠通信，這是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所存在的顯著差異。
[0003]IPv6作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，具有地址資源豐富、地址自動(dòng)配置、安全性高、移動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的IP化是當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是IP技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的融合，具有兩者各自部分特征，同時(shí)也具有其獨(dú)特性，因此，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)無法應(yīng)用在儲(chǔ)存資源和處理資源受限的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計(jì)一種適用于IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理方法變得尤為重要。
[0004]目前，雖然對工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法的研究日益趨多，但是這些方法存在其局限性，不能很好的迎合IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的需求。在專利《一種可靠地?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法》中，僅提出了對節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)、退網(wǎng)和自適應(yīng)調(diào)頻的管理，并沒有對節(jié)點(diǎn)其他的性能參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的管理。本發(fā)明提出了一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，目的在于對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的管理，維護(hù)IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種有效地管理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，維護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其中基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器、路由器及節(jié)點(diǎn)，所述網(wǎng)絡(luò)管理方法包括以下步驟:
[0006]101、當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用主動(dòng)交互模式的因事主動(dòng)匯報(bào)消息時(shí)，節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送報(bào)告R印ort/Sink信息給路由器進(jìn)行匯報(bào)，或路由器主動(dòng)發(fā)送報(bào)告R印ort/Sink信息給協(xié)調(diào)器進(jìn)行匯報(bào)，采用報(bào)告R印ort/Sink通信模式，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ；
[0007]當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用主動(dòng)交互模式的周期性主動(dòng)匯報(bào)消息時(shí)，節(jié)點(diǎn)或路由器周期性發(fā)送發(fā)布訂閱Publish/Subscribe消息給協(xié)調(diào)器,包括周期的KeepAlive匯報(bào)、周期性的鄰居節(jié)點(diǎn)及信道質(zhì)量匯報(bào)，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ；
[0008]102、當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用被動(dòng)交互模式與路由器或協(xié)調(diào)器通信時(shí)，路由器或協(xié)調(diào)器發(fā)出讀、寫、執(zhí)行命令給節(jié)點(diǎn)或路由器，采用客戶/服務(wù)器Client/Server通信模式訪問節(jié)點(diǎn)或路由器管理信息庫的屬性，對于常用信息的獲取采用網(wǎng)絡(luò)專用命令幀，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ；
[0009]103、當(dāng)路由器或協(xié)調(diào)器采用網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀，用于常用的屬性報(bào)告、讀和寫命令操作，將命令和對象的屬性綁定。
[0010]104、當(dāng)路由器或協(xié)調(diào)器沒有采用網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀時(shí)，則采用通用管理對象統(tǒng)一的訪問方法。
[0011]進(jìn)一步的，步驟101中節(jié)點(diǎn)主動(dòng)交互模式的因事主動(dòng)匯報(bào)消息包括:設(shè)備信息匯報(bào)對象,樹形拓?fù)鋵ο?，mesh拓?fù)鋵ο?，警?bào)對象，休眠匯報(bào)對象，關(guān)機(jī)匯報(bào)對象。
[0012]進(jìn)一步的，步驟101中節(jié)點(diǎn)和路由器周期性主動(dòng)匯報(bào)消息包括:周期性Ke印Alive匯報(bào)對象與周期性鄰居信息匯報(bào)對象。
[0013]進(jìn)一步的，步驟102中節(jié)點(diǎn)和路由器被動(dòng)交互模式管理信息對象包括:全局類管理信息對象，協(xié)議棧分層管理信息對象，固件更新管理對象、時(shí)間管理對象和節(jié)能管理對象。
[0014]更進(jìn)一步的，所述全局類管理信息對象包括設(shè)備信息管理對象，設(shè)備監(jiān)視狀態(tài)管理對象，協(xié)議棧系統(tǒng)信息管理對象；所述協(xié)議棧分層管理信息對象包括:物理層管理對象，數(shù)據(jù)鏈路層管理對象，適配層和網(wǎng)絡(luò)層管理對象，應(yīng)用支持子層管理對象。
[0015]更進(jìn)一步的，所述適配層和網(wǎng)絡(luò)層管理對象包括:拓?fù)涔芾韺ο螅従影l(fā)現(xiàn)管理對象，IP管理對象，ICMP管理對象，6LOWPAN管理對象，RPL管理對象，樹形路由管理對象。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下:
[0017]本方法有效地管理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，維護(hù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能，并且在實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)管理功能的時(shí)候，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀，減小網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)程的能量消耗，設(shè)計(jì)對管理對象通用的統(tǒng)一訪問方法，對代碼進(jìn)行優(yōu)化，極大的節(jié)省程序可用空間
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是網(wǎng)絡(luò)管理通信圖；
[0019]圖2網(wǎng)絡(luò)管理交互模式與管理信息對象圖；
[0020]圖3適配層和網(wǎng)絡(luò)層管理對象圖；
[0021]圖4網(wǎng)絡(luò)管理幀結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖5網(wǎng)絡(luò)管理幀首部幀控制域結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖6Report/Sink 和 Publish/Subscribe 巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖7Client/Server讀請求巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖8Client/Server讀響應(yīng)巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖9Client/Server寫請求巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖lOClient/Server寫響應(yīng)巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖llClient/Server執(zhí)行請求巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖12Client/Server執(zhí)行響應(yīng)巾貞的負(fù)載結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖給出一個(gè)非限定性的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。[0031]在基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器作為管理者，管理網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，也就是IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的其他無線設(shè)備，包括無線路由、無線終端；路由器可作為管理者，管理網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)，亦作為被管理者，被上級路由器或協(xié)調(diào)器管理；節(jié)點(diǎn)只可作為被管理者，被路由器和協(xié)調(diào)器管理。網(wǎng)絡(luò)管理通信圖如圖1所示。
[0032]協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程的功能是發(fā)送讀、寫和執(zhí)行命令給節(jié)點(diǎn)；接收節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程發(fā)送的讀響應(yīng)、寫響應(yīng)和執(zhí)行響應(yīng)；接收節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程發(fā)送的Report/Sink信息和Publish/Subscribe 信息。
[0033]路由器管理進(jìn)程的功能是轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程發(fā)送給節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程的讀、寫和執(zhí)行命令；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程發(fā)送給協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程的讀響應(yīng)、寫響應(yīng)和執(zhí)行響應(yīng)；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程發(fā)送給協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程的Report/Sink信息和Publish/Subscribe信息；接收協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程發(fā)送給自己的讀、寫和執(zhí)行命令；發(fā)送讀響應(yīng)、寫響應(yīng)和執(zhí)行響應(yīng)給協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程；發(fā)送Report/Sink信息和Publish/Subscribe信息。
[0034]節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程的功能是接收協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程發(fā)送的讀、寫和執(zhí)行命令；發(fā)送讀響應(yīng)、寫響應(yīng)和執(zhí)行響應(yīng)給協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程；發(fā)送Report/Sink信息和Publish/Subscribe信
肩、O
[0035]管理信息交互模式分為主動(dòng)交互模式和被動(dòng)交互模式。
[0036]網(wǎng)絡(luò)管理交互模式與管理信息對象如圖2所示，主動(dòng)交互模式，包括節(jié)點(diǎn)和路由器因事主動(dòng)匯報(bào)消息與節(jié)點(diǎn)和路由器周期性主動(dòng)匯報(bào)消息，利用網(wǎng)絡(luò)管理輔助通信模式，Report/Sink和Publish/Subscribe通信模式,節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程或路由器管理進(jìn)程向協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程分別發(fā)送Report/Sink信息和Publish/Subscribe信息。Report/Sink和Publish/Subscribe管理信息幀采用如圖4所示的網(wǎng)絡(luò)管理幀結(jié)構(gòu)，其負(fù)載的格式如圖6所
/Jn ο
[0037]( I)設(shè)備因事主動(dòng)匯報(bào)消息
[0038]節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程或路由器管理進(jìn)程因事件觸發(fā)主動(dòng)發(fā)送R印ort/Sink信息給路由器管理進(jìn)程或協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程，向管理者進(jìn)行匯報(bào)，使用應(yīng)用層提供的R印ort/Sink通信模式。節(jié)點(diǎn)遇事主動(dòng)匯報(bào)消息的情況，包括以下幾種:
[0039]I)設(shè)備入網(wǎng)后需要主動(dòng)匯報(bào)的管理信息
[0040]節(jié)點(diǎn)或路由器入網(wǎng)成功并獲得前綴后，節(jié)點(diǎn)管理進(jìn)程或路由器管理進(jìn)程需要主動(dòng)向協(xié)調(diào)器管理進(jìn)程發(fā)送設(shè)備信息幀，匯報(bào)設(shè)備自身的消息，如設(shè)備的短地址、設(shè)備的類型、設(shè)備的深度等。設(shè)備信息幀里包含設(shè)備信息匯報(bào)對象，內(nèi)容如表I所示。
[0041 ] 表1:設(shè)備信息匯報(bào)對象
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其中基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器、路由器及節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)管理方法包括以下步驟: 101、當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用主動(dòng)交互模式的因事主動(dòng)匯報(bào)消息時(shí)，節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送報(bào)告Report/Sink信息給路由器進(jìn)行匯報(bào)，或路由器主動(dòng)發(fā)送報(bào)告R印ort/Sink信息給協(xié)調(diào)器進(jìn)行匯報(bào)，采用報(bào)告R印ort/Sink通信模式，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ； 當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用主動(dòng)交互模式的周期性主動(dòng)匯報(bào)消息時(shí)，節(jié)點(diǎn)或路由器周期性發(fā)送發(fā)布訂閱Publish/Subscribe消息給協(xié)調(diào)器,包括周期的KeepAlive匯報(bào)、周期性的鄰居節(jié)點(diǎn)及信道質(zhì)量匯報(bào)，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ； 102、當(dāng)節(jié)點(diǎn)或路由器采用被動(dòng)交互模式與路由器或協(xié)調(diào)器通信時(shí)，路由器或協(xié)調(diào)器發(fā)出讀、寫、執(zhí)行命令給節(jié)點(diǎn)或路由器，采用客戶/服務(wù)器Client/Server通信模式訪問節(jié)點(diǎn)或路由器管理信息庫的屬性，對于常用信息的獲取采用網(wǎng)絡(luò)專用命令幀，跳轉(zhuǎn)至步驟103 ； 103、當(dāng)路由器或協(xié)調(diào)器采用網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀，用于常用的屬性報(bào)告、讀和寫命令操作，將命令和對象的屬性綁定。 104、當(dāng)路由器或協(xié)調(diào)器沒有采用網(wǎng)絡(luò)管理專用命令幀時(shí)，則采用通用管理對象統(tǒng)一的訪問方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其特征在于:步驟IOI中節(jié)點(diǎn)主動(dòng)交互模式的因事主動(dòng)匯報(bào)消息包括:設(shè)備信息匯報(bào)對象，樹形拓?fù)鋵ο?，mesh拓?fù)鋵ο?，警?bào)對象，休眠匯報(bào)對象，關(guān)機(jī)匯報(bào)對象。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其特征在于:步驟101中節(jié)點(diǎn)和路由器周期性主動(dòng)匯報(bào)消息包括:周期性KeepAlive匯報(bào)對象與周期性鄰居信息匯報(bào)對象。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其特征在于:步驟102中節(jié)點(diǎn)和路由器被動(dòng)交互模式管理信息對象包括:全局類管理信息對象，協(xié)議棧分層管理信息對象，固件更新管理對象、時(shí)間管理對象和節(jié)能管理對象。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其特征在于:所述全局類管理信息對象包括設(shè)備信息管理對象，設(shè)備監(jiān)視狀態(tài)管理對象，協(xié)議棧系統(tǒng)信息管理對象；所述協(xié)議棧分層管理信息對象包括:物理層管理對象，數(shù)據(jù)鏈路層管理對象，適配層和網(wǎng)絡(luò)層管理對象，應(yīng)用支持子層管理對象。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方法，其特征在于:所述適配層和網(wǎng)絡(luò)層管理對象包括:拓?fù)涔芾韺ο?，鄰居發(fā)現(xiàn)管理對象，IP管理對象，ICMP管理對象，6LoWPAN管理對象，RPL管理對象，樹形路由管理對象。
【文檔編號】H04W84/18GK103813372SQ201410056638
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】王平, 王恒, 劉念, 徐曉媛 申請人:重慶郵電大學(xué)