專利名稱：一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其通信方法，尤其涉及一種Zigbee-Ipv6-6LoffPAN無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其通信方法。
背景技術(shù)：
IEEE802. 15. 4是一組低功耗低速率短距離無線傳輸協(xié)議，作為6LoWPAN與Zigbee協(xié)議的基礎(chǔ)，描述了低速率無線個(gè)人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議。Zigbee制訂了短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，并定義了各層之間數(shù)據(jù)接口以及管理接口，提供了豐富的應(yīng)用層框架以及安全管理體系，針對(duì)不同的應(yīng)用制訂了相·應(yīng)的應(yīng)用規(guī)范。相對(duì)于常見的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，Zigbee協(xié)議棧緊湊簡(jiǎn)單，具體實(shí)現(xiàn)要求很低。只要8位處理器再配上4 KB ROM和64 KB RAM等就可以滿足其最低需要，從而大大降低了芯片成本。目前，Zigbee協(xié)議廣泛應(yīng)用于智能測(cè)繪、醫(yī)療、家居等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)。但是Zigbee基本協(xié)議并不支持IP尋址。6LoffPAN (IPv6 over Low-power and Lossy Networks)協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)了在IEEE802. 15.4網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行簡(jiǎn)化了的IPv6協(xié)議，通過在鏈路層與IP層間添加適配層實(shí)現(xiàn)首部壓縮與數(shù)據(jù)包的分片重裝。此外，6LoWPAN工作組還制定了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括支持Mesh Routing的方法,簡(jiǎn)化的IPv6 Neighbor Discovery協(xié)議,應(yīng)用場(chǎng)景和路由需求等幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)規(guī)范。目前，該工作組已經(jīng)形成的兩個(gè)RFC :《在低功耗網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行IP6協(xié)議的假設(shè)、問題和目標(biāo)》(RFC4919，Informational)；《在IEEE802. 15. 4上傳輸IPv6報(bào)文》(RFC4944, Proposed Standard)。此外，還出臺(tái)了基于 6L0WPAN IPHC 首部壓縮以及 6LoWPAN鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)草稿。IEEE802. 15. 4定義的鏈路層地址有兩種由設(shè)備制造商設(shè)定的全球唯一的EUI-64地址以及在PAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)動(dòng)態(tài)分配的16位短地址。由于6LoWPAN與Zigbee均是基于IEEE802. 15. 4底層協(xié)議的，因此這兩種地址在兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中同時(shí)存在，但是，兩者的16位短地址是通過不同方式分配的(前者為重復(fù)地址檢測(cè)機(jī)制，后者為CSkips算法)。要實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，則只能由EUI-64生成IPv6地址的方式。目前有關(guān)Zigbee節(jié)點(diǎn)與6LoWPAN節(jié)點(diǎn)互通的方案較少，經(jīng)總結(jié)主要包括雙棧網(wǎng)關(guān)與雙棧節(jié)點(diǎn)兩種方案，如圖I所示。兩種方案的共通點(diǎn)是在Zigbee的應(yīng)用層添加了 IPv6協(xié)議塊，即將IP數(shù)據(jù)包作為應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理。這兩種方案均未實(shí)現(xiàn)首部壓縮與解壓縮以及數(shù)據(jù)包的分片與重裝。雙棧網(wǎng)關(guān)只能實(shí)現(xiàn)在Zigbee與6LoWPAN節(jié)點(diǎn)之間不經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)的互通，無法實(shí)現(xiàn)距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)，即Zigbee域與6LoWPAN域相距較遠(yuǎn)的交互。雙棧節(jié)點(diǎn)對(duì)于功耗、資源限制的節(jié)點(diǎn)來說不適用。因此，這兩種方案無法真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)傳感網(wǎng)之間的融合以及資源無處不在、網(wǎng)絡(luò)無處不在的泛在模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有6LoWPAN與Zigbee互通方案的不足，提供一種Zigbee-Ipv6_6LoWPAN無線異構(gòu)網(wǎng)(即Zigbee網(wǎng)絡(luò)和6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)通過Ipv6網(wǎng)絡(luò)連通)及其通信方法，在保持6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)原有協(xié)議不變的情況下通過增加邊界網(wǎng)關(guān)(6LoWPAN邊界路由器以及Zigbee協(xié)調(diào)器)功能模塊、設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)交互機(jī)制來實(shí)現(xiàn)6LoWPAN節(jié)點(diǎn)與Zigbee節(jié)點(diǎn)之間的互相通信。本發(fā)明的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包括Zigbee網(wǎng)絡(luò)和6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，兩者通過Ipv6網(wǎng)絡(luò)連通，
所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器中設(shè)置有首部轉(zhuǎn)換模塊，用于將不同網(wǎng)絡(luò)間通信的數(shù)據(jù)包的首部轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格式，具體按照以下方法對(duì)于Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的首部，首先將其中EUI-64地址的高16位與0x0200異或，然后加入IPv6地址前綴，構(gòu)成IPv6地址；對(duì)于Zigbee網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)包的首部，首先去除IPv6地址前綴，然后將后64位地址的高16位與0x0200異或，構(gòu)成EUI-64地址；
所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器以及6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的邊界路由器中均設(shè)置有一個(gè)16位短地址與EUI-64地址的地址映射表，此地址映射表不僅包含域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的16位短地址與EUI-64地址的映射關(guān)系，還包含域外節(jié)點(diǎn)的地址映射關(guān)系。由于6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)的自組織性，許多功能的實(shí)現(xiàn)都需要組播支持，而由于IEEE802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)的帶寬局限性，當(dāng)兩種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，有必要解決廣播風(fēng)暴的問題。為此，本發(fā)明進(jìn)一步采用以下技術(shù)方案
所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)6LoWPAN域或Zigbee域設(shè)置為一個(gè)IPv6組播組，當(dāng)6LoffPAN域與Zigbee域之間進(jìn)行通信時(shí)，兩者共享一個(gè)group ID,停止通信時(shí)則取消共享。一種如上所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通信方法，包括以下步驟
步驟UZigbee網(wǎng)絡(luò)和6LOWPAN網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)行域內(nèi)自組網(wǎng)；
步驟2、6LoWPAN邊界路由器與Zigbee協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行地址同步與組播同步；所述地址同步是指6LoWPAN邊界路由器與Zigbee協(xié)調(diào)器在IPv6網(wǎng)絡(luò)中為彼此分配16位短地址；所述組播同步是指兩個(gè)需要通信的6LoWPAN域與Zigbee域共享同一組播組標(biāo)識(shí)；
步驟3、Zigbee網(wǎng)絡(luò)/6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包；Zigbee協(xié)調(diào)器/6LoWPAN邊界路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為IPv6數(shù)據(jù)包，并通過IPv6網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)；6LoWPAN邊界路由器/Zigbee協(xié)調(diào)器將接收的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)/ Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)至6LoffPAN網(wǎng)絡(luò)/ Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
一、在6LOWPAN和Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)均采用16位短地址標(biāo)識(shí)源地址與目的地址，通過各自的邊界網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)地址映射與轉(zhuǎn)換，使異構(gòu)節(jié)點(diǎn)通信變得簡(jiǎn)單有效，同時(shí)短地址的使用降低了數(shù)據(jù)開銷，更適用于低功耗低速率的無線傳感網(wǎng)絡(luò)；
二、異構(gòu)域通信時(shí)共享groupID,停止通信時(shí)獨(dú)享group ID,可有效防止廣播風(fēng)暴。


圖I為現(xiàn)有Zigbee節(jié)點(diǎn)與6LoWPAN節(jié)點(diǎn)互通的方案；
圖2為本發(fā)明中6LoWPAN與Zigbee網(wǎng)絡(luò)的通信模式；
圖3為EUI-64地址與IPv6地址的轉(zhuǎn)換示意 圖4為本發(fā)明的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)各網(wǎng)關(guān)中的協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)模式圖；圖5為本發(fā)明的無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，由6LoWPAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起Zigbee加入請(qǐng)求的情況下,域間節(jié)點(diǎn)的信息交互流程圖，圖中，各符號(hào)含義如下
RS :路由請(qǐng)求；RA :路由公告；NS :鄰居請(qǐng)求；NA :鄰居公告；
ZB-join req Zigbee 加入請(qǐng)求;ZB_join res Zigbee 加入回復(fù) L16 6LoffPAN16的16位短地址；Z16 =Zigbee的16位短地址 E64 EUI-64地址；IP6 Ipv6地址；Scr :源地址；Des 目的地址 ND-req :網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求；ND_cfm :網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)確認(rèn) Join-req :網(wǎng)絡(luò)加入請(qǐng)求；Join_cfm :網(wǎng)絡(luò)加入確認(rèn) Data-req :數(shù)據(jù)請(qǐng)求；Data_cfm :數(shù)據(jù)確認(rèn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
本發(fā)明的目的是在保持6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)原有協(xié)議不變的情況下通過增加邊界網(wǎng)關(guān)(6LoWPAN邊界路由器以及Zigbee協(xié)調(diào)器)功能模塊、設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)交互機(jī)制來實(shí)現(xiàn)6LoffPAN節(jié)點(diǎn)與Zigbee節(jié)點(diǎn)之間的互相通信，主要需要解決尋址、異構(gòu)協(xié)議轉(zhuǎn)換以及組播的問題。本發(fā)明的應(yīng)用環(huán)境如圖2所示，該無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括Zigbee網(wǎng)絡(luò)和6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，兩者通過IPv6網(wǎng)絡(luò)連通。在該網(wǎng)絡(luò)中，要實(shí)現(xiàn)6LoWPAN節(jié)點(diǎn)與Zigbee節(jié)點(diǎn)之間的互相通信，需要解決以下幾個(gè)問題
一、尋址
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互的首要問題就是尋址問題，由于6LoWPAN協(xié)議采用的網(wǎng)絡(luò)地址為IPv6地址，而Zigbee節(jié)點(diǎn)間通信則直接采用16位短地址或全球唯一的EUI-64地址。因此本發(fā)明在網(wǎng)關(guān)中主要解決Zigbee與6LoWPAN的網(wǎng)絡(luò)地址統(tǒng)一與短地址轉(zhuǎn)換問題。二、首部轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)包壓縮
主要在Zigbee協(xié)調(diào)器中解決Zigbee網(wǎng)絡(luò)層幀頭與IPv6首部之間的轉(zhuǎn)換，APS幀頭與傳輸層首部之間的轉(zhuǎn)換。Zigbee協(xié)議幀中MAC幀頭之后包含8字節(jié)NWK幀頭以及2_10字節(jié)的APS幀頭，這兩種幀頭中除了基本的源、目的地址與端口信息外，還包含路由、安全等信息。因此在Zigbee與IPv6首部轉(zhuǎn)換模塊中，除了對(duì)地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換外，還需進(jìn)行路由與安全方面的考慮。對(duì)于數(shù)據(jù)包的壓縮問題6LoWPAN協(xié)議本身已經(jīng)從兩方面進(jìn)行解決，除了首部的壓縮與解壓縮，還有數(shù)據(jù)載荷的分片與重裝。而Zigbee協(xié)議棧不支持分片重裝機(jī)制，即使在網(wǎng)關(guān)中設(shè)置分片重裝模塊，也難以在每個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的分片與重裝機(jī)制。因此本發(fā)明需要在數(shù)據(jù)包盡量小的前提下實(shí)現(xiàn)。另外，由于6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)的自組織性，許多功能的實(shí)現(xiàn)都需要組播支持，而由于IEEE802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)的帶寬局限性，當(dāng)兩種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，有必要解決廣播風(fēng)暴的問題。為解決網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換的問題，本發(fā)明在Zigbee協(xié)調(diào)器中設(shè)置一首部轉(zhuǎn)換模塊，首先進(jìn)行Zigbee地址與IPv6地址的轉(zhuǎn)換，再將Zigbee NWK首部轉(zhuǎn)換為IPv6首部格式。地址轉(zhuǎn)換采用與6LoWPAN類似的方式實(shí)現(xiàn)EUI-64與IPv6地址的轉(zhuǎn)換(如圖3所示)，且具備IPv6地址前綴配置功能。Zigbee地址轉(zhuǎn)換成IPv6地址的過程將EUI-64的高16位與0x0200異或，再結(jié)合IPv6地址前綴構(gòu)成IPv6地址；IPv6地址轉(zhuǎn)換為Zigbee地址即上述相反過程,具體為首先去除IPv6地址前綴,然后將后64位地址的高16位與0x0200異或，構(gòu)成EUI-64地址。為解決尋址問題，本發(fā)明在Zigbee協(xié)調(diào)器與6LoWPAN邊界路由器中都設(shè)置一個(gè)16位短地址與EUI-64地址的地址映射表。此地址映射表不僅包含域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的16位短地址與EUI-64地址的映射關(guān)系，還包含域外節(jié)點(diǎn)的地址映射關(guān)系。例如，當(dāng)Zigbee節(jié)點(diǎn)向6LoWPAN節(jié)點(diǎn)首次發(fā)起通信時(shí)，將數(shù)據(jù)包的目的地址設(shè)為6LoWPAN節(jié)點(diǎn)的EUI-64地址，當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過Zigbee協(xié)調(diào)器時(shí)，Zigbee協(xié)調(diào)器在進(jìn)行路由查找的同時(shí)通過CSkips算法為該6LoWPAN節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)16位短地址，并在地址映射表中添加此條目。當(dāng)該數(shù)據(jù)包經(jīng)過IPv6網(wǎng)絡(luò)路由到達(dá)6LoWPAN邊界路由器時(shí)，邊界路由器會(huì)將發(fā)起節(jié)點(diǎn)的ΕΠ64地址通過DAD機(jī)制分配一個(gè)16位短地址，并在映射表中添加相應(yīng)條目。通過上述配置，Zigbee節(jié)點(diǎn)可作為一個(gè)偽IP節(jié)點(diǎn)通過協(xié)調(diào)器與域外其他節(jié)點(diǎn)(6LoWPAN節(jié)點(diǎn) 或IPv6節(jié)點(diǎn))進(jìn)行通信。為了防止廣播風(fēng)暴，本發(fā)明將每個(gè)6LoWPAN域或Zigbee域設(shè)置為一個(gè)IPv6組播組，即為每個(gè)PAN ID設(shè)置一個(gè)group ID，而Zigbee協(xié)調(diào)器或6L0WPAN邊界路由則作為組匯聚點(diǎn)。當(dāng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)，兩者共享一個(gè)group ID，停止通信時(shí)則取消共享，以防廣播風(fēng)暴。所共享的group ID視情況而定,若由6LoWPAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起Zigbee網(wǎng)絡(luò)加入請(qǐng)求并通信時(shí)，共享的group ID設(shè)置為被請(qǐng)求的Zigbee網(wǎng)絡(luò)組標(biāo)識(shí),此時(shí)Zigbee協(xié)調(diào)器作為組匯聚點(diǎn)。相反，由Zigbee節(jié)點(diǎn)發(fā)起請(qǐng)求時(shí),則將group ID設(shè)置為6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)組標(biāo)識(shí),組匯聚點(diǎn)為該6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)邊界路由。本發(fā)明在6LoWPAN — IPv6 — Zigbee通信模式下，各網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)模式如圖4所示，6LoWPAN邊界路由以及Zigbee協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)都采用網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)的模式。由于6LoWPAN協(xié)議與IPv6協(xié)議具有很好的兼容性，也就是在適配層已經(jīng)完成了壓縮分片地址轉(zhuǎn)換等功能，因此6LoWPAN邊界路由器相對(duì)于Zigbee協(xié)調(diào)器功能模塊更簡(jiǎn)單些。本發(fā)明中邊界網(wǎng)關(guān)的主要功能如下
Zigbee協(xié)調(diào)器
基本協(xié)議解析功能，包括Zigbee協(xié)議棧以及IPv6協(xié)議棧。·網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換，主要提供首部轉(zhuǎn)換模塊，即將Zigbee協(xié)議的NWK首部與IP首部進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，必要時(shí)將Zigbee的APS層首部與傳輸層協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換。·地址轉(zhuǎn)換功能以及地址前綴配置功能，在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)需將Zigbee地址與IPv6地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 地址映射表設(shè)置16位短地址——EUI-64，EUI_64——IPv6，表中可能同時(shí)包含Zigbee, IPv6以及6LoWPAN三種節(jié)點(diǎn)的條目。邊界路由
基本協(xié)議解析功能，包括輕量級(jí)IPv6協(xié)議棧，即攜帶6LoWPAN功能的標(biāo)準(zhǔn)IPv6協(xié)議
棧
地址映射表設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議轉(zhuǎn)換以及地址轉(zhuǎn)換功能均已在6LoWPAN適配層實(shí)現(xiàn)，因此這兩個(gè)功能模塊均可省略，也無需存儲(chǔ)EUI-64與IPv6地址映射表。需要注意的是6LoWPAN邊界路由中存儲(chǔ)的16位短地址一EUI-64地址映射表，應(yīng)當(dāng)包含與其通信的域外Zigbee節(jié)點(diǎn)的條目。下面以一個(gè)具體實(shí)例來說明本發(fā)明中6LoWPAN節(jié)點(diǎn)與Zigbee節(jié)點(diǎn)之間的通信交互過程。該實(shí)例中，由6LoWPAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起Zigbee加入請(qǐng)求，6LoWPAN節(jié)點(diǎn)(6N) — 6LoffPAN邊界路由(6B) -Zigbee協(xié)調(diào)器(ZC) — Zigbee節(jié)點(diǎn)(ZN)之間的交互過程如圖5所示，主要分為兩個(gè)階段網(wǎng)絡(luò)初始化階段、以及數(shù)據(jù)通信階段，具體包括
I.網(wǎng)絡(luò)初始化
網(wǎng)絡(luò)初始化主要分兩個(gè)步驟首先是6LoWPAN和Zigbee進(jìn)行域內(nèi)自組網(wǎng)，即各自進(jìn)行地址注冊(cè)等基本過程；自組網(wǎng)結(jié)束后進(jìn)行異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的同步，這里主要是6LoWPAN邊界路由與Zigbee協(xié)調(diào)器之間的地址同步與組播同步，為接下來6LoWPAN節(jié)點(diǎn)或者Zigbee節(jié)點(diǎn)發(fā)起異構(gòu)通信請(qǐng)求建立基礎(chǔ)。(I)自組網(wǎng)階段· a)61owpan網(wǎng)絡(luò)初始化6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)通過鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議進(jìn)行，基本過程類似標(biāo)準(zhǔn)IPv6鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議。·節(jié)點(diǎn)通過RS/RA消息對(duì)實(shí)現(xiàn)路由器發(fā)現(xiàn)以及地址前綴獲??；
節(jié)點(diǎn)通過獲取的前綴自動(dòng)配置自己的全局地址，并通過攜帶地址注冊(cè)選項(xiàng)的NS消息向邊界路由注冊(cè)；
邊界路由通過重復(fù)地址檢測(cè)機(jī)制(DAD)為節(jié)點(diǎn)分配16位地址，形成如圖中所示的64位地址與16位地址的映射表。b) Zigbee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)初始化包括網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，服務(wù)與設(shè)備發(fā)現(xiàn)等過程，設(shè)備地址的配置由協(xié)調(diào)器通過CSkips算法完成。(2)同步
a)地址同步6LoWPAN邊界路由與Zigbee協(xié)調(diào)器在IPv6網(wǎng)絡(luò)中為彼此分配16位短地址?！?6LoffPAN邊界路由通過DAD機(jī)制為Zigbee分配一個(gè)6LoWPAN16位短地址(圖中的L16 (C))存于地址映射表中；
Zigbee協(xié)調(diào)器通過CSkips算法為邊界路由配置一個(gè)Zigbee 16位短地址(圖5中的Z16 (B))存于地址映射表中。b)組播同步B與C進(jìn)行組播同步，即兩個(gè)需要通信的異構(gòu)域共享同一組播組標(biāo)識(shí)。2.數(shù)據(jù)通信
(I)初次通信請(qǐng)求
a) 6L0WPAN節(jié)點(diǎn)A發(fā)起通信請(qǐng)求數(shù)據(jù)包data-req,目的地址設(shè)為Zigbee節(jié)點(diǎn)D的全局地址即 prefix (D) +E64 (D)，源地址設(shè)為 A 的 6LoWPAN 16 位短地址 prefix (A) +L16 (A)。b)邊界路由器B轉(zhuǎn)發(fā)A發(fā)來的數(shù)據(jù)包
將data-req數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)IPv6數(shù)據(jù)包，包括地址的轉(zhuǎn)換，即將源地址轉(zhuǎn)換為用于全局通信的prefix (A)+E64 (A)；
在查詢鄰居緩存表的時(shí)候發(fā)現(xiàn)目的地址不存在于已有列表中，此時(shí)通過DAD機(jī)制為目的節(jié)點(diǎn)D分配一個(gè)6LoWPAN短地址L16 (D)，并添加到地址映射表中用于后續(xù)通信；
將轉(zhuǎn)換好的data-req包發(fā)送出去。
c) Data-req包在IPv6網(wǎng)絡(luò)中通過路由轉(zhuǎn)發(fā)至Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器C
C將IPv6數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為Zigbee格式數(shù)據(jù)包，其中IPv6地址轉(zhuǎn)換為EUI-64地址按照以下方法首先去除IPv6地址前綴，然后將后64位地址的高16位與0x0200異或；
C通過CSkips算法將A的EUI-64地址轉(zhuǎn)換為Zigbeel6位短地址Z16 (A)，并存入地址映射表中用于后續(xù)通信。d) C將轉(zhuǎn)換好的Zigbee數(shù)據(jù)包發(fā)至節(jié)點(diǎn)D，此時(shí)源地址與目的地址均轉(zhuǎn)換為了Zigbee短地址。(2)初次通信回復(fù)
a)Zigbee節(jié)點(diǎn)D發(fā)送通信確認(rèn)數(shù)據(jù)包data_ack,此時(shí)，目的地址與源地址均采用Zigbeel6位短地址標(biāo)識(shí)。
b) C 轉(zhuǎn)發(fā) data-ack 數(shù)據(jù)包
將Zigbee數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為IPv6數(shù)據(jù)包；
轉(zhuǎn)換首部的同時(shí)通過查詢地址映射表將A與D的Zigbee短地址轉(zhuǎn)換為IPv6地址。c)B轉(zhuǎn)發(fā)IPv6數(shù)據(jù)包給A :進(jìn)行首部壓縮的同時(shí)通過查詢地址映射表將IPv6地址轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的6LoWPAN短地址。d) A收到data-ack包,準(zhǔn)備進(jìn)行后續(xù)基礎(chǔ)通信。(3)后續(xù)通信
后續(xù)通信的過程數(shù)據(jù)包經(jīng)過IPv6網(wǎng)絡(luò)“隧道”在6LoWPAN邊界路由和Zigbee協(xié)調(diào)器時(shí)進(jìn)行首部轉(zhuǎn)換并完成地址轉(zhuǎn)換，其在6LoWPAN和Zigbee域內(nèi)通信時(shí)均采用各自的16位短地址標(biāo)識(shí)源地址與目的地址。也就是A對(duì)于D來說可看做一個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)，而D對(duì)于A來說可看做一個(gè)6LoWPAN節(jié)點(diǎn)通信。
權(quán)利要求
1.一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包括Zigbee網(wǎng)絡(luò)和6L0WPAN網(wǎng)絡(luò)，兩者通過Ipv6網(wǎng)絡(luò)連通，其特征在于 所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器中設(shè)置有首部轉(zhuǎn)換模塊，用于將不同網(wǎng)絡(luò)間通信的數(shù)據(jù)包的首部轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格式，具體按照以下方法對(duì)于Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的首部，首先將其中EUI-64地址的高16位與0x0200異或，然后加入IPv6地址前綴，構(gòu)成IPv6地址；對(duì)于Zigbee網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)包的首部，首先去除IPv6地址前綴，然后將后64位地址的高16位與0x0200異或，構(gòu)成EUI-64地址； 所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器以及6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的邊界路由器中均設(shè)置有一個(gè)16位短地址與EUI-64地址的地址映射表，此地址映射表不僅包含域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的16位短地址與EUI-64地址的映射關(guān)系，還包含域外節(jié)點(diǎn)的地址映射關(guān)系。
2.如權(quán)利要求I所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)6LoWPAN域或Zigbee域設(shè)置為一個(gè)IPv6組播組，當(dāng)6LoWPAN域與Zigbee域之間進(jìn)行通信時(shí)，兩者共享一個(gè)group ID，停止通信時(shí)則取消共享?！?br> 3.如權(quán)利要求2所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，若由6LoWPAN節(jié)點(diǎn)發(fā)起Zigbee網(wǎng)絡(luò)加入請(qǐng)求并通信時(shí)，共享的group ID設(shè)置為被請(qǐng)求的Zigbee網(wǎng)絡(luò)組標(biāo)識(shí)，此時(shí)Zigbee協(xié)調(diào)器作為組匯聚點(diǎn)；相反，由Zigbee節(jié)點(diǎn)發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，則將group ID設(shè)置為6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)組標(biāo)識(shí)，組匯聚點(diǎn)為該6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)邊界路由器。
4.如權(quán)利要求I所述無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通信方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟UZigbee網(wǎng)絡(luò)和6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)行域內(nèi)自組網(wǎng)； 步驟2、6LoWPAN邊界路由器與Zigbee協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行地址同步與組播同步；所述地址同步是指6LoWPAN邊界路由器與Zigbee協(xié)調(diào)器在IPv6網(wǎng)絡(luò)中為彼此分配16位短地址；所述組播同步是指兩個(gè)需要通信的6LoWPAN域與Zigbee域共享同一組播組標(biāo)識(shí)； 步驟3、Zigbee網(wǎng)絡(luò)/6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包；Zigbee協(xié)調(diào)器/6LoWPAN邊界路由器將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為IPv6數(shù)據(jù)包，并通過IPv6網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)；6LoWPAN邊界路由器/Zigbee協(xié)調(diào)器將接收的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)/ Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)至6LoffPAN網(wǎng)絡(luò)/ Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其通信方法。本發(fā)明在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器中設(shè)置有首部轉(zhuǎn)換模塊，用于將不同網(wǎng)絡(luò)間通信的數(shù)據(jù)包的首部轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格式；并在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器中與6LowPAN網(wǎng)絡(luò)的邊界路由器中分別設(shè)置一個(gè)16位短地址與EUI-64地址的地址映射表，此地址映射表不僅包含域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的16位短地址與EUI-64地址的映射關(guān)系，還包含域外節(jié)點(diǎn)的地址映射關(guān)系。為進(jìn)一步防止廣播風(fēng)暴，本發(fā)明還將每個(gè)6LoWPAN域或Zigbee域設(shè)置為一個(gè)IPv6組播組，當(dāng)6LoWPAN域與Zigbee域之間進(jìn)行通信時(shí)，兩者共享一個(gè)groupID，停止通信時(shí)則取消共享。本發(fā)明在保持6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)原有協(xié)議不變的情況下，能夠有效實(shí)現(xiàn)6LoWPAN節(jié)點(diǎn)與Zigbee節(jié)點(diǎn)之間的互相通信，且能夠防止廣播風(fēng)暴的發(fā)生。
文檔編號(hào)H04L29/12GK102892215SQ20121033066
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者孫知信, 唐蘇寧 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)