CN113099498B - 基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法 - Google Patents

基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于IPv6‑NDP的无线搜索自动组网方法，涉及无限通信网络***中的自动组网技术领域，解决了目前IPv6存在的组网方法效率不高、稳定差的技术问题。本方法包括无线搜索网络以及信道切换方法；所述无线搜索网络包括一个根节点和多个叶节点以及用于所述根节点、叶节点之间通信的网络协议；所述网络协议包括IPv6、NDP；所述根节点能够对所述叶节点进行入网及入网管理。本发在IPv6协议标准框架下增加NDP协议，充分利用IPv6、NDP各自的优势，并引入信道切换方法，提高整个无线搜索网络通信的稳定性和准确性易于被接受和推广。

Description

基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法
技术领域
本发明涉及无限通信网络***中的自动组网技术领域，尤其涉及一种基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法。
背景技术
互联网协议第6版(Internet Protocol Version 6，IPv6)是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。IPv6的全面铺开是大势所趋，全球IPv6技术的发展不断推进，并且随着 IPv4消耗殆尽，许多国家已经意识到了IPv6技术所带来的优势，中国通过一些国家级的项目，推动了IPv6下一代互联网全面部署和大规模商用。
利用邻居发现协议(Neighbor Discovery Protocol，NDP)可充分发挥IPv6 即插即用的优越性，为低功耗、低速率、有损网络提供一种基于IPv6协议框架，高效、快速、通用性强的无线网络节点组网搜索方法。在无线通信中，不同信道上的节点，原则上是无法通信，互不干扰的，但在实践中经常发现相邻的两个信道是能通信的，但这种通信是误码率高、不稳定的，需尽量避免的，为此在组网信道搜索上同时加入一种信道切换算法，避免不稳定组网。
目前常用的算法是叶节点向根节点发送DIS报文(DODAG InformationSolicitation，DIS)，请求入网。若根节点收到DIS报文，向其发送DAO报文 (DODAGInformation Object，DIO)入网应答；若根节点没有收到DIS报文，则叶节点继续发送DIS报文，直到根节点收到为止。当根叶节点收到DAO报文应答，便加入网络。该算法中，叶节点发送入网申请没有设计有效的信道切换规则，而且存在相邻信道连续搜索，不仅会导致信道过多占用，影响通信效率，而且整个网络的稳定和准确性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：针对目前IPv6存在的组网方法效率不高、稳定差的技术问题，提供了一种基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法，包括无线搜索网络以及信道切换方法。
进一步地，所述无线搜索网络包括一个根节点和多个叶节点以及用于所述根节点、叶节点之间通信的网络协议；
进一步地，所述网络协议包括IPv6、NDP；所述根节点能够对所述叶节点进行入网及入网管理。
进一步地，所述信道切换方法包括：
S100、第一叶节点在第一信道发送RS报文，搜索所述根节点；
S200、若没有搜索到所述根节点发送的第一RA报文，则切换至第二信道继续发送所述RS报文；所述根节点通过所述第一RA报文对所述第一叶节点搜索进行回应；
S300、若搜索到所述根节点发送的所述第一RA报文，则在所述第一信道等待第二RA报文；所述第一叶节点通过所述第二RA报文确定所述根节点的存在；
S400、若未搜索到所述第二RA报文，则所述第一叶节点切换至所述第二信道继续发送所述RS报文；
S500、若搜索到所述第二RA报文，则所述根节点将所述第一叶节点加入所述无线搜索网络。
进一步地，所述第一叶节点从所述第一信道切换至所述第二信道之间间隔多个信道。
优选地，所述第一信道、第二信道之间间隔的信道数大于2，且小于所述信道总数任一大于2的质数。
进一步地，所述第一RA报文、第二RA报文为具有相同格式及大小的数据文件，且由所述根节点在不同时间周期内周期性发送。
优选地，所述第一叶节点在所述第一信道间隙发送所述RS报文3次，3 次均未搜索到所述第一RA报文则切换至所述第二信道。
进一步地，所述第一叶节点搜索到所述第二RA报文后，由所述根节点分配网络地址。
进一步地，第二叶节点上电初始化后，按照所述步骤S100-S500自动搜索所述根节点，加入所述无线搜索网络；所述第二叶节点为未入网节点或新增节点。
进一步地，所述无线搜索网络还包括所述根节点与所述叶节点以及所述叶节点之间通信连接的多个无线路由
进一步地，所述网络协议包括IPv6、NDP，所述根节点能够对所述叶节点进行入网及入网管理。
实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
(1)方便使用，节省人工。当向一个无线网络中加入一个新叶节点或更换某一个叶节点，叶节点上电后能自动搜索、入网；如更换了根节点，其他叶节点能自动搜索到新的根节点所在的网络。
(2)提高整个无线搜索网络通信的稳定性和准确性。信道自动扫描技术加入了相关机制能保证整个无线网络使用同一信道，避免模块在不同信道通信上通信，从而有效提高通信的稳定性和准确性。
(3)本技术在IPv6协议标准框架下进行，并能充分利用IPv6的优势，易于被接受和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
图1是本发明实施例的无线搜索自动组网流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以下实施例仅是一个特例，并不表明本发明就这样一种实现方式。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，一种基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法，包括无线搜索网络以及信道切换方法。具体地，无线搜索网络包括一个根节点和多个叶节点以及用于根节点、叶节点之间通信的网络协议，网络协议包括IPv6、NDP，根节点能够对叶节点进行入网及入网管理。
进一步地，信道切换方法包括：
S100、第一叶节点在第一信道发送RS报文(Router Solicitation，RS)，通过信道自动扫描技术自动搜索根节点；
S200、若没有搜索到根节点发送的第一RA报文(Router Advertisement)，则切换至第二信道继续发送RS报文；根节点通过第一RA报文对第一叶节点搜索进行回应；
S300、若搜索到根节点发送的第一RA报文，则在第一信道等待第二RA 报文；第一叶节点通过第二RA报文确定根节点的存在。等待时间根据无线搜索网络规模实际情况确定；
S400、若未搜索到第二RA报文，则第一叶节点切换至第二信道继续发送所述RS报文；
S500、若搜索到第二RA报文，则根节点将第一叶节点加入无线搜索网络。
本实施例中，第一叶节点从第一信道切换至第二信道之间间隔多个信道。具体地，第一信道、第二信道之间间隔的信道数优选大于2，且小于所述信道总数任一大于2的质数。这样能够使叶节点高效准确地搜索，避免相邻信道连续搜索以及多个叶节点同时在一个信道上搜索，每个叶节点信道切换间隔随机抽取上述值中的一个。由此，既可以避免相邻信道连续搜索，又确保每个信道不会过于拥挤。进一步地，第一RA报文、第二RA报文为具有相同格式及大小的数据文件，且由根节点在不同时间周期内周期性发送。
优选地，第一叶节点在所述第一信道间隙发送RS报文3次，3次均未搜索到第一RA报文则切换至所述第二信道。发送RS报文的时间间隙根据无线搜索网络规模及信道配置具体而定。当第一叶节点搜索到第二RA报文后，由根节点分配网络地址。由此，第一节点便入网成功。
进一步需说明的是，第二叶节点上电初始化后，会按照上述步骤 S100-S500自动搜索根节点，加入无线搜索网络，第二叶节点为未入网节点或新增节点，其数量至少为一个。依次循环上述步骤，直至所有叶节点组网完成。组网完成后。如果根节点发生变更，各叶节点会自动进行搜索新的根节点，按照信道切换方法步骤S100-S500完成更新。
进一步地，无线搜索网络还包括根节点与叶节点以及叶节点之间通信连接的多个无线路由。
具体实施方案为：无线网络中根节点和叶节点需在同一信道上组网、通信，但还没有完成组网之前，叶节点和根节点通常不在同一信道上，此时第一叶节点为了搜寻根节点所在的网络，在第一信道上发送RS报文用于搜索中心节点，若在固定时间非连续发送3次RS报文，没有搜索到根节点回应的第一RA报文则切换至第二信道继续搜索。当在第一信道上发送RS报文后，搜索到根节点回应的第一RA报文，停止信道切换在第一信道上等待第二RA报文，以此确认根节点的存在。由于根节点是周期性发送RA报文的，如果叶节点在指定时间内收不到RA报文则切换至第二信道继续搜索，若在指定时间内再次搜索到RA报文，则由根节点将其加入该网络。第一信道、第二信道切换间隔的取值为大于2而小于信道总数之间的质数(例如总共有10个信道，符合条件的取值有3、5和7)。除第一叶节点外，未入网的其他叶节点执行与第一叶节点相同步骤，完成组网。
综上所述，在基于IPv6 NDP的无线搜索网络中加入本发明的信道切换算法，避免不稳定组网，提高整个无线网络通信的稳定性和准确性，该方法方便使用，易于被市场接受和推广。
在阅读完本文描述的内容之后，本领域的技术人员应当明白，本文描述的各种特征可通过方法、数据处理***或计算机程序产品来实现。因此，这些特征可不采用硬件的方式、全部采用软件的方式或者采用硬件和软件结合的方式来表现。此外，上述特征也可采用存储在一种或多种计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式来表现，该计算机可读存储介质中包含计算机可读程序代码段或者指令，其存储在存储介质中。可读存储介质被配置为存储各种类型的数据以支持在装置的操作。可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。如静硬态盘、随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、光存储设备、磁存储设备、快闪存储器、磁盘或光盘和/或上述设备的组合。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于IPv6-NDP的无线搜索自动组网方法，其特征在于，包括无线搜索网络以及信道切换方法；其中，
所述无线搜索网络包括一个根节点和多个叶节点以及用于所述根节点、叶节点之间通信的网络协议；
所述信道切换方法包括：
S100、第一叶节点在第一信道发送RS报文，搜索所述根节点发送的第一RA报文；
S200、若没有搜索到所述根节点发送的第一RA报文，则切换至第二信道继续发送所述RS报文；所述根节点通过所述第一RA报文对所述第一叶节点搜索进行回应；
S300、若搜索到所述根节点发送的所述第一RA报文，则在所述第一信道等待第二RA报文；所述第一叶节点通过所述第二RA报文确定所述根节点的存在；
S400、若未搜索到所述第二RA报文，则所述第一叶节点切换至所述第二信道继续发送所述RS报文；
S500、若搜索到所述第二RA报文，则所述根节点将所述第一叶节点加入所述无线搜索网络；
所述第一叶节点从所述第一信道切换至所述第二信道之间间隔多个信道。
2.根据权利要求1所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述第一信道、第二信道之间间隔的信道数大于2，且小于所述信道总数任一大于2的质数。
3.根据权利要求1所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述第一RA报文、第二RA报文为具有相同格式及大小的数据文件，且由所述根节点在不同时间周期内周期性发送。
4.根据权利要求3所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述第一叶节点在所述第一信道间隙发送所述RS报文3次，3次均未搜索到所述第一RA报文则切换至所述第二信道。
5.根据权利要求4所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述第一叶节点搜索到所述第二RA报文后，由所述根节点分配网络地址。
6.根据权利要求1所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，第二叶节点上电初始化后，按照所述步骤S100-S500自动搜索所述根节点，加入所述无线搜索网络；所述第二叶节点为未入网节点或新增节点。
7.根据权利要求6所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述无线搜索网络还包括所述根节点与所述叶节点以及所述叶节点之间通信连接的多个无线路由。
8.根据权利要求1所述的无线搜索自动组网方法，其特征在于，所述网络协议包括IPv6、NDP；所述根节点能够对所述叶节点进行入网及入网管理。
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