CN103945491A - 一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法 - Google Patents
一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，所述移动无线网络包括接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点，其中，接入路由器与IPv6互联网的骨干网相连，接入锚点通过接入路由器接入IPv6互联网，接入网关通过接入锚点接入IPv6互联网；与一个接入锚点相连的所有接入网关覆盖的区域称为局部域，与一个接入路由器相连的所有接入锚点覆盖的区域称为全局域。本发明中，移动节点无需扫描直接采用新的接入网关的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到新的接入网关之前，新的接入网关预先保存移动节点的数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种路由通信实现方法，尤其涉及的是一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法。
背景技术
随着下一代网络(IPv6网络)的不断成熟和发展，下一代移动无线网络已成为未来发展的必然趋势。下一代移动无线网络具有以下优势：
(1)IPv6是下一代互联网的协议标准，下一代移动无线网络采用IPv6协议实现与下一代网络的全IP通信有助于推动无线传感器网络通信协议的标准化；
(2)IPv6的许多技术特点(如地址自动配置等)对大规模移动无线网络的自组织管理提供了良好支持；
(3)IPv6网络的组网方式可以供移动无线网络充分借鉴，使其成为移动无线网络的一种合理拓展。
移动网络的主要特点就是移动性，因此实现下一代移动无线网络需要解决的关键问题就是下一代移动无线网络在移动过程中的的路由通信，使路由功耗更少，延迟更短，通信质量更高。
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，提供一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法。
技术方案：本发明公开了一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，所述移动无线网络包括接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点，其中，接入路由器与IPv6互联网的骨干网相连，接入锚点通过接入路由器接入IPv6互联网，接入网关通过接入锚点接入IPv6互联网；与一个接入锚点相连的所有接入网关覆盖的区域称为局部域，与一个接入路由器相连的所有接入锚点覆盖的区域称为全局域；一个接入网关与一个以上接入锚点相连，一个接入锚点与一个以上接入路由器相连；与两个以上接入锚点相连的接入网关称为边界接入网关，边界接入网关同时属于两个以上的局部域，对于边界接入网关属于的每个局部域都具有一个IPv6地址；与两个以上的接入路由器相连的接入锚点称为边界接入锚点，边界接入锚点同时属于两个以上的全局域，对于边界接入锚点属于的每个全局域都具有一个IPv6地址；
移动节点加入所述网络后从距离最新的接入网关获取IPv6地址，即家乡地址，该接入网关作为该移动节点的家乡接入网关，家乡接入网关所属的局部域的接入锚点作为移动节点的家乡接入锚点，家乡接入网关所属的全局域的接入路由器作为移动节点的家乡接入路由器；移动节点在其生命周期一直由家乡地址标识，无需配置转交地址；
接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点的IPv6地址由四部分组成，第一部分是全局域前缀，它唯一标识一个全局域，长度为128-i-j-k比特，i，j，k为正整数，且i+j+k<128，一个全局域内所有接入锚点和接入网关的全局域前缀都相同，其值等于相同全局域中的接入路由器的全局域前缀；第二部分为局部域前缀，长度为i比特，它唯一标识一个局部域，一个局部域内所有接入网关的局部域前缀都相同，其值等于相同局部域中接入锚点的局部域前缀；第三部分为接入网关前缀，长度为j比特，它唯一标识一个接入网关，从一个接入网关获取的地址的接入网关前缀都相同，其值等于该接入网关的接入网关前缀；第四部分为节点ID，长度为k比特，它唯一标识一个移动节点；接入路由器的IPv6地址的局部域前缀，接入网关前缀和节点ID为0，接入锚点的IPv6地址的接入网关前缀和节点ID为0，接入网关的IPv6地址的节点ID为0；
接入路由器的IPv6地址预先设置，例如，当i,j,k为16时，接入路由器的IPv6地址可设置为3EEF:A0FE:1001:573F:1::/80，接入路由器定期广播全局域消息；
一个接入锚点从所在全局域的接入路由器获取IPv6地址的过程为：
步骤101：开始；
步骤102：接入锚点收到接入路由器广播的全局域消息后，从全局域消息的源地址获取接入路由器的IPv6地址的全局域前缀；
步骤103：接入锚点获取自己的地理位置坐标并构建局部域前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特值表示地理坐标的纵坐标；
步骤104：接入锚点将接入路由器的全局域前缀与局部域前缀相结合得到IPv6地址，其中接入网关前缀和节点ID为0；
步骤105：结束；
上述过程中，由于不同的接入锚点位于不同的局部域，因此它们设置在不同的地理位置，即地理位置信息不同，从而保证了接入锚点的地址唯一性；
接入锚点获取IPv6地址后，定期广播局部域消息；
一个接入网关从所在局部域的接入锚点获取IPv6地址的过程为：
步骤201：开始；
步骤202：接入网关收到接入锚点广播的局部域消息后，从局部域消息的源地址获取接入锚点的IPv6地址的全局域前缀和局部域前缀；
步骤203：接入网关获取自己的地理位置坐标并构建接入网关前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特表示地理坐标的纵坐标；
步骤204：接入网关将自己的接入网关前缀与接入锚点的全局域前缀和局部域前缀相结合获取了IPv6地址，其中节点ID为0；
步骤205：结束；
由于不同的接入网关设置在不同的地址位置，地理位置信息不同，从而保证了接入网关的地址唯一性；
接入网关获取IPv6地址后，定期广播路由消息，路由消息负载为其邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
每个接入网关具有一个节点ID分配表用于记录已经分配的节点ID；移动节点启动后从最近的接入网关侦听到路由消息，获取接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息，并将自己的MAC地址与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合，获取临时IPv6地址，然后根据下述过程申请家乡地址：
步骤301：开始；
步骤302：移动节点向接入网关发送节点ID请求消息，节点ID请求消息的源地址为其临时IPv6地址；
步骤303：接入网关收到节点ID请求消息后，查找节点ID分配表，将最小未分配的节点ID分配给移动节点，向移动节点返回节点ID响应消息，响应消息负载为分配给移动节点的节点ID，然后将分配给移动节点的节点ID添加到节点ID分配表中；
步骤304：移动节点获取节点ID后，与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合获取具有全球唯一性的IPv6地址；
步骤305：结束；
移动节点获取IPv6地址后，定期广播信标消息，信标消息负载为其地理位置坐标；
当移动节点进入一个新的接入网关通信范围后，通过侦听新的接入网关广播的路由消息获取新的接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
每个接入路由器保存一个接入锚点绑定表，接入锚点绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入锚点域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入锚点域记录与移动节点绑定的接入锚点的IPv6地址；
每个接入锚点保存一个接入网关绑定表，接入网关绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入网关域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入网关域记录与接入网关绑定的接入网关的IPv6地址；
移动节点的家乡路由器保存一个家乡地址绑定表，家乡地址绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入路由器域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入路由器域记录移动节点当前所在全局域的接入路由器的IPv6地址。
本发明所述方法中，如果移动节点在接入网关M1的通信范围内，当接入网关M1检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M1检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，则判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M1则对比移动节点的地理坐标以及接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M2为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M1和接入网关M2都不是边界接入网关且都属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为接入锚点LMA1，那么接入网关M1发起下述移动切换操作：
步骤401：开始；
步骤402：接入网关M1向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M2的地址，接入网关M1向接入网关M2发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤403：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M2是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤404，否则进行步骤405；
步骤404：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M1返回删除绑定消息，进行步骤406；
步骤405：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M2的地址，同时向接入网关M1返回注销响应消息；
步骤406：接入网关M2收到绑定消息后，向接入网关M1返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息；
步骤407：接入网关M1收到接入网关M2返回的绑定响应消息和接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M2，接入网关M2接收到所述数据消息后进行保存；
步骤408：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M2，移动节点使用接入网关M2所用的信道信息实现与接入网关M2的链路切换，然后开始从接入网关M2接收数据消息并获取接入网关M2的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤409：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描信道直接采用接入网关M2的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟，在移动节点切换到接入网关M2之前，接入网关M2保存移动节点的数据消息，从而降低了丢包率，增加了吞吐量。
本发明所述方法中，如果移动节点在接入网关M2的通信范围内，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M2检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M2则对比移动节点的地理坐标以及自己的邻居接入网关的地理坐标，判断选择移动节点最近的接入网关M3为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M3是边界接入网关，同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入网关M2属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入锚点LMA1和接入锚点LMA2同属于一个全局域，全局域的接入路由器为接入路由器AR1，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M2检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M2则发起下述移动切换操作：
步骤501：开始；
步骤502：接入网关M2向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M3在局部域LD1的地址，接入网关M2向接入网关M3发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤503：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤504，否则进行步骤505；
步骤504：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M2返回删除绑定消息，进行步骤506；
步骤505：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD1的地址，同时向接入网关M2返回注销响应消息；
步骤506：接入网关M3收到绑定消息后，向接入网关M2返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入网关M3在局部域LD2的地址；
步骤507：接入网关M2收到接入网关M3返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M3，接入网关M3接收到所述数据消息后进行保存；
步骤508：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M2的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M3，移动节点使用接入网关M3所用的信道信息实现与接入网关M3的链路切换，然后移动节点开始从接入网关M3接收数据消息并获取接入网关M3的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤509：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M3在局部域LD2的地址判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤511，否则进行步骤510；
步骤510：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD2的地址，进行步骤513；
步骤511：判断接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤512，否则进行步骤513；
步骤512：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤513：接入锚点LMA2向接入路由器AR1发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤514：接入路由器AR1收到绑定消息后，判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤515，否则进行步骤516；
步骤515：接入路由器AR1从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤517；
步骤516：接入路由器AR1更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2的地址；
步骤517：接入路由器AR1向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M3返回绑定响应消息，接入网关M3收到绑定响应消息后，接入网关M3开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤518：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描直接采用接入网关M3的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到接入网关M3之前，接入网关M3预先保存移动节点的数据消息，因此降低了丢包率。最重要的是，在移动切换期间，移动节点一直从接入网关M3接收到数据，并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，也增加了吞吐量。
本发明所述方法中，如果移动节点在接入网关M4的通信范围内，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M4检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M4则对比移动节点的地理坐标以及接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M5为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M4属于全局域GD1中的局部域LD1，全局域GD1的接入路由器为AR1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入网关M5是边界接入网关，接入网关M5同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入锚点LMA2为边界接入锚点，接入锚点LMA2同属于全局域GD1和全局域GD2，全局域GD2的接入路由器为AR2，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M4检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M4则发起下述移动切换操作：
步骤601：开始；
步骤602：接入网关M4向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M5在局部域LD1的地址，接入网关M4向接入网关M5发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤603：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤604，否则进行步骤605；
步骤604：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M4返回删除绑定消息，进行步骤606；
步骤605：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD1的地址，同时向接入网关M4返回注销响应消息；
步骤606：接入网关M5收到绑定消息后，向接入网关M4返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，消息源地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，绑定消息的目的地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤607：接入网关M4收到接入网关M5返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M5，接入网关M5接收到所述数据消息后进行保存；
步骤608：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M5，移动节点使用接入网关M5所用的信道信息实现与接入网关M5的链路切换，然后开始从接入网关M5接收数据消息并获取接入网关M5的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤609：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M5在局部域LD2的地址判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤611，否则进行步骤610；
步骤610：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD2的地址，进行步骤613；
步骤611：接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤612，否则进行步骤613；
步骤612：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤613：接入锚点LMA2向接入路由器AR2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤614：接入路由器AR2收到绑定消息后，根据接入锚点LMA2在全局域GD2中的地址判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤615，否则进行步骤617；
步骤615：判断接入路由器AR2的接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有进行步骤616，否则进行步骤618；
步骤616：接入路由器AR2从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤618；
步骤617：如果接入路由器AR2的接入锚点绑定表中没有移动节点的表项，则接入路由器AR2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入路由器AR2更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2在全局域GD2中地址；
步骤618：接入路由器AR2判断自己是否为移动节点的家乡路由器，如果是进行步骤619，否则进行步骤620；
步骤619：接入路由器AR2从家乡地址绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤622；
步骤620：接入路由器AR2向移动节点的家乡路由器发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤621：移动节点的家乡路由器收到绑定消息后，更新家乡地址绑定表中移动节点的表项，即将表项中的接入路由器域更新为接入路由器AR2的地址，然后向接入路由器AR2返回绑定响应消息，接入路由器AR2收到绑定响应消息后，执行步骤622；
步骤622：接入路由器AR2向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入锚点LMA2在全局域GD2的地址，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M5返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，接入网关M5收到绑定响应消息后，开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤623：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描直接采用接入网关M5的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到接入网关M5之前，接入网关M5预先保存移动节点的数据，在移动切换期间，目的地址为移动节点的数据一直能够到达接入网关M5且移动节点一直从接入网关M5接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率。
本发明所述方法中，假设移动节点的家乡路由器为HAR，那么移动节点与IPv6节点通信过程为：
步骤701：开始；
步骤702：IPv6互联网节点向移动节点发送数据消息，数据消息在IPv6互联网中路由首先到达移动节点的家乡路由器HAR；
步骤703：家乡路由器HAR查看家乡地址绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，则进行步骤704，否则进行步骤705；
步骤704：家乡路由器HAR将数据消息转发到家乡绑定表中移动节点表项对应的接入路由器域所指的接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据消息后，执行步骤705；
步骤705：接入路由器HAR或者接入路由器AR1查看接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤706，否则进行步骤707；
步骤706：家乡路由器HAR或者接入路由器AR1将数据消息转发到接入锚点绑定表中移动节点表项对应的接入锚点域所指的接入锚点LMA1，执行步骤708；
步骤707：家乡路由器HAR将数据消息转发到移动节点的家乡接入锚点HLMA；
步骤708：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1收到数据消息后查看自己的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤709，否则进行步骤710；
步骤709：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1将数据消息转发到接入网关绑定表中移动节点表项对应的接入网关域所指的接入网关M1，执行步骤711；
步骤710：家乡接入锚点HLMA将数据消息转发给移动节点的家乡接入网关HMAG；
步骤711：接入网关M1或者家乡接入网关HMAG将数据消息转发给移动节点；
步骤712：结束；
上述过程确保移动节点在移动过程中的通信正确性和连续性，提高了通信质量。
有益效果：本发明提供了一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，此实现方法可广泛用于车载网络，例如，在车载网领域，移动节点无需扫描直接采用新的接入网关的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到新的接入网关之前，新的接入网关预先保存移动节点的数据，在移动切换期间，目的地址为移动节点的数据一直能够到达新的接入网关且移动节点一直从新的接入网关接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，提高了路由通信质量。
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为本发明所述的下一代移动无线网络拓扑结构示意图。
图2为本发明所述的下一代移动无线网络IPv6地址结构示意图。
图3为本发明所述的接入锚点地址配置流程示意图。
图4为本发明所述的接入网关地址配置流程示意图。
图5为本发明所述的移动节点地址配置流程示意图。
图6为本发明所述的局部域内部移动切换流程示意图。
图7为本发明所述的全局域内部移动切换流程示意图。
图8为本发明所述的全局域间移动切换流程示意图。
图9为本发明所述的移动节点通信流程示意图。
具体实施方式：
本发明提供了一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，在移动节点的移动切换过程中，新的接入网关预先保存移动节点的数据，目的地址为移动节点的数据一直能够到达新的接入网关且移动节点一直从新的接入网关接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，提高了路由通信质量。
图1为本发明所述的下一代移动无线网络拓扑结构示意图。所述移动无线网络包括接入路由器1、接入锚点2、接入网关3以及移动节点4，其中，接入路由器1与IPv6互联网的骨干网相连，接入锚点2通过接入路由器1接入IPv6互联网，接入网关3通过接入锚点2接入IPv6互联网；与一个接入锚点2相连的所有接入网关3覆盖的区域称为局部域5，与一个接入路由器1相连的所有接入锚点2覆盖的区域称为全局域6；一个接入网关3与一个以上接入锚点2相连，一个接入锚点2与一个以上接入路由器1相连；与两个以上接入锚点2相连的接入网关3称为边界接入网关7，边界接入网关7同时属于两个以上的局部域5，对于边界接入网关7属于的每个局部域5都具有一个IPv6地址；与两个以上的接入路由器1相连的接入锚点2称为边界接入锚点8，边界接入锚点8同时属于两个以上的全局域6，对于边界接入锚点8属于的每个全局域6都具有一个IPv6地址。
图2为本发明所述的下一代移动无线网络IPv6地址结构示意图。移动节点加入所述网络后从距离最新的接入网关获取IPv6地址，即家乡地址，该接入网关作为该移动节点的家乡接入网关，家乡接入网关所属的局部域的接入锚点作为移动节点的家乡接入锚点，家乡接入网关所属的全局域的接入路由器作为移动节点的家乡接入路由器；移动节点在其生命周期一直由家乡地址标识，无需配置转交地址；
接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点的IPv6地址由四部分组成，第一部分是全局域前缀，它唯一标识一个全局域，长度为128-i-j-k比特，i，j，k为正整数，且i+j+k<128，一个全局域内所有接入锚点和接入网关的全局域前缀都相同，其值等于相同全局域中的接入路由器的全局域前缀；第二部分为局部域前缀，长度为i比特，它唯一标识一个局部域，一个局部域内所有接入网关的局部域前缀都相同，其值等于相同局部域中接入锚点的局部域前缀；第三部分为接入网关前缀，长度为j比特，它唯一标识一个接入网关，从一个接入网关获取的地址的接入网关前缀都相同，其值等于该接入网关的接入网关前缀；第四部分为节点ID，长度为k比特，它唯一标识一个移动节点；接入路由器的IPv6地址的局部域前缀，接入网关前缀和节点ID为0，接入锚点的IPv6地址的接入网关前缀和节点ID为0，接入网关的IPv6地址的节点ID为0；
接入路由器的IPv6地址预先设置，例如，当i,j,k为16时，接入路由器的IPv6地址可设置为3EEF:A0FE:1001:573F:1::/80，接入路由器定期广播全局域消息。
图3为本发明所述的接入锚点地址配置流程示意图。一个接入锚点从所在全局域的接入路由器获取IPv6地址的过程为：
步骤101：开始；
步骤102：接入锚点收到接入路由器广播的全局域消息后，从全局域消息的源地址获取接入路由器的IPv6地址的全局域前缀；
步骤103：接入锚点获取自己的地理位置坐标并构建局部域前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特值表示地理坐标的纵坐标；
步骤104：接入锚点将接入路由器的全局域前缀与局部域前缀相结合得到IPv6地址，其中接入网关前缀和节点ID为0；
步骤105：结束；
上述过程中，由于不同的接入锚点位于不同的局部域，因此它们设置在不同的地理位置，即地理位置信息不同，从而保证了接入锚点的地址唯一性。
图4为本发明所述的接入网关地址配置流程示意图。接入锚点获取IPv6地址后，定期广播局部域消息；
一个接入网关从所在局部域的接入锚点获取IPv6地址的过程为：
步骤201：开始；
步骤202：接入网关收到接入锚点广播的局部域消息后，从局部域消息的源地址获取接入锚点的IPv6地址的全局域前缀和局部域前缀；
步骤203：接入网关获取自己的地理位置坐标并构建接入网关前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特表示地理坐标的纵坐标；
步骤204：接入网关将自己的接入网关前缀与接入锚点的全局域前缀和局部域前缀相结合获取了IPv6地址，其中节点ID为0；
步骤205：结束；
接入网关获取IPv6地址后，定期广播路由消息，路由消息负载为其邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
由于不同的接入网关设置在不同的地址位置，地理位置信息不同，从而保证了接入网关的地址唯一性。
图5为本发明所述的移动节点地址配置流程示意图。每个接入网关具有一个节点ID分配表用于记录已经分配的节点ID；移动节点启动后从最近的接入网关侦听到路由消息，获取接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息，并将自己的MAC地址与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合，获取临时IPv6地址，然后根据下述过程申请家乡地址：
步骤301：开始；
步骤302：移动节点向接入网关发送节点ID请求消息，节点ID请求消息的源地址为其临时IPv6地址；
步骤303：接入网关收到节点ID请求消息后，查找节点ID分配表，将最小未分配的节点ID分配给移动节点，向移动节点返回节点ID响应消息，响应消息负载为分配给移动节点的节点ID，然后将分配给移动节点的节点ID添加到节点ID分配表中；
步骤304：移动节点获取节点ID后，与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合获取具有全球唯一性的IPv6地址；
步骤305：结束；
移动节点获取IPv6地址后，定期广播信标消息，信标消息负载为其地理位置坐标；当移动节点进入一个新的接入网关通信范围后，通过侦听新的接入网关广播的路由消息获取新的接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
每个接入路由器保存一个接入锚点绑定表，接入锚点绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入锚点域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入锚点域记录与移动节点绑定的接入锚点的IPv6地址；
每个接入锚点保存一个接入网关绑定表，接入网关绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入网关域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入网关域记录与接入网关绑定的接入网关的IPv6地址；
移动节点的家乡路由器保存一个家乡地址绑定表，家乡地址绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入路由器域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入路由器域记录移动节点当前所在全局域的接入路由器的IPv6地址。
图6为本发明所述的局部域内部移动切换流程示意图。如果移动节点在接入网关M1的通信范围内，当接入网关M1检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M1检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，则判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M1则对比移动节点的地理坐标以及接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M2为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M1和接入网关M2都不是边界接入网关且都属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为接入锚点LMA1，那么接入网关M1发起下述移动切换操作：
步骤401：开始；
步骤402：接入网关M1向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M2的地址，接入网关M1向接入网关M2发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤403：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M2是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤404，否则进行步骤405；
步骤404：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M1返回删除绑定消息，进行步骤406；
步骤405：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M2的地址，同时向接入网关M1返回注销响应消息；
步骤406：接入网关M2收到绑定消息后，向接入网关M1返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息；
步骤407：接入网关M1收到接入网关M2返回的绑定响应消息和接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M2，接入网关M2接收到所述数据消息后进行保存；
步骤408：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M2，移动节点使用接入网关M2所用的信道信息实现与接入网关M2的链路切换，然后开始从接入网关M2接收数据消息并获取接入网关M2的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤409：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描信道直接采用接入网关M2的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟，在移动节点切换到接入网关M2之前，接入网关M2保存移动节点的数据消息，从而降低了丢包率，增加了吞吐量。
图7为本发明所述的全局域内部移动切换流程示意图。如果移动节点在接入网关M2的通信范围内，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M2检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M2则对比移动节点的地理坐标以及自己的邻居接入网关的地理坐标，判断选择移动节点最近的接入网关M3为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M3是边界接入网关，同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入网关M2属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入锚点LMA1和接入锚点LMA2同属于一个全局域，全局域的接入路由器为接入路由器AR1，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M2检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M2则发起下述移动切换操作：
步骤501：开始；
步骤502：接入网关M2向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M3在局部域LD1的地址，接入网关M2向接入网关M3发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤503：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤504，否则进行步骤505；
步骤504：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M2返回删除绑定消息，进行步骤506；
步骤505：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD1的地址，同时向接入网关M2返回注销响应消息；
步骤506：接入网关M3收到绑定消息后，向接入网关M2返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入网关M3在局部域LD2的地址；
步骤507：接入网关M2收到接入网关M3返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M3，接入网关M3接收到所述数据消息后进行保存；
步骤508：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M2的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M3，移动节点使用接入网关M3所用的信道信息实现与接入网关M3的链路切换，然后移动节点开始从接入网关M3接收数据消息并获取接入网关M3的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤509：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M3在局部域LD2的地址判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤511，否则进行步骤510；
步骤510：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD2的地址，进行步骤513；
步骤511：判断接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤512，否则进行步骤513；
步骤512：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤513：接入锚点LMA2向接入路由器AR1发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤514：接入路由器AR1收到绑定消息后，判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤515，否则进行步骤516；
步骤515：接入路由器AR1从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤517；
步骤516：接入路由器AR1更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2的地址；
步骤517：接入路由器AR1向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M3返回绑定响应消息，接入网关M3收到绑定响应消息后，接入网关M3开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤518：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描直接采用接入网关M3的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到接入网关M3之前，接入网关M3预先保存移动节点的数据消息，因此降低了丢包率。最重要的是，在移动切换期间，移动节点一直从接入网关M3接收到数据，并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，也增加了吞吐量。
图8为本发明所述的全局域间移动切换流程示意图。如果移动节点在接入网关M4的通信范围内，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M4检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M4则对比移动节点的地理坐标以及接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M5为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M4属于全局域GD1中的局部域LD1，全局域GD1的接入路由器为AR1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入网关M5是边界接入网关，接入网关M5同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入锚点LMA2为边界接入锚点，接入锚点LMA2同属于全局域GD1和全局域GD2，全局域GD2的接入路由器为AR2，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，即接入网关M4检测到与移动节点之间的距离大于通信半径的80％时，判断移动节点即将脱离其通信范围，接入网关M4则发起下述移动切换操作：
步骤601：开始；
步骤602：接入网关M4向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M5在局部域LD1的地址，接入网关M4向接入网关M5发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤603：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤604，否则进行步骤605；
步骤604：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M4返回删除绑定消息，进行步骤606；
步骤605：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD1的地址，同时向接入网关M4返回注销响应消息；
步骤606：接入网关M5收到绑定消息后，向接入网关M4返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，消息源地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，绑定消息的目的地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤607：接入网关M4收到接入网关M5返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M5，接入网关M5接收到所述数据消息后进行保存；
步骤608：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M5，移动节点使用接入网关M5所用的信道信息实现与接入网关M5的链路切换，然后开始从接入网关M5接收数据消息并获取接入网关M5的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤609：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M5在局部域LD2的地址判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤611，否则进行步骤610；
步骤610：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD2的地址，进行步骤613；
步骤611：接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤612，否则进行步骤613；
步骤612：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤613：接入锚点LMA2向接入路由器AR2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤614：接入路由器AR2收到绑定消息后，根据接入锚点LMA2在全局域GD2中的地址判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤615，否则进行步骤617；
步骤615：判断接入路由器AR2的接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有进行步骤616，否则进行步骤618；
步骤616：接入路由器AR2从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤618；
步骤617：如果接入路由器AR2的接入锚点绑定表中没有移动节点的表项，则接入路由器AR2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入路由器AR2更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2在全局域GD2中地址；
步骤618：接入路由器AR2判断自己是否为移动节点的家乡路由器，如果是进行步骤619，否则进行步骤620；
步骤619：接入路由器AR2从家乡地址绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤622；
步骤620：接入路由器AR2向移动节点的家乡路由器发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤621：移动节点的家乡路由器收到绑定消息后，更新家乡地址绑定表中移动节点的表项，即将表项中的接入路由器域更新为接入路由器AR2的地址，然后向接入路由器AR2返回绑定响应消息，接入路由器AR2收到绑定响应消息后，执行步骤622；
步骤622：接入路由器AR2向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入锚点LMA2在全局域GD2的地址，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M5返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，接入网关M5收到绑定响应消息后，开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤623：结束；
上述过程中，移动节点无需扫描直接采用接入网关M5的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到接入网关M5之前，接入网关M5预先保存移动节点的数据，在移动切换期间，目的地址为移动节点的数据一直能够到达接入网关M5且移动节点一直从接入网关M5接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率。
图9为本发明所述的移动节点通信流程示意图。假设移动节点的家乡路由器为HAR，那么移动节点与IPv6节点通信过程为：
步骤701：开始；
步骤702：IPv6互联网节点向移动节点发送数据消息，数据消息在IPv6互联网中路由首先到达移动节点的家乡路由器HAR；
步骤703：家乡路由器HAR查看家乡地址绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，则进行步骤704，否则进行步骤705；
步骤704：家乡路由器HAR将数据消息转发到家乡绑定表中移动节点表项对应的接入路由器域所指的接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据消息后，执行步骤705；
步骤705：接入路由器HAR或者接入路由器AR1查看接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤706，否则进行步骤707；
步骤706：家乡路由器HAR或者接入路由器AR1将数据消息转发到接入锚点绑定表中移动节点表项对应的接入锚点域所指的接入锚点LMA1，执行步骤708；
步骤707：家乡路由器HAR将数据消息转发到移动节点的家乡接入锚点HLMA；
步骤708：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1收到数据消息后查看自己的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤709，否则进行步骤710；
步骤709：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1将数据消息转发到接入网关绑定表中移动节点表项对应的接入网关域所指的接入网关M1，执行步骤711；
步骤710：家乡接入锚点HLMA将数据消息转发给移动节点的家乡接入网关HMAG；
步骤711：接入网关M1或者家乡接入网关HMAG将数据消息转发给移动节点；
步骤712：结束；
上述过程确保移动节点在移动过程中的通信正确性和连续性，提高了通信质量。
综上所述，本发明提供了一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，此实现方法可广泛用于车载网络，例如，在车载网领域，移动节点无需扫描直接采用新的接入网关的信道进行链路切换，从而降低链路切换的延迟。在移动节点切换到新的接入网关之前，新的接入网关预先保存移动节点的数据，在移动切换期间，目的地址为移动节点的数据一直能够到达新的接入网关且移动节点一直从新的接入网关接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，提高了路由通信质量。由于互联网具有地理位置覆盖广泛，使用方便，界面友好、费用低廉等特点，因此，本技术具有很高的推广价值。
实施例1
基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中方法，性能分析如下：随着数据包的增加，移动切换代价随之增加，随着链路延迟的增加，移动切换延迟也随之增加，由于移动节点无需扫描直接采用新的接入网关的信道进行链路切换，从而降低了链路切换的延迟，在移动节点切换到新的接入网关之前，新的接入网关预先保存移动节点的数据，在移动切换期间，目的地址为移动节点的数据一直能够到达新的接入网关且移动节点一直从新的接入网关接收数据，因此确保了移动节点的通信质量，此外，移动节点并不参与移动切换，因此降低了由于移动节点的移动性而引起的丢包率，提高了路由通信质量。下一代无线传感器网络构建过程中，每个节点的平均移动切换代价为5Kbyte，平均延迟50ms，平均丢包率为3％。
表1仿真参数
Claims (5)
1.一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，所述移动无线网络包括接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点，其中，接入路由器与IPv6互联网的骨干网相连，接入锚点通过接入路由器接入IPv6互联网，接入网关通过接入锚点接入IPv6互联网；与一个接入锚点相连的所有接入网关覆盖的区域称为局部域，与一个接入路由器相连的所有接入锚点覆盖的区域称为全局域；一个接入网关与一个以上接入锚点相连，一个接入锚点与一个以上接入路由器相连；与两个以上接入锚点相连的接入网关称为边界接入网关，边界接入网关同时属于两个以上的局部域，对于边界接入网关属于的每个局部域都具有一个IPv6地址；与两个以上的接入路由器相连的接入锚点称为边界接入锚点，边界接入锚点同时属于两个以上的全局域，对于边界接入锚点属于的每个全局域都具有一个IPv6地址；
移动节点加入所述网络后从距离最新的接入网关获取IPv6地址，即家乡地址，该接入网关作为该移动节点的家乡接入网关，家乡接入网关所属的局部域的接入锚点作为移动节点的家乡接入锚点，家乡接入网关所属的全局域的接入路由器作为移动节点的家乡接入路由器；移动节点在其生命周期一直由家乡地址标识，无需配置转交地址；
接入路由器、接入锚点、接入网关以及移动节点的IPv6地址由四部分组成，第一部分是全局域前缀，它唯一标识一个全局域，长度为128-i-j-k比特，i，j，k为正整数，且i+j+k<128，一个全局域内所有接入锚点和接入网关的全局域前缀都相同，其值等于相同全局域中的接入路由器的全局域前缀；第二部分为局部域前缀，长度为i比特，它唯一标识一个局部域，一个局部域内所有接入网关的局部域前缀都相同，其值等于相同局部域中接入锚点的局部域前缀；第三部分为接入网关前缀，长度为j比特，它唯一标识一个接入网关，从一个接入网关获取的地址的接入网关前缀都相同，其值等于该接入网关的接入网关前缀；第四部分为节点ID，长度为k比特，它唯一标识一个移动节点；接入路由器的IPv6地址的局部域前缀，接入网关前缀和节点ID为0，接入锚点的IPv6地址的接入网关前缀和节点ID为0，接入网关的IPv6地址的节点ID为0；
接入路由器的IPv6地址预先设置，定期广播全局域消息；
一个接入锚点从所在全局域的接入路由器获取IPv6地址的过程为：
步骤101：开始；
步骤102：接入锚点收到接入路由器广播的全局域消息后，从全局域消息的源地址获取接入路由器的IPv6地址的全局域前缀；
步骤103：接入锚点获取自己的地理位置坐标并构建局部域前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特值表示地理坐标的纵坐标；
步骤104：接入锚点将接入路由器的全局域前缀与局部域前缀相结合得到IPv6地址，其中接入网关前缀和节点ID为0；
步骤105：结束；
接入锚点获取IPv6地址后，定期广播局部域消息；
一个接入网关从所在局部域的接入锚点获取IPv6地址的过程为：
步骤201：开始；
步骤202：接入网关收到接入锚点广播的局部域消息后，从局部域消息的源地址获取接入锚点的IPv6地址的全局域前缀和局部域前缀；
步骤203：接入网关获取自己的地理位置坐标并构建接入网关前缀，其中前比特值表示地理坐标的横坐标，后比特表示地理坐标的纵坐标；
步骤204：接入网关将自己的接入网关前缀与接入锚点的全局域前缀和局部域前缀相结合获取了IPv6地址，其中节点ID为0；
步骤205：结束；
接入网关获取IPv6地址后，定期广播路由消息，路由消息负载为其邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
每个接入网关具有一个节点ID分配表用于记录已经分配的节点ID；移动节点启动后从最近的接入网关侦听到路由消息，获取接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息，并将自己的MAC地址与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合，获取临时IPv6地址，然后根据下述过程申请家乡地址：
步骤301：开始；
步骤302：移动节点向接入网关发送节点ID请求消息，节点ID请求消息的源地址为其临时IPv6地址；
步骤303：接入网关收到节点ID请求消息后，查找节点ID分配表，将最小未分配的节点ID分配给移动节点，向移动节点返回节点ID响应消息，响应消息负载为分配给移动节点的节点ID，然后将分配给移动节点的节点ID添加到节点ID分配表中；
步骤304：移动节点获取节点ID后，与接入网关的全局域前缀，局部域前缀和接入网关前缀相结合获取具有全球唯一性的IPv6地址；
步骤305：结束；
移动节点获取IPv6地址后，定期广播信标消息，信标消息负载为其地理位置坐标；
当移动节点进入一个新的接入网关通信范围后，通过侦听新的接入网关广播的路由消息获取新的接入网关的邻居接入网关的IPv6地址和信道信息；
每个接入路由器保存一个接入锚点绑定表，接入锚点绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入锚点域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入锚点域记录与移动节点绑定的接入锚点的IPv6地址；
每个接入锚点保存一个接入网关绑定表，接入网关绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入网关域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入网关域记录与接入网关绑定的接入网关的IPv6地址；
移动节点的家乡路由器保存一个家乡地址绑定表，家乡地址绑定表每条记录包括两个域：移动节点域和接入路由器域，其中移动节点域记录移动节点的IPv6地址，接入路由器域记录移动节点当前所在全局域的接入路由器的IPv6地址。
2.根据权利要求1所述的下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，如果移动节点在接入网关M1的通信范围内，当接入网关M1检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，接入网关M1对比移动节点的地理坐标以及接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M2为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M1和接入网关M2都不是边界接入网关且都属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为接入锚点LMA1，那么接入网关M1发起下述移动切换操作：
步骤401：开始；
步骤402：接入网关M1向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M2的地址，接入网关M1向接入网关M2发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤403：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M2是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤404，否则进行步骤405；
步骤404：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M1返回删除绑定消息，进行步骤406；
步骤405：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M2的地址，同时向接入网关M1返回注销响应消息；
步骤406：接入网关M2收到绑定消息后，向接入网关M1返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息；
步骤407：接入网关M1收到接入网关M2返回的绑定响应消息和接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M2，接入网关M2接收到所述数据消息后进行保存；
步骤408：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M1的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M2，移动节点使用接入网关M2所用的信道信息实现与接入网关M2的链路切换，然后开始从接入网关M2接收数据消息并获取接入网关M2的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤409：结束。
3.根据权利要求1所述的下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，如果移动节点在接入网关M2的通信范围内，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，接入网关M2对比移动节点的地理坐标以及自己的邻居接入网关的地理坐标，判断选择移动节点最近的接入网关M3为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M3是边界接入网关，同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入网关M2属于局部域LD1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入锚点LMA1和接入锚点LMA2同属于一个全局域，全局域的接入路由器为接入路由器AR1，当接入网关M2检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，接入网关M2发起下述移动切换操作：
步骤501：开始；
步骤502：接入网关M2向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M3在局部域LD1的地址，接入网关M2向接入网关M3发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤503：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤504，否则进行步骤505；
步骤504：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M2返回删除绑定消息，进行步骤506；
步骤505：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD1的地址，同时向接入网关M2返回注销响应消息；
步骤506：接入网关M3收到绑定消息后，向接入网关M2返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入网关M3在局部域LD2的地址；
步骤507：接入网关M2收到接入网关M3返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M3，接入网关M3接收到所述数据消息后进行保存；
步骤508：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M2的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M3，移动节点使用接入网关M3所用的信道信息实现与接入网关M3的链路切换，然后移动节点开始从接入网关M3接收数据消息并获取接入网关M3的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤509：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M3在局部域LD2的地址判断接入网关M3是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤511，否则进行步骤510；
步骤510：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M3在局部域LD2的地址，进行步骤513；
步骤511：判断接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤512，否则进行步骤513；
步骤512：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤513：接入锚点LMA2向接入路由器AR1发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤514：接入路由器AR1收到绑定消息后，判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤515，否则进行步骤516；
步骤515：接入路由器AR1从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤517；
步骤516：接入路由器AR1更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2的地址；
步骤517：接入路由器AR1向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M3返回绑定响应消息，接入网关M3收到绑定响应消息后，接入网关M3开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤518：结束。
4.根据权利要求1所述的下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，如果移动节点在接入网关M4的通信范围内，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，接入网关M4对比移动节点的地理坐标以及接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，选择距离移动节点最近的接入网关M5为移动节点下一个绑定的接入网关；
如果接入网关M4属于全局域GD1中的局部域LD1，全局域GD1的接入路由器为AR1，局部域LD1的接入锚点为LMA1，接入网关M5是边界接入网关，接入网关M5同时属于局部域LD1和局部域LD2，局部域LD2的接入锚点是LMA2，接入锚点LMA2为边界接入锚点，接入锚点LMA2同属于全局域GD1和全局域GD2，全局域GD2的接入路由器为AR2，当接入网关M4检测到移动节点即将脱离自己的通信范围时，那么接入网关M4发起下述移动切换操作：
步骤601：开始；
步骤602：接入网关M4向接入锚点LMA1发送注销消息，注销消息负载为移动节点的地址和接入网关M5在局部域LD1的地址，接入网关M4向接入网关M5发送一条绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤603：接入锚点LMA1收到注销消息后，判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤604，否则进行步骤605；
步骤604：接入锚点LMA1从接入网关绑定表中删除移动节点的表项，向接入网关M4返回删除绑定消息，进行步骤606；
步骤605：接入锚点LMA1更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD1的地址，同时向接入网关M4返回注销响应消息；
步骤606：接入网关M5收到绑定消息后，向接入网关M4返回绑定响应消息，同时保存目的地址为移动节点的数据消息，然后向接入锚点LMA2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，消息源地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，绑定消息的目的地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤607：接入网关M4收到接入网关M5返回的绑定响应消息，以及接入锚点LMA1返回的删除绑定消息或者注销响应消息后，将目的地址为移动节点的数据消息发送到接入网关M5，接入网关M5接收到所述数据消息后进行保存；
步骤608：移动节点对比自己的地理坐标和接入网关M4的邻居接入网关的地理坐标，判断距离最近的接入网关为接入网关M5，移动节点使用接入网关M5所用的信道信息实现与接入网关M5的链路切换，然后开始从接入网关M5接收数据消息并获取接入网关M5的邻居接入网关的地址和信道信息；
步骤609：接入锚点LMA2收到绑定消息后，根据接入网关M5在局部域LD2的地址判断接入网关M5是否为移动节点的家乡接入网关，如果是进行步骤611，否则进行步骤610；
步骤610：如果接入锚点LMA2的接入网关绑定表中没有移动节点的表项，则接入锚点LMA2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入锚点LMA2更新接入网关绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入网关域更新为接入网关M5在局部域LD2的地址，进行步骤613；
步骤611：接入锚点LMA2的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤612，否则进行步骤613；
步骤612：接入锚点LMA2从接入网关绑定表中删除移动节点的表项；
步骤613：接入锚点LMA2向接入路由器AR2发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址，绑定消息源地址为接入锚点LMA2在GD2中的地址；
步骤614：接入路由器AR2收到绑定消息后，根据接入锚点LMA2在全局域GD2中的地址判断接入锚点LMA2是否为移动节点的家乡接入锚点，如果是，进行步骤615，否则进行步骤617；
步骤615：判断接入路由器AR2的接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有进行步骤616，否则进行步骤618；
步骤616：接入路由器AR2从接入锚点绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤618；
步骤617：如果接入路由器AR2的接入锚点绑定表中没有移动节点的表项，则接入路由器AR2建立移动节点的表项，其中，该表项移动节点域为移动节点的IPv6地址，然后接入路由器AR2更新接入锚点绑定表中移动节点的表项，即将移动节点绑定的接入锚点域更新为接入锚点LMA2在全局域GD2中地址；
步骤618：接入路由器AR2判断自己是否为移动节点的家乡路由器，如果是进行步骤619，否则进行步骤620；
步骤619：接入路由器AR2从家乡地址绑定表中删除移动节点的表项，进行步骤622；
步骤620：接入路由器AR2向移动节点的家乡路由器发送绑定消息，绑定消息负载为移动节点的地址；
步骤621：移动节点的家乡路由器收到绑定消息后，更新家乡地址绑定表中移动节点的表项，即将表项中的接入路由器域更新为接入路由器AR2的地址，然后向接入路由器AR2返回绑定响应消息，接入路由器AR2收到绑定响应消息后，执行步骤622；
步骤622：接入路由器AR2向接入锚点LMA2返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入锚点LMA2在全局域GD2的地址，接入锚点LMA2收到绑定响应消息后，向接入网关M5返回绑定响应消息，绑定响应消息的目的地址为接入网关M5在局部域LD2的地址，接入网关M5收到绑定响应消息后，开始从接入锚点LMA2接收目的地址为移动节点的数据消息；
步骤623：结束。
5.根据权利要求1所述的下一代移动无线网络的路由通信实现方法，其特征在于，假设移动节点的家乡路由器为HAR，那么移动节点与IPv6节点通信过程为：
步骤701：开始；
步骤702：IPv6互联网节点向移动节点发送数据消息，数据消息在IPv6互联网中路由首先到达移动节点的家乡路由器HAR；
步骤703：家乡路由器HAR查看家乡地址绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，则进行步骤704，否则进行步骤705；
步骤704：家乡路由器HAR将数据消息转发到家乡绑定表中移动节点表项对应的接入路由器域所指的接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据消息后，执行步骤705；
步骤705：接入路由器HAR或者接入路由器AR1查看接入锚点绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤706，否则进行步骤707；
步骤706：家乡路由器HAR或者接入路由器AR1将数据消息转发到接入锚点绑定表中移动节点表项对应的接入锚点域所指的接入锚点LMA1，执行步骤708；
步骤707：家乡路由器HAR将数据消息转发到移动节点的家乡接入锚点HLMA；
步骤708：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1收到数据消息后查看自己的接入网关绑定表中是否有移动节点的表项，如果有，进行步骤709，否则进行步骤710；
步骤709：家乡接入锚点HLMA或者接入锚点LMA1将数据消息转发到接入网关绑定表中移动节点表项对应的接入网关域所指的接入网关M1，执行步骤711；
步骤710：家乡接入锚点HLMA将数据消息转发给移动节点的家乡接入网关HMAG；
步骤711：接入网关M1或者家乡接入网关HMAG将数据消息转发给移动节点；
步骤712：结束。
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| CN201410202799.2A CN103945491B (zh) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | 一种下一代移动无线网络的路由通信实现方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN104243504A (zh) * | 2014-10-20 | 2014-12-24 | 常熟理工学院 | 下一代无线网络安全通信实现方法 |
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-
2014
- 2014-05-14 CN CN201410202799.2A patent/CN103945491B/zh active Active
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| CN104243504B (zh) * | 2014-10-20 | 2017-04-26 | 常熟理工学院 | 下一代无线网络安全通信实现方法 |
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