CN103986799B - 一种可穿戴无线传感网通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可穿戴无线传感网通信方法，所述可穿戴无线传感网的节点分为全功能节点和部分功能节点两类，全功能节点具有路由功能，部分功能节点不具有路由功能；全功能节点分为固定全功能节点和可移动全功能节点；可穿戴无线传感网包括路由骨干网和移动传感网两个部分，固定全功能节点构建成路由骨干网，通过接入路由器接入到互联网；所述移动传感网由一个以上可移动全功能节点和部分功能节点构成，其中，只有一个可移动全功能节点处于活跃状态，其他可移动全功能节点处于休眠状态，可移动全功能节点通过路由骨干网实现与互联网的通信；本发明应用于用户的健康检测等领域，例如能够将用户的物理参数传送给互联网进行检测从而实现实时抢救。

Description

一种可穿戴无线传感网通信方法

技术领域

本发明涉及一种通信方法，尤其涉及的是一种可穿戴无线传感网通信方法。

背景技术

可穿戴无线传感网由于其实用性已经受到广泛关注，成为研究的热点。

可穿戴无线传感网中的节点之间通信通过中间节点的转发和路由来实现，每个节点必须配有具有唯一性的地址来实现通信，因此，实现可穿戴无线传感网络需要解决的关键技术之一就是地址自动配置问题。

目前的地址配置分为有状态地址配置和无状态地址配置两种形式，有状态地址配置方案采用服务器/客户端的通信方式分配地址，即节点向服务器提出申请地址的请求，然后由服务器统一为网络内的节点分配地址。由于可穿戴无线传感网络资源有限，很难担当服务器的角色，因此，有状态地址配置方案无法应用到可穿戴无线传感网络中。在无状态地址配置方案中，每个被分配的地址都需要在整个网络中进行重复地址检测以确保它的唯一性，导致了大量的控制包开销，消耗了大量的网络资源，因此也不适用于可穿戴无线传感网络使用。

因此针对可穿戴无线传感网络需要建立一种低开销的地址自动配置方案。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可穿戴无线传感网通信方法。

技术方案：本发明公开了一种可穿戴无线传感网通信方法，所述可穿戴无线传感网的节点分为全功能节点和部分功能节点两类，全功能节点具有路由功能，部分功能节点不具有路由功能；全功能节点分为固定全功能节点和可移动全功能节点；可穿戴无线传感网包括路由骨干网和移动传感网两个部分，固定全功能节点构建成路由骨干网，通过接入路由器接入到互联网；所述移动传感网由一个以上可移动全功能节点和部分功能节点构成，其中，只有一个可移动全功能节点处于活跃状态，其他可移动全功能节点处于休眠状态，可移动全功能节点通过路由骨干网实现与互联网的通信；一个移动传感网中的部分功能节点通过移动全功能节点与其他节点进行通信；移动传感网中每个节点携带n个用于感知和采集身体的物理参数的传感单元，n为大于等于1的正整数；

所述可穿戴无线传感网节点的IPv6地址由7部分组成，第一部分全局路由前缀，一个可穿戴无线传感网中所有节点的IPv6地址的全局路由前缀都相同，其值等于所连接的接入路由器的全局路由前缀；第二部分为固定全功能节点ID，唯一标识一个固定全功能节点；第三部分为移动全功能节点ID，唯一标识一个移动全功能节点；第四部分为节点类型，该值为0时，表明是部分功能节点，该值为1时，表明为移动全功能节点；第五部分为传感单元数量，即一个节点所携带的传感单元总数；第六部分为物理参数ID集合，即一个节点所携带的所有传感单元所能感知的物理参数的集合，一种物理参数由一个物理参数ID来表示，物理参数ID预先设定，例如当物理参数ID长度为4比特时，例如,二进制0001代表心脏一分钟跳动的次数，二进制0010代表血压，等等；第七部分为内部ID，用于区分同一个移动传感网中第五部分和第六部分值都相同的部分功能节点；

其中，节点的IPv6地址的第二部分到第七部分构成节点的链路地址；

接入路由器的固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量以及物理参数ID都为0，内部ID为1；固定全功能节点的移动全功能节点ID，节点类型、传感单元数量、物理参数ID以及内部ID都为0；可移动全功能节点的移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量、物理参数ID都不为0，内部ID为0；部分功能节点的节点类型为0，固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、传感单元数量以及物理参数ID不为0，内部ID为0或者正整数；

固定全功能节点遍布整个路由骨干网，固定全功能节点ID的比特长度值由路由骨干网的面积决定，即固定全功能节点能够覆盖整个网络区域，假设网络面积为S，那么固定全功能节点ID的比特长度i应满足下述不等式其中r为节点传输半径。移动全功能节点ID的比特长度由用户数量决定，例如移动全功能节点ID的比特长度为j，用户数量为k，那么要满足j>ek，其中e为的比例系数，为正整数；所有节点第四部分节点类型的比特长度为1；传感单元数量由一个节点携带的传感单元数量来确定；物理参数ID集合的比特长度由传感单元数量和提供的物理参数ID的比特长度来确定，假设物理参数ID集合的比特长度为a1，传感单元数量a2，物理参数ID比特长度为a3，那么必须满足a1≥a2·a3；由于一个移动传感网中第五部分和第六部分值都相同的部分功能节点的数量有限，因此内部ID的长度可以设置很小；考虑一般性和可读性，将固定全功能节点ID和移动全功能节点ID设置为16，一个节点携带的传感单元数量小于等于6，传感单元数量的比特长度设置为3，传感单元能够检测的物理参数为15种，每种物理参数由一个物理参数ID表示，一个物理参数ID的比特长度设定为4，物理参数ID集合的比特长度为24，在物理参数ID集合中，物理参数ID从小到大依次排序，例如,二进制0001代表心脏一分钟跳动的次数，二进制0010代表血压，等等。

接入路由器的地址预先设定，即全局路由前缀不为0，内部ID为1；固定全功能节点从接入路由器或者已配置地址的固定全功能节点获取地址，可移动全功能节点从已配置固定全功能节点或者已配置地址的移动全功能节点获取地址；部分功能节点从所在移动传感网络的移动全功能节点获取地址；

接入路由器保存一个固定全功能节点ID分配表，用于记录分配的固定全功能节点ID空间，每个表项包括两个域，分配的固定全功能节点ID空间的上限和下限；全功能节点保存一个移动全功能节点ID分配表，用于记录分配的移动全功能节点ID空间，每个表项包括三个域，分配的移动全功能节点ID空间的上限和下限，以及生命周期；

接入路由器，固定全功能节点，移动全功能节点以及部分功能节点配置地址后，在一跳范围定期广播类型为0的信标帧；

信标帧负载的前四个比特定义了信标帧类型，如下表所示：

上述地址结构中，移动传感网中只包含一个处于活跃状态的移动全功能节点和多个部分功能节点，因此将节点类型加入到地址结构中以区分这两种节点类型，这样在移动传感网中无需地址重复检测也无需保存地址状态即可确保移动全功能节点地址在移动传感网中的唯一性，因此降低了地址配置代价和延迟。在移动传感网中，每个节点感知的物理参数ID是不同的，因此采用节点感知的物理参数ID来实现地址配置，从而降低地址配置代价和延迟。部分功能节点采用感知的物理参数ID来配置地址，无需保存部分功能节点的地址状态，因此部分功能节点无需做任何操作即可实现地址回收，从而降低了节点平均地址回收代价和延迟。

本发明所述方法中，固定全功能节点X启动后，侦听邻居接入路由器或者已配置固定全功能节点广播的类型为0的信标帧；固定全功能节点X选择固定全功能节点ID长度最大的邻居已配置接入路由器或者邻居已配置邻居固定全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址以及临时链路地址，其中，全局路由前缀为邻居已配置接入路由器或者邻居已配置固定全功能节点的全局路由前缀，固定全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC；

固定全功能节点X从邻居已配置接入路由器AR1获取地址的过程为：

步骤101：开始；

步骤102：固定全功能节点X向接入路由器AR1发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址，链路地址是IPv6地址的一部分，从上述临时IPv6地址可以得到临时链路地址。；

步骤103：接入路由器AR1收到类型为1的信标帧后，选择没有分配的固定全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向固定全功能节点X返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的信标帧负载为固定全功能节点ID的下限L和上限U，最后在固定全功能节点ID分配表中增加一条表项，表项中分配的固定全功能节点ID空间的上限为U，下限为L；

步骤104：固定全功能节点X收到类型为2的信标帧后，将L作为自己的固定全功能节点ID，将[L+1，U]作为自己的固定全功能节点ID可分配空间，全局路由前缀不变；

步骤105：固定全功能节点X获取IPv6地址；

步骤106：结束；

假设已配置固定全功能节点X的固定全功能节点ID可分配空间[L,U]，那么固定全功能节点Y从邻居已配置固定全功能节点X获取地址的过程为：

步骤201：开始；

步骤202：固定全功能节点Y向固定全功能节点X发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤203：固定全功能节点X收到类型为1的信标帧后，向固定全功能节点Y返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的负载为固定全功能节点ID的下限和上限U，然后固定全功能节点X将自己的固定全功能节点ID可分配空间更新为

步骤204：固定全功能节点Y收到类型为2的信标帧后，将作为自己的固定全功能节点ID，全局路由前缀不变，将作为自己的固定全功能节点ID可分配空间；

步骤205：固定全功能节点Y获取了IPv6地址；

步骤206：结束。

通过上述地址配置过程，固定全功能节点可以获取具有全球唯一性的IPv6地址从而构建路由骨干网，实现网络路由通信，同时也可以为移动全功能节点分配地址。由于固定全功能节点从邻居节点获取地址，因此降低了地址配置代价和延迟。

本发明所述方法中，移动全功能节点启动后，侦听邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧，然后选择移动全功能节点ID长度最大的邻居已配置固定全功能节点或者已配置移动全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址，其中，全局路由前缀和固定全功能节点ID为邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀和固定全功能节点ID，移动全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC地址；

移动全功能节点Z从邻居已配置固定全功能节点Y获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤301：开始；

步骤302：移动全功能节点Z向固定全功能节点Y发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤303：固定全功能节点Y收到类型为3的信标帧后，选择没有分配的移动全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向移动全功能节点Z返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限L和上限U，最后在移动全功能节点ID分配表中增加一条表项，分配的移动全功能节点ID空间的上限为U，分配的移动全功能节点ID空间的下限为L；

步骤304：移动全功能节点Z收到类型为4的信标帧后，将L作为自己的移动全功能节点ID，全局网络前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，然后将[L+1，U]作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤305：移动全功能节点Z获取了移动全功能节点ID；

步骤306：结束；

假设移动全功能节点Z的移动全功能节点ID可分配空间为[L,U]，移动全功能节点M从邻居已配置移动全功能节点Z获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤401：开始；

步骤402：移动全功能节点M向移动全功能节点Z发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤403：移动全功能节点Z收到类型为3的信标帧后，向移动全功能节点M返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限和上限U，然后移动全功能节点Z将自己的移动全功能节点ID可分配空间更新为

步骤404：移动全功能节点M收到类型为4的信标帧后，将L作为自己的移动全功能节点ID，全局路由前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，将 作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤405：移动全功能节点M获得了移动全功能节点ID；

步骤406：结束；

移动全功能节点Z或者移动全功能节点M获取移动全功能节点ID之后，将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，所述物理参数ID值按照升序排列，然后广播为0的信标帧；移动传感网络中其他的移动全功能节点收到已配置移动全功能节点广播的信标帧后，转入休眠状态。

通过上述地址配置过程，移动全功能节点可以获取具有全球唯一性的IPv6地址，同时也可以为部分功能节点分配地址。由于移动全功能节点从邻居节点获取地址，因此降低了地址配置代价和延迟。

本发明所述方法中，在网络初始化时，部分功能节点启动后，侦听邻居已配置移动全功能节点广播类型为0的信标帧，部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，并获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

如果一个移动传感网络中有两个以上的部分功能节点携带的传感单元数量以及每个传感单元感知的物理参数相同，采用内部ID来区分所述部分功能节点的地址；移动传感网络中所有节点互为邻居节点，这些节点能够收到彼此的信标帧；

当一个部分功能节点R3获取IPv6地址后，它广播类型为0的信标帧，相同移动传感网络中的部分功能节点R4接收到该信标帧后，对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，部分功能节点R4则更新自己的内部ID，更新算法为：假设部分功能节点R3的地址的内部ID为e，那么部分功能节点R4将内部ID设置为e+1，广播类型为0的信标帧；相同移动传感网络中的所有部分功能节点重复上述过程，直到所有部分功能节点都发送了类型为0的信标帧为止。

在移动传感网中，部分功能节点感知的物理参数ID是不同的，因此部分功能节点采用感知的物理参数ID来实现地址配置，从而降低了地址配置代价和延迟。

本发明所述方法中，网络初始化之后，如果新的部分功能节点加入移动传感网络，则侦听邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧；新的部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数ID值，所述物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

新的部分功能节点开始侦听同一个移动传感网络中的部分功能节点的信标帧，并对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，则记录下该信标帧源地址的内部ID；重复上述过程，直到移动传感网络中所有的部分功能节点都发送了信标帧为止，由于信标帧发送的延迟d都相同，因此新的部分功能节点在ad时间内可以收到所有部分功能节点的信标帧，a为正整数，本发明设定为2。

新的部分功能节点记录下所有与自己传感单元数量和物理参数ID集合都相同的节点的内部ID，然后选择一个最小的未分配内部ID作为自己的内部ID，最终获取了具有唯一性的IPv6地址。

本发明所述方法中，接入路由器定期发起回收固定全功能节点ID的操作从而确保新的固定全功能节点加入网络时有足够的固定全功能节点ID可供分配；

接入路由器AR1回收固定全功能节点ID的步骤如下：

步骤501：开始；

步骤502：接入路由器AR1清空固定全功能节点ID分配表，然后广播类型5的信标帧；

步骤503：具有相同全局路由前缀且固定全功能节点ID为L的固定全功能节点收到类型5的信标帧后，向接入路由器AR1返回类型6的信标帧，类型6的信标帧帧负载为可供分配的固定全功能节点ID的上限U，然后向邻居节点转发类型5的信标帧；

步骤504：接入路由器AR1收到固定全功能节点类型为6的信标帧后，在固定全功能节点ID分配表中增加一个表项，表项的上限为U，下限为L；

步骤505：重复步骤503和步骤504，直到所有与接入路由器AR1具有相同全局路由前缀的固定全功能节点返回类型为6的信标帧为止；

步骤506：接入路由器AR1检查固定全功能节点ID分配表中的任意两个表项E1和E2，假设E1的上限为U1，下限为L1，E2的上限为U2，下限为L2；

步骤507：接入路由器AR1判断L1是否等于U2+1，如果是，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：接入路由器AR1将表项E1的下限更新为L2，并删除表项E2；

步骤509：接入路由器AR1判断L2是否等于U1+1，如果是，则执行步骤510，否则执行步骤511；

步骤510：接入路由器AR1将表项E2的下限更新为L1，并删除表项E1；

步骤511：结束。

在上述过程中，失效固定全功能节点无法返回类型为6的信标帧，因此接入路由器可以有效回收该固定全功能节点占用的固定全功能节点ID空间。接入路由器通过上述过程定期回收固定全功能节点ID从而确保新的固定全功能节点加入网络时有足够的固定全功能节点ID可供分配，从而提高了地址配置成功率。

本发明所述方法中，移动全功能节点ID为L的移动全功能节点定期向具有相同全局路由前缀和固定全功能节点ID的固定全功能节点发送类型为7的信标帧，帧负载为可分配移动全功能节点ID上限U；

固定全功能节点回收移动全功能节点的移动全功能节点ID的过程为：

步骤601：开始；

步骤602：固定全功能节点收到移动全功能节点类型为7的信标帧后，向该移动全功能节点返回类型为8的信标帧；

步骤603：固定全功能节点检查移动全功能节点ID分配表的任一个表项E1，并比较任一个表项E1的上限U1和下限L1与L和U的关系；

步骤604：固定全功能节点判断是否L1<L并且U1>U，如果是进行步骤605，否则进行步骤606；

步骤605：固定全功能节点增加两个新表项E2和E3，其中表项E2的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，表项E3的下限为U+1，上限为U1，将表项E1的上限设置为L-1，其中，表项E1和E3的生命周期为原来的生命周期；

步骤606：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1大于U，如果是进行步骤607，否则进行步骤608；

步骤607：固定全功能节点增加表项E4，表项E4的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的下限设置为U+1，E1的生命周期为原来的生命周期；

步骤608：固定全功能节点判断是否L1小于L并且U1等于U，如果是进行步骤609，否则进行步骤610；

步骤609：固定全功能节点增加表项E5，表项E5的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的上限设置为L-1，生命周期为原来的生命周期；

步骤610：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1等于U，如果是进行步骤611，否则进行步骤612；

步骤611：固定全功能节点将表项E1的生命周期设置为最大；

步骤612：固定全功能节点检测移动全功能节点ID分配表中的所有表项，判断生命周期是否为0，如果是，进行步骤613；否则进行步骤614；

步骤613：固定全功能节点删除生命周期为0的表项；

步骤614：结束；

在上述过程中，失效移动全功能节点无法发送类型为7的信标帧，因此当它对应的移动全功能节点ID表项的生命周期衰减为0后，固定全功能节点则回收该移动全功能节点占用的移动全功能节点ID空间。固定全功能节点通过上述过程能够快速移动全功能节点ID从而确保新的移动全功能节点加入网络时有足够的移动全功能节点ID可供分配，从而提高了地址配置成功率。

如果移动全功能节点没有收到固定全功能节点返回的类型为8的信标帧，则认为该固定全功能节点失效，并重新申请IPv6地址；移动全功能节点申请新的地址后，广播类型为0的信标帧，移动传感网络中的部分功能节点收到该信标帧后，将全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID更新为移动全功能节点的新地址的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID；

如果部分功能节点在规定时间内没有收到所在移动传感网络中的移动全功能节点发送的信标帧，则认为移动全功能节点失效；假设信标帧的发送周期为100ms，那么规定时间设定为100ms的整数倍，例如200ms；此时，部分功能节点激活处于休眠状态的移动全功能节点，并广播类型为9的信标帧，类型为9的信标帧负载为失效移动全功能节点的IPv6地址以及可供分配移动全功能节点ID空间；被激活的移动全功能节点收到类型为9的信标帧后，采用帧负载中的IPv6地址作为自己的IPv6地址，可供分配的移动全功能节点ID空间设置为负载中的可供分配空间；

部分功能节点采用传感节点数量和物理参数ID集合实现地址配置，不回收失效的部分功能节点的地址空间。

当移动全功能节点失效时，上述过程可以迅速唤醒新的全功能节点并实现地址配置从而确保移动传感网络正常工作，此外，部分功能节点采用感知的物理参数ID来配置地址，无需保存部分功能节点的地址状态，因此部分功能节点无需做任何操作即可实现地址回收，从而确保新的部分功能节点加入网络时能够实现地址配置，从而提高了地址配置成功率。

有益效果：本发明提供了一种可穿戴无线传感网通信方法，所述可穿戴无线传感网络通过本发明所提供的地址配置方法，可实现与互联网的通信，能够将用户的物理参数传送给互联网进行检测从而实现实时抢救，本发明可应用于用户的健康检测等领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为可穿戴无线传感器网络结构示意图。

图2为节点IPv6地址结构示意图。

图3为固定全功能节点从邻居已配置接入路由器配置地址的流程示意图。

图4为固定全功能节点从邻居已配置固定全功能节点配置地址的流程示意图。

图5为移动全功能节点从邻居已配置固定全功能节点配置地址的流程示意图。

图6为移动全功能节点从邻居已配置移动全功能节点配置地址的流程示意图。

图7为本发明所述的接入路由器回收固定全功能节点ID的流程示意图。

图8为本发明所述的固定全功能节点回收移动全功能节点ID的流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种可穿戴无线传感网通信方法，所述可穿戴无线传感网络通过本发明所提供的地址配置方法，可实现与互联网的通信，能够将用户的物理参数传送给互联网进行检测从而实现实时抢救，本发明可应用于用户的健康检测等领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的可穿戴无线传感器网络结构示意图。所述可穿戴无线传感网的节点分为全功能节点和部分功能节点1两类，全功能节点具有路由功能，部分功能节点不具有路由功能；全功能节点分为固定全功能节点2和可移动全功能节点3；可穿戴无线传感网包括路由骨干网4和移动传感网5两个部分，固定全功能节点2构建成路由骨干网4，通过接入路由器接入到互联网；所述移动传感网5由一个以上可移动全功能节点3和部分功能节点构成1，其中，只有一个可移动全功能节点3处于活跃状态，其他可移动全功能节点3处于休眠状态，可移动全功能节点3通过路由骨干网4实现与互联网的通信；一个移动传感网5中的部分功能节点1通过移动全功能节点3与其他节点进行通信；移动传感网5中每个节点携带n个用于感知和采集身体的物理参数的传感单元，n为大于等于1的正整数。

图2为本发明所述的节点IPv6地址结构示意图。所述可穿戴无线传感网节点的IPv6地址由7部分组成，第一部分全局路由前缀，一个可穿戴无线传感网中所有节点的IPv6地址的全局路由前缀都相同，其值等于所连接的接入路由器的全局路由前缀；第二部分为固定全功能节点ID，唯一标识一个固定全功能节点；第三部分为移动全功能节点ID，唯一标识一个移动全功能节点；第四部分为节点类型，该值为0时，表明是部分功能节点，该值为1时，表明为移动全功能节点；第五部分为传感单元数量，即一个节点所携带的传感单元总数；第六部分为物理参数ID集合，即一个节点所携带的所有传感单元所能感知的物理参数的集合，一种物理参数由一个物理参数ID来表示，物理参数ID预先设定，例如当物理参数ID长度为4比特时，例如,二进制0001代表心脏一分钟跳动的次数，二进制0010代表血压，等等；第七部分为内部ID，用于区分同一个移动传感网中第五部分和第六部分值都相同的部分功能节点；

其中，节点的IPv6地址的第二部分到第七部分构成节点的链路地址；

接入路由器的固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量以及物理参数ID都为0，内部ID为1；固定全功能节点的移动全功能节点ID，节点类型、传感单元数量、物理参数ID以及内部ID都为0；可移动全功能节点的移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量、物理参数ID都不为0，内部ID为0；部分功能节点的节点类型为0，固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、传感单元数量以及物理参数ID不为0，内部ID为0或者正整数；

固定全功能节点遍布整个路由骨干网，固定全功能节点ID的比特长度值由路由骨干网的面积决定，即固定全功能节点能够覆盖整个网络区域，假设网络面积为S，那么固定全功能节点ID的比特长度i应满足下述不等式其中r为节点传输半径。移动全功能节点ID的比特长度由用户数量决定，例如移动全功能节点ID的比特长度为j，用户数量为k，那么要满足j>ek，其中e为的比例系数，为正整数；所有节点第四部分节点类型的比特长度为1；传感单元数量由一个节点携带的传感单元数量来确定；物理参数ID集合的比特长度由传感单元数量和提供的物理参数ID的比特长度来确定，假设物理参数ID集合的比特长度为a1，传感单元数量a2，物理参数ID比特长度为a3，那么必须满足a1≥a2·a3；固定全功能节点ID和移动全功能节点ID设置为16，一个节点携带的传感单元数量小于等于6，传感单元数量的比特长度设置为3，传感单元能够检测的物理参数为15种，每种物理参数由一个物理参数ID表示，一个物理参数ID的比特长度设定为4，物理参数ID集合的比特长度为24，在物理参数ID集合中，物理参数ID从小到大依次排序，例如,二进制0001代表心脏一分钟跳动的次数，二进制0010代表血压，等等；由于一个移动传感网中第五部分和第六部分值都相同的部分功能节点的数量有限，因此内部ID的长度可以设置很小；考虑一般性和可读性，我们将

接入路由器的地址预先设定，即全局路由前缀不为0，内部ID为1；固定全功能节点从接入路由器或者已配置地址的固定全功能节点获取地址，可移动全功能节点从已配置固定全功能节点或者已配置地址的移动全功能节点获取地址；部分功能节点从所在移动传感网络的移动全功能节点获取地址；

接入路由器保存一个固定全功能节点ID分配表，用于记录分配的固定全功能节点ID空间，每个表项包括两个域，分配的固定全功能节点ID空间的上限和下限；全功能节点保存一个移动全功能节点ID分配表，用于记录分配的移动全功能节点ID空间，每个表项包括三个域，分配的移动全功能节点ID空间的上限和下限，以及生命周期；

接入路由器，固定全功能节点，移动全功能节点以及部分功能节点配置地址后，在一跳范围定期广播类型为0的信标帧；

信标帧负载的前四个比特定义了信标帧类型，如下表所示：

上述地址结构中，移动传感网中只包含一个处于活跃状态的移动全功能节点和多个部分功能节点，因此将节点类型加入到地址结构中以区分这两种节点类型，这样在移动传感网中无需地址重复检测也无需保存地址状态即可确保移动全功能节点地址在移动传感网中的唯一性，因此降低了地址配置代价和延迟。在移动传感网中，每个节点感知的物理参数ID是不同的，因此采用节点感知的物理参数ID来实现地址配置，从而降低地址配置代价和延迟。部分功能节点采用感知的物理参数ID来配置地址，无需保存部分功能节点的地址状态，因此部分功能节点无需做任何操作即可实现地址回收，从而降低了节点平均地址回收代价和延迟。

图3为本发明所述固定全功能节点从邻居已配置接入路由器配置地址的流程示意图。固定全功能节点X启动后，侦听邻居接入路由器或者已配置固定全功能节点广播的类型为0的信标帧；固定全功能节点X选择固定全功能节点ID长度最大的邻居已配置接入路由器或者邻居已配置邻居固定全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址以及临时链路地址，其中，全局路由前缀为邻居已配置接入路由器或者邻居已配置固定全功能节点的全局路由前缀，固定全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC；

固定全功能节点X从邻居已配置接入路由器AR1获取地址的过程为：

步骤101：开始；

步骤102：固定全功能节点X向接入路由器AR1发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址，链路地址是IPv6地址的一部分，从上述临时IPv6地址可以得到临时链路地址；

步骤103：接入路由器AR1收到类型为1的信标帧后，选择没有分配的固定全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向固定全功能节点X返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的信标帧负载为固定全功能节点ID的下限L和上限U，最后在固定全功能节点ID分配表中增加一条表项，表项中分配的固定全功能节点ID空间的上限为U，下限为L；

步骤104：固定全功能节点X收到类型为2的信标帧后，将L作为自己的固定全功能节点ID，将[L+1，U]作为自己的固定全功能节点ID可分配空间，全局路由前缀不变；

步骤105：固定全功能节点X获取IPv6地址；

步骤106：结束。

图4为本发明所述的固定全功能节点从邻居已配置固定全功能节点配置地址的流程示意图。固定全功能节点X启动后，侦听邻居接入路由器或者已配置固定全功能节点广播的类型为0的信标帧；固定全功能节点X选择固定全功能节点ID长度最大的邻居已配置接入路由器或者邻居已配置邻居固定全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址以及临时链路地址，其中，全局路由前缀为邻居已配置接入路由器或者邻居已配置固定全功能节点的全局路由前缀，固定全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC；

假设已配置固定全功能节点X的固定全功能节点ID可分配空间[L,U]，那么固定全功能节点Y从邻居已配置固定全功能节点X获取地址的过程为：

步骤201：开始；

步骤202：固定全功能节点Y向固定全功能节点X发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤203：固定全功能节点X收到类型为1的信标帧后，向固定全功能节点Y返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的负载为固定全功能节点ID的下限和上限U，然后固定全功能节点X将自己的固定全功能节点ID可分配空间更新为

步骤204：固定全功能节点Y收到类型为2的信标帧后，将作为自己的固定全功能节点ID，全局路由前缀不变，将作为自己的固定全功能节点ID可分配空间；

步骤205：固定全功能节点Y获取了IPv6地址；

步骤206：结束。

通过上述地址配置过程，固定全功能节点可以获取具有全球唯一性的IPv6地址从而构建路由骨干网，实现网络路由通信，同时也可以为移动全功能节点分配地址。由于固定全功能节点从邻居节点获取地址，因此降低了地址配置代价和延迟。

图5为本发明所述的移动全功能节点从邻居已配置固定全功能节点配置地址的流程示意图。移动全功能节点启动后，侦听邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧，然后选择移动全功能节点ID长度最大的邻居已配置固定全功能节点或者已配置移动全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址，其中，全局路由前缀和固定全功能节点ID为邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀和固定全功能节点ID，移动全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC地址；

移动全功能节点Z从邻居已配置固定全功能节点Y获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤301：开始；

步骤302：移动全功能节点Z向固定全功能节点Y发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤303：固定全功能节点Y收到类型为3的信标帧后，选择没有分配的移动全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向移动全功能节点Z返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限L和上限U，最后在移动全功能节点ID分配表中增加一条表项，分配的移动全功能节点ID空间的上限为U，分配的移动全功能节点ID空间的下限为L；

步骤304：移动全功能节点Z收到类型为4的信标帧后，将L作为自己的移动全功能节点ID，全局网络前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，然后将[L+1，U]作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤305：移动全功能节点Z获取了移动全功能节点ID；

步骤306：结束。

图6为本发明所述的移动全功能节点从邻居已配置移动全功能节点配置地址的流程示意图。移动全功能节点启动后，侦听邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧，然后选择移动全功能节点ID长度最大的邻居已配置固定全功能节点或者已配置移动全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址，其中，全局路由前缀和固定全功能节点ID为邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀和固定全功能节点ID，移动全功能节点ID为自己的硬件ID，例如MAC地址；

假设移动全功能节点Z的移动全功能节点ID可分配空间为[L,U]，移动全功能节点M从邻居已配置移动全功能节点Z获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤401：开始；

步骤402：移动全功能节点M向移动全功能节点Z发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤403：移动全功能节点Z收到类型为3的信标帧后，向移动全功能节点M返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限和上限U，然后移动全功能节点Z将自己的移动全功能节点ID可分配空间更新为

步骤404：移动全功能节点M收到类型为4的信标帧后，将L作为自己的移动全功能节点ID，全局路由前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，将 作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤405：移动全功能节点M获得了移动全功能节点ID；

步骤406：结束；

移动全功能节点Z或者移动全功能节点M获取移动全功能节点ID之后，将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，所述物理参数ID值按照升序排列，然后广播为0的信标帧；移动传感网络中其他的移动全功能节点收到已配置移动全功能节点广播的信标帧后，转入休眠状态。

通过上述地址配置过程，移动全功能节点可以获取具有全球唯一性的IPv6地址，同时也可以为部分功能节点分配地址。由于移动全功能节点从邻居节点获取地址，因此降低了地址配置代价和延迟；

在网络初始化时，部分功能节点启动后，侦听邻居已配置移动全功能节点广播类型为0的信标帧，部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，并获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

如果一个移动传感网络中有两个以上的部分功能节点携带的传感单元数量以及每个传感单元感知的物理参数相同，采用内部ID来区分所述部分功能节点的地址；移动传感网络中所有节点互为邻居节点，这些节点能够收到彼此的信标帧；

当一个部分功能节点R3获取IPv6地址后，它广播类型为0的信标帧，相同移动传感网络中的部分功能节点R4接收到该信标帧后，对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，部分功能节点R4则更新自己的内部ID，更新算法为：假设部分功能节点R3的地址的内部ID为e，那么部分功能节点R4将内部ID设置为e+1，广播类型为0的信标帧；相同移动传感网络中的所有部分功能节点重复上述过程，直到所有部分功能节点都发送了类型为0的信标帧为止。

在移动传感网中，部分功能节点感知的物理参数ID是不同的，因此部分功能节点采用感知的物理参数ID来实现地址配置，从而降低了地址配置代价和延迟。

网络初始化之后，如果新的部分功能节点加入移动传感网络，则侦听邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧；新的部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数ID值，所述物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

新的部分功能节点开始侦听同一个移动传感网络中的部分功能节点的信标帧，并对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，则记录下该信标帧源地址的内部ID；重复上述过程，直到移动传感网络中所有的部分功能节点都发送了信标帧为止，由于信标帧发送的延迟d都相同，因此新的部分功能节点在ad时间内可以收到所有部分功能节点的信标帧，a为正整数,本发明设定为2；

新的部分功能节点记录下所有与自己传感单元数量和物理参数ID集合都相同的节点的内部ID，然后选择一个最小的未分配内部ID作为自己的内部ID，最终获取了具有唯一性的IPv6地址。

图7为本发明所述的接入路由器回收固定全功能节点ID的流程示意图。接入路由器定期发起回收固定全功能节点ID的操作从而确保新的固定全功能节点加入网络时有足够的固定全功能节点ID可供分配；

接入路由器AR1回收固定全功能节点ID的步骤如下：

步骤501：开始；

步骤502：接入路由器AR1清空固定全功能节点ID分配表，然后广播类型5的信标帧；

步骤503：具有相同全局路由前缀且固定全功能节点ID为L的固定全功能节点收到类型5的信标帧后，向接入路由器AR1返回类型6的信标帧，类型6的信标帧帧负载为可供分配的固定全功能节点ID的上限U，然后向邻居节点转发类型5的信标帧；

步骤504：接入路由器AR1收到固定全功能节点类型为6的信标帧后，在固定全功能节点ID分配表中增加一个表项，表项的上限为U，下限为L；

步骤505：重复步骤503和步骤504，直到所有与接入路由器AR1具有相同全局路由前缀的固定全功能节点返回类型为6的信标帧为止；

步骤506：接入路由器AR1检查固定全功能节点ID分配表中的任意两个表项E1和E2，假设E1的上限为U1，下限为L1，E2的上限为U2，下限为L2；

步骤507：接入路由器AR1判断L1是否等于U2+1，如果是，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：接入路由器AR1将表项E1的下限更新为L2，并删除表项E2；

步骤509：接入路由器AR1判断L2是否等于U1+1，如果是，则执行步骤510，否则执行步骤511；

步骤510：接入路由器AR1将表项E2的下限更新为L1，并删除表项E1；

步骤511：结束。

在上述过程中，失效固定全功能节点无法返回类型为6的信标帧，因此接入路由器可以有效回收该固定全功能节点占用的固定全功能节点ID空间。接入路由器通过上述过程定期回收固定全功能节点ID从而确保新的固定全功能节点加入网络时有足够的固定全功能节点ID可供分配，从而提高了地址配置成功率。

图8为本发明所述的固定全功能节点回收移动全功能节点ID的流程示意图。移动全功能节点ID为L的移动全功能节点定期向具有相同全局路由前缀和固定全功能节点ID的固定全功能节点发送类型为7的信标帧，帧负载为可分配移动全功能节点ID上限U；

固定全功能节点回收移动全功能节点的移动全功能节点ID的过程为：

步骤601：开始；

步骤602：固定全功能节点收到移动全功能节点类型为7的信标帧后，向该移动全功能节点返回类型为8的信标帧；

步骤603：固定全功能节点检查移动全功能节点ID分配表的任一个表项E1，并比较任一个表项E1的上限U1和下限L1与L和U的关系；

步骤604：固定全功能节点判断是否L1<L并且U1>U，如果是进行步骤605，否则进行步骤606；

步骤605：固定全功能节点增加两个新表项E2和E3，其中表项E2的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，表项E3的下限为U+1，上限为U1，将表项E1的上限设置为L-1，其中，表项E1和E3的生命周期为原来的生命周期；

步骤606：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1大于U，如果是进行步骤607，否则进行步骤608；

步骤607：固定全功能节点增加表项E4，表项E4的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的下限设置为U+1，E1的生命周期为原来的生命周期；

步骤608：固定全功能节点判断是否L1小于L并且U1等于U，如果是进行步骤609，否则进行步骤610；

步骤609：固定全功能节点增加表项E5，表项E5的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的上限设置为L-1，生命周期为原来的生命周期；

步骤610：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1等于U，如果是进行步骤611，否则进行步骤612；

步骤611：固定全功能节点将表项E1的生命周期设置为最大；

步骤612：固定全功能节点检测移动全功能节点ID分配表中的所有表项，判断生命周期是否为0，如果是，进行步骤613；否则进行步骤614；

步骤613：固定全功能节点删除生命周期为0的表项；

步骤614：结束；

在上述过程中，失效移动全功能节点无法发送类型为7的信标帧，因此当它对应的移动全功能节点ID表项的生命周期衰减为0后，固定全功能节点则回收该移动全功能节点占用的移动全功能节点ID空间。固定全功能节点通过上述过程能够快速移动全功能节点ID从而确保新的移动全功能节点加入网络时有足够的移动全功能节点ID可供分配，从而提高了地址配置成功率。

如果移动全功能节点没有收到固定全功能节点返回的类型为8的信标帧，则认为该固定全功能节点失效，并重新申请IPv6地址；移动全功能节点申请新的地址后，广播类型为0的信标帧，移动传感网络中的部分功能节点收到该信标帧后，将全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID更新为移动全功能节点的新地址的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID；

如果部分功能节点在规定时间内没有收到所在移动传感网络中的移动全功能节点发送的信标帧，则认为移动全功能节点失效；假设信标帧的发送周期为100ms，那么规定时间设定为100ms的整数倍，例如200ms；此时，部分功能节点激活处于休眠状态的移动全功能节点，并广播类型为9的信标帧，类型为9的信标帧负载为失效移动全功能节点的IPv6地址以及可供分配移动全功能节点ID空间；被激活的移动全功能节点收到类型为9的信标帧后，采用帧负载中的IPv6地址作为自己的IPv6地址，可供分配的移动全功能节点ID空间设置为负载中的可供分配空间；

部分功能节点采用传感节点数量和物理参数ID集合实现地址配置，不回收失效的部分功能节点的地址空间。

当移动全功能节点失效时，上述过程可以迅速唤醒新的全功能节点并实现地址配置从而确保移动传感网络正常工作，此外，部分功能节点采用感知的物理参数ID来配置地址，无需保存部分功能节点的地址状态，因此部分功能节点无需做任何操作即可实现地址回收，从而确保新的部分功能节点加入网络时能够实现地址配置，从而提高了地址配置成功率。

综上所述，本发明提供了一种可穿戴无线传感网通信方法，所述可穿戴无线传感网络通过本发明所提供的地址配置方法，可实现与互联网的通信，能够将用户的物理参数传送给互联网进行检测从而实现实时抢救，本发明可应用于用户的健康检测等领域，具有广泛的应用前景。

实施例1

基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的地址配置方法，性能分析如下：当节点密度不变，传输半径不变的情况下，节点的平均地址配置代价和延迟趋于稳定。当网路半径增加时，地址回收代价和延迟都随着增加，由于部分功能节点的地址回收代价和延迟为0，因此，节点平均地址回收代价和延迟大幅度降低。当节点密度不变，网络半径不变的时候，节点平均地址配置代价和延迟随着传输半径的增加而增加。随着网路半径增加，网络直径变小，因此节点地址回收代价和延迟都随之下降，由于部分功能节点的地址回收代价和延迟为0，因此，节点平均地址回收代价和延迟随着通信半径的增加而下降。节点平均地址配置代价为6，平均地址配置延迟为60ms，平均地址回收代价为3，平均地址回收延迟为40ms。

表1仿真参数

Claims (7)

1.一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，所述可穿戴无线传感网的节点分为全功能节点和部分功能节点两类，全功能节点具有路由功能，部分功能节点不具有路由功能；全功能节点分为固定全功能节点和可移动全功能节点；可穿戴无线传感网包括路由骨干网和移动传感网两个部分，固定全功能节点构建成路由骨干网，通过接入路由器接入到互联网；所述移动传感网由一个以上可移动全功能节点和部分功能节点构成，其中，只有一个可移动全功能节点处于活跃状态，其他可移动全功能节点处于休眠状态，可移动全功能节点通过路由骨干网实现与互联网的通信；一个移动传感网中的部分功能节点通过移动全功能节点与其他节点进行通信；移动传感网中每个节点携带n个用于感知和采集身体的物理参数的传感单元，n为大于等于1的正整数；

所述可穿戴无线传感网节点的IPv6地址由7部分组成，第一部分全局路由前缀，一个可穿戴无线传感网中所有节点的IPv6地址的全局路由前缀都相同，其值等于所连接的接入路由器的全局路由前缀；第二部分为固定全功能节点ID，唯一标识一个固定全功能节点；第三部分为移动全功能节点ID，唯一标识一个移动全功能节点；第四部分为节点类型，该值为0时，表明是部分功能节点，该值为1时，表明为移动全功能节点；第五部分为传感单元数量，即一个节点所携带的传感单元总数；第六部分为物理参数ID集合，即一个节点所携带的所有传感单元所能感知的物理参数的集合，一种物理参数由一个物理参数ID来表示，物理参数ID预先设定；第七部分为内部ID，用于区分同一个移动传感网中第五部分和第六部分值都相同的部分功能节点；

其中，节点的IPv6地址的第二部分到第七部分构成节点的链路地址；

接入路由器的固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量以及物理参数ID都为0，内部ID为1；固定全功能节点的移动全功能节点ID，节点类型、传感单元数量、物理参数ID以及内部ID都为0；可移动全功能节点的移动全功能节点ID、节点类型、传感单元数量、物理参数ID都不为0，内部ID为0；部分功能节点的节点类型为0，固定全功能节点ID、移动全功能节点ID、传感单元数量以及物理参数ID不为0，内部ID为0或者正整数；

固定全功能节点遍布整个路由骨干网，固定全功能节点ID的比特长度值由路由骨干网的面积决定，移动全功能节点ID的比特长度由用户数量决定；所有节点第四部分节点类型的比特长度为1；传感单元数量由一个节点携带的传感单元数量来确定；物理参数ID集合的比特长度由传感单元数量和提供的物理参数ID的比特长度来确定；固定全功能节点ID和移动全功能节点ID设置为16，一个节点携带的传感单元数量小于等于6，传感单元数量的比特长度设置为3，传感单元能够检测的物理参数为15种，每种物理参数由一个物理参数ID表示，一个物理参数ID的比特长度设定为4，物理参数ID集合的比特长度为24，在物理参数ID集合中，物理参数ID从小到大依次排序；

接入路由器的地址预先设定，固定全功能节点从接入路由器或者已配置地址的固定全功能节点获取地址，可移动全功能节点从已配置固定全功能节点或者已配置地址的移动全功能节点获取地址；部分功能节点从所在移动传感网络的移动全功能节点获取地址；

接入路由器保存一个固定全功能节点ID分配表，用于记录分配的固定全功能节点ID空间，每个表项包括两个域，分配的固定全功能节点ID空间的上限和下限；全功能节点保存一个移动全功能节点ID分配表，用于记录分配的移动全功能节点ID空间，每个表项包括三个域，分配的移动全功能节点ID空间的上限和下限，以及生命周期；

接入路由器，固定全功能节点，移动全功能节点以及部分功能节点配置地址后，在一跳范围定期广播类型为0的信标帧；

信标帧负载的前四个比特定义了信标帧类型，如下表所示：

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，固定全功能节点X启动后，侦听邻居接入路由器或者已配置固定全功能节点广播的类型为0的信标帧；固定全功能节点X选择固定全功能节点ID长度最大的邻居已配置接入路由器或者邻居已配置邻居固定全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址以及临时链路地址，其中，全局路由前缀为邻居已配置接入路由器或者邻居已配置固定全功能节点的全局路由前缀，固定全功能节点ID为自己的硬件ID；

固定全功能节点X从邻居已配置接入路由器AR1获取地址的过程为：

步骤101：开始；

步骤102：固定全功能节点X向接入路由器AR1发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤103：接入路由器AR1收到类型为1的信标帧后，选择没有分配的固定全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向固定全功能节点X返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的信标帧负载为固定全功能节点ID的下限L和上限U，最后在固定全功能节点ID分配表中增加一条表项，表项中分配的固定全功能节点ID空间的上限为U，下限为L；

步骤104：固定全功能节点X收到类型为2的信标帧后，将L作为自己的固定全功能节点ID，将[L+1，U]作为自己的固定全功能节点ID可分配空间，全局路由前缀不变；

步骤105：固定全功能节点X获取IPv6地址；

步骤106：结束；

假设已配置固定全功能节点X的固定全功能节点ID可分配空间[L,U]，那么固定全功能节点Y从邻居已配置固定全功能节点X获取地址的过程为：

步骤201：开始；

步骤202：固定全功能节点Y向固定全功能节点X发送类型为1的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤203：固定全功能节点X收到类型为1的信标帧后，向固定全功能节点Y返回一个类型为2的信标帧，该类型为2的负载为固定全功能节点ID的下限和上限U，然后固定全功能节点X将自己的固定全功能节点ID可分配空间更新为

步骤204：固定全功能节点Y收到类型为2的信标帧后，将作为自己的固定全功能节点ID，全局路由前缀不变，将作为自己的固定全功能节点ID可分配空间；

步骤205：固定全功能节点Y获取了IPv6地址；

步骤206：结束。

3.根据权利要求2所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，移动全功能节点启动后，侦听邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧，然后选择移动全功能节点ID长度最大的邻居已配置固定全功能节点或者已配置移动全功能节点获取地址，并建立临时的IPv6地址，其中，全局路由前缀和固定全功能节点ID为邻居已配置固定全功能节点或者邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀和固定全功能节点ID，移动全功能节点ID为自己的硬件ID；

移动全功能节点Z从邻居已配置固定全功能节点Y获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤301：开始；

步骤302：移动全功能节点Z向固定全功能节点Y发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤303：固定全功能节点Y收到类型为3的信标帧后，选择没有分配的移动全功能节点ID空间[L,U]，L和U为正整数，且L<U，然后向移动全功能节点Z返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限L和上限U，最后在移动全功能节点ID分配表中增加一条表项，分配的移动全功能节点ID空间的上限为U，分配的移动全功能节点ID空间的下限为L；

步骤304：移动全功能节点Z收到类型为4的信标帧后，将L作为自己的移动全功能节点ID，全局网络前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，然后将[L+1，U]作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤305：移动全功能节点Z获取了移动全功能节点ID；

步骤306：结束；

假设移动全功能节点Z的移动全功能节点ID可分配空间为[L,U]，移动全功能节点M从邻居已配置移动全功能节点Z获取移动全功能节点ID的过程为：

步骤401：开始；

步骤402：移动全功能节点M向移动全功能节点Z发送类型为3的信标帧，消息源地址为临时链路地址；

步骤403：移动全功能节点Z收到类型为3的信标帧后，向移动全功能节点M返回一个类型为4的信标帧，该类型为4的信标帧负载为可分配的移动全功能节点ID的下限和上限U，然后移动全功能节点Z将自己的移动全功能节点ID可分配空间更新为

步骤404：移动全功能节点M收到类型为4的信标帧后，将作为自己的移动全功能节点ID，全局路由前缀和固定全功能节点ID不变，节点类型为0，将作为自己的移动全功能节点ID可分配空间；

步骤405：移动全功能节点M获得了移动全功能节点ID；

步骤406：结束；

移动全功能节点Z或者移动全功能节点M获取移动全功能节点ID之后，将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，所述物理参数ID值按照升序排列，然后广播为0的信标帧；移动传感网络中其他的移动全功能节点收到已配置移动全功能节点广播的信标帧后，转入休眠状态。

4.根据权利要求2所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，在网络初始化时，部分功能节点启动后，侦听邻居已配置移动全功能节点广播类型为0的信标帧，部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，并获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数的ID值，物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

如果一个移动传感网络中有两个以上的部分功能节点携带的传感单元数量以及每个传感单元感知的物理参数相同，采用内部ID来区分所述部分功能节点的地址；移动传感网络中所有节点互为邻居节点，这些节点能够收到彼此的信标帧；

当一个部分功能节点R3获取IPv6地址后，它广播类型为0的信标帧，相同移动传感网络中的部分功能节点R4接收到该信标帧后，对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，部分功能节点R4则更新自己的内部ID，更新算法为：假设部分功能节点R3的地址的内部ID为e，那么部分功能节点R4将内部ID设置为e+1，广播类型为0的信标帧；相同移动传感网络中的所有部分功能节点重复上述过程，直到所有部分功能节点都发送了类型为0的信标帧为止。

5.根据权利要求2所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，网络初始化之后，如果新的部分功能节点加入移动传感网络，则侦听邻居已配置移动全功能节点广播的类型为0的信标帧；新的部分功能节点选择信号最强的邻居已配置移动全功能节点，获取该邻居已配置移动全功能节点的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID，同时将节点类型设置为1，然后将地址中的传感单元数量设定为自己所携带的传感单元数量，物理参数ID集合设定为每种传感单元感知的物理参数ID值，所述物理参数ID按照升序排列，内部ID为0；

新的部分功能节点开始侦听同一个移动传感网络中的部分功能节点的信标帧，并对比自己的链路地址和信标帧中的源地址，如果这两个地址中的传感单元数量和物理参数ID集合都相同，则记录下该信标帧源地址的内部ID；重复上述过程，直到移动传感网络中所有的部分功能节点都发送了信标帧为止；

新的部分功能节点记录下所有与自己传感单元数量和物理参数ID集合都相同的节点的内部ID，然后选择一个最小的未分配内部ID作为自己的内部ID，最终获取了具有唯一性的IPv6地址。

6.根据权利要求2所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，接入路由器定期发起回收固定全功能节点ID的操作从而确保新的固定全功能节点加入网络时有足够的固定全功能节点ID可供分配；

接入路由器AR1回收固定全功能节点ID的步骤如下：

步骤501：开始；

步骤502：接入路由器AR1清空固定全功能节点ID分配表，然后广播类型5的信标帧；

步骤503：具有相同全局路由前缀且固定全功能节点ID为L的固定全功能节点收到类型5的信标帧后，向接入路由器AR1返回类型6的信标帧，类型6的信标帧负载为可供分配的固定全功能节点ID的上限U，然后向邻居节点转发类型5的信标帧；

步骤504：接入路由器AR1收到固定全功能节点类型为6的信标帧后，在固定全功能节点ID分配表中增加一个表项，表项的上限为U，下限为L；

步骤505：重复步骤503和步骤504，直到所有与接入路由器AR1具有相同全局路由前缀的固定全功能节点返回类型为6的信标帧为止；

步骤506：接入路由器AR1检查固定全功能节点ID分配表中的任意两个表项E1和E2，假设E1的上限为U1，下限为L1，E2的上限为U2，下限为L2；

步骤507：接入路由器AR1判断L1是否等于U2+1，如果是，则执行步骤508，否则执行步骤509；

步骤508：接入路由器AR1将表项E1的下限更新为L2，并删除表项E2；

步骤509：接入路由器AR1判断L2是否等于U1+1，如果是，则执行步骤510，否则执行步骤511；

步骤510：接入路由器AR1将表项E2的下限更新为L1，并删除表项E1；

步骤511：结束。

7.根据权利要求2所述的一种可穿戴无线传感网通信方法，其特征在于，移动全功能节点ID为L的移动全功能节点定期向具有相同全局路由前缀和固定全功能节点ID的固定全功能节点发送类型为7的信标帧，帧负载为可分配移动全功能节点ID上限U；

固定全功能节点回收移动全功能节点的移动全功能节点ID的过程为：

步骤601：开始；

步骤602：固定全功能节点收到移动全功能节点类型为7的信标帧后，向该移动全功能节点返回类型为8的信标帧；

步骤603：固定全功能节点检查移动全功能节点ID分配表的任一个表项E1，并比较任一个表项E1的上限U1和下限L1与L和U的关系；

步骤604：固定全功能节点判断是否L1<L并且U1>U，如果是进行步骤605，否则进行步骤606；

步骤605：固定全功能节点增加两个新表项E2和E3，其中表项E2的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，表项E3的下限为U+1，上限为U1，将表项E1的上限设置为L-1，其中，表项E1和E3的生命周期为原来的生命周期；

步骤606：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1大于U，如果是进行步骤607，否则进行步骤608；

步骤607：固定全功能节点增加表项E4，表项E4的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的下限设置为U+1，E1的生命周期为原来的生命周期；

步骤608：固定全功能节点判断是否L1小于L并且U1等于U，如果是进行步骤609，否则进行步骤610；

步骤609：固定全功能节点增加表项E5，表项E5的上限为U，下限为L，生命周期设置为最大，将表项E1的上限设置为L-1，生命周期为原来的生命周期；

步骤610：固定全功能节点判断是否L1等于L并且U1等于U，如果是进行步骤611，否则进行步骤612；

步骤611：固定全功能节点将表项E1的生命周期设置为最大；

步骤612：固定全功能节点检测移动全功能节点ID分配表中的所有表项，判断生命周期是否为0，如果是，进行步骤613；否则进行步骤614；

步骤613：固定全功能节点删除生命周期为0的表项；

步骤614：结束；

如果移动全功能节点没有收到固定全功能节点返回的类型为8的信标帧，则认为该固定全功能节点失效，并重新申请IPv6地址；移动全功能节点申请新的地址后，广播类型为0的信标帧，移动传感网络中的部分功能节点收到该信标帧后，将全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID更新为移动全功能节点的新地址的全局路由前缀、固定全功能节点ID以及移动全功能节点ID；

如果部分功能节点在规定时间内没有收到所在移动传感网络中的移动全功能节点发送的信标帧，则认为移动全功能节点失效；此时，部分功能节点激活处于休眠状态的移动全功能节点，并广播类型为9的信标帧，类型为9的信标帧负载为失效移动全功能节点的IPv6地址以及可供分配移动全功能节点ID空间；被激活的移动全功能节点收到类型为9的信标帧后，采用帧负载中的IPv6地址作为自己的IPv6地址，可供分配的移动全功能节点ID空间设置为负载中的可供分配空间；

部分功能节点采用传感节点数量和物理参数ID集合实现地址配置，不回收失效的部分功能节点的地址空间。