CN105246118A - 一种基于定位信息的无线网络通信实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，所述无线网络根据地理坐标划分为一个以上移动自组网，一个移动自组网内包括一个以上的移动节点，所有连通的移动节点构成一个子网，一个移动自组网由一个以上子网构成。所述无线网络通过本发明所提供的实现方法可从距离最近的节点快速获取数据，缩短数据获取延迟和代价，降低数据包丢失率，提高服务质量，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于定位信息的无线网络通信实现方法

技术领域

本发明涉及一种无线网络通信实现方法，尤其涉及的是一种基于定位信息的无线网络通信实现方法。

背景技术

无线网络作为一种新型通信网络，能够实现节点与节点之间的多跳无线通信。随着无线网络技术的不断发展以及各种新应用的不断涌现，迫切需要无线网络能够接入互联网以满足用户急剧增长的应用需求。

无线网络作为一种特殊类型的移动自组网，具有移动速度快、节点数量多、覆盖面积大等特点。基于IPv6的互联网(以下简称IPv6网络)具有移动性支持、地址资源丰富以及扩展性强等优点。因此，无线网络接入IPv6网络成为满足用户应用需求的理想解决方案。

目前的研究人员提出了无线网络通过接入基于IPv6的互联网获取网络服务的模式并定义了相应的协议栈，但是由于无线网络的体系结构与IPv6网络不同，现有的接入方法具有一些局限性。因此需要提出一种无线网络的通信实现方法，从而降低数据丢失率，提高服务质量。

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，提供一种基于定位信息的无线网络通信实现方法。

技术方案：本发明公开了一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，所述无线网络根据地理坐标划分为一个以上移动自组网，每个移动自组网覆盖的面积为长方形，移动自组网所覆盖的面积的两条对角线的交点称为该移动自组网的中心节点，其地理坐标为(x,y)，每个移动自组网由横坐标区间[x-w,x+w]，和纵坐标区间来标识[y-l,y+l]，w为移动自组网的宽，l为移动自组网的长度；wl取值范围可以设置为[1km,10km],l取值范围可以设置为[1km,10km]。

一个移动自组网内包括一个以上的移动节点，所有移动节点构成一个子网，一个移动自组网由一个以上子网构成；

每个移动自组网包含一个接入路由器，每个子网包含一个接入节点，移动自组网通过该接入路由器接入到互联网，一个移动自组网内的所有接入节点与该接入路由器相连，每个接入节点的地理坐标具有唯一性；移动节点具有路由和转发功能；

每个接入路由器由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入路由器的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的长度域和16比特的宽度域，其值为移动自组网所覆盖面积的长度和宽度；第五部分为32比特的预留域，其值为0；

每个接入节点由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的预留域，其值为0；

当移动节点与其他移动自组网中的节点通信时，该移动节点由全局IPv6地址标识；当移动节点与同一个移动自组网但是不同子网的节点通信时，该移动节点由移动自组网本地地址标识，当移动节点与同一个子网内的节点通信时，该移动节点由子网本地地址标识；

移动节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的移动自组网本地地址由四部分构成，第一部分为64比特的预留域，其值为0；第二部分和第三部分为16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为移动节点所在子网的接入节点的地理横坐标和地理纵坐标；第四部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的子网本地地址由两部分构成，第一部分为96比特的预留域，其值为0；第二部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

节点ID的设置空间为[1,2³²-1]；当无线网络划分为K个移动自组网时，第k移动自组网中的节点ID设置空间P_k如公式(1)所示，1≤k≤K，每个移动自组网的节点ID空间由接入路由器来统一维护，即记录各个节点ID是否已分配；

$P_k=\left\{\begin{array}{c}\&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}\&rsqb;;1\&le;k<K\\ \&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}-1\&rsqb;;k=K\end{array}\right.$ 公式(1)，

当移动节点启动后，它向所在移动自组网的接入路由器发送地址请求消息，接入路由器收到地址请求消息后，向移动节点返回一个地址响应消息，该地址响应消息负载为最小未分配的节点ID，然后接入路由器将分配给移动节点的节点ID标记为已分配状态；移动节点收到地址响应消息后，保存该节点ID，在整个生命周期内，移动节点的节点ID不变；

移动节点通过数据地址获取一个地理坐标的数据，数据地址由四部分构成，第一部分为32比特的节点ID域，其值为目标移动节点的节点ID；第二部分和第三部分为16比特的数据横坐标域和16比特的数据纵坐标域，数据横坐标和数据纵坐标标识数据产生的地理位置，第四部分为数据ID域，一个数据ID定义一种数据类型，其值为与数据横坐标域和数据纵坐标域所标识的地理位置相关的数据类型，例如，由(x，y)坐标标识的地理位置的温度。例如数据ID值为1的数据类型为温度信息，数据ID为2的数据类型为空气污染度信息等。

通过上述网络体系结构和地址结构，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从其他远程网络获取数据，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，每个接入节点和移动节点各自维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，节点域和生存时间域；其中，节点域的值为保存相应数据的移动节点的节点ID，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点的节点ID，例如，保存地理坐标(x，y)的数据ID为1的数据的移动节点的节点ID；

每个接入路由器维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，子网域和生存时间域；其中，子网域的值为保存相应数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标。

本发明所述方法中，如果移动节点N1的地理坐标为(x_N1,y_N1)，位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，移动节点N1通过下述过程产生数据ID为c的数据：

步骤101：开始；

步骤102：移动节点N1将广播范围h设置为初始值H，例如H值可以设置为3，然后广播一个资源请求消息，资源请求消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，负载为广播范围h和数据ID值c，该消息每转发一次，广播范围h递减1；

步骤103：任意一个接收到资源请求消息的移动节点判断自己是否能产生数据ID值c所标识的数据，如果是进行步骤104，否则进行步骤105；

步骤104：接收到资源请求消息的移动节点返回一个资源响应消息，资源响应消息负载为产生的数据，进行步骤107；

步骤105：接收到资源请求消息的移动节点判断广播范围h是否为0，如果是进行步骤106，否则进行步骤107；

步骤106：接收到资源请求消息的移动节点将广播范围h递减1，继续广播该资源请求消息，进行步骤103；

步骤107：如果移动节点N1没有资源响应消息，则进行步骤108，否则进行步骤109；

步骤108：移动节点N1将初始值H递增1，返回进行步骤102；

步骤109：移动节点N1查看所有返回的资源响应消息并获取数据ID为c的数据，然后向每一个返回资源响应消息的移动节点发送一个资源确认消息，资源确认消息负载为移动节点N1的地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID为c的数据，同时移动节点N1向接入节点AP1发送数据创建消息，数据创建消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，目的地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，负载为返回资源响应消息的所有移动节点的节点ID；

步骤110：移动节点收到资源确认消息后，保存地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID值为c的数据；接入节点AP1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，节点域值为资源确认消息中的所有返回资源响应消息的移动节点的节点ID，生命周期域值为最大生命周期值，例如300分钟，然后接入节点AP1向接入路由器AR1发送一个数据创新消息，数据创新消息负载为空，源地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，目的地址为接入路由器AR1的全局IPv6地址；

步骤111：接入路由器AR1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，子网域值为接入节点AP1的地理坐标，生命周期域值为最大生命周期值，例如300分钟；

步骤112：结束。

通过上述过程，移动节点可以产生并发布数据。这样移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从其他远程网络获取数据，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，接入节点和移动节点定期广播信标帧，信标帧的负载为数据索引表；接入节点或者移动节点收到邻居节点的信标帧后，如果信标帧负载中的数据索引表比自己的数据索引表的新，通过比较数据索引表的时间戳可知哪个数据索引表更新，那么接入节点或者移动节点用信标帧中的数据索引表更新自己的数据索引表；

在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S1内的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点N查看节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项中的节点域，然后选择从距离自己最近的移动节点N1获取数据，移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点N1的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID值为c，然后移动节点N发送内容请求消息，内容请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤203：如果接收到内容请求消息的移动节点能够提供移动节点N请求的数据，那么进行步骤204，否则进行步骤205；

步骤204：接收到内容请求消息的移动节点将内容请求消息中的目的地址中的节点ID更新为自己的节点ID，然后返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的子网本地地址，源地址为更新后的数据地址，进行步骤206；

步骤205：接收到数据请求消息的移动节点转发数据请求消息，进行步骤203；

步骤206：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤207：结束；

如果数据索引表中没有节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N请求位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P产生数据，包括如下述过程：

步骤301：开始；

步骤302：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤303：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据；

步骤304：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤305：结束。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以请求所在地址位置为(x_p,y_p)的移动节点P产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M1内，子网S2的接入节点为AP2的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤401：开始；

步骤402：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤403：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤404：接入路由器AR1查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤405，否则进行步骤407；

步骤405：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤406：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的移动自组网本地地址，源地址为数据地址，进行步骤409；

步骤407：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的移动自组网本地地址；

步骤408：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤409：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR1；

步骤410：接入路由器AR1收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1和AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入节点AP1；

步骤411：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤412：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤413：结束。

步骤410中，如果AR1中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，则创建该表项，否则更新该表项。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从远程子网获取或者产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M2内，子网S2的接入节点为AP2，移动自组网M2的接入路由器为AR2的情况下，移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则如果接入路由器AR1的数据索引表中有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤401到步骤403获取数据；

如果接入路由器AR1的数据索引表中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤503：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤504：接入路由器AR1收到数据请求消息后，将数据请求消息的源地址更新为移动节点N的全局IPv6地址，然后将数据请求消息发送到接入路由器AR2；

步骤505：接入路由器AR2查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤506，否则进行步骤508；

步骤506：接入路由器AR2将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤507：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的全局IPv6地址，源地址为数据地址，进行步骤510；

步骤508：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的全局IPv6地址；

步骤509：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤510：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR2，接入路由器AR2收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据响应消息后，将数据响应消息中的目的地址更新为节点N的移动自组网本地地址，并将数据响应消息转发给接入节点AP1，在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1的地理坐标值；

步骤511：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤512：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤513：结束。

步骤510中，如果AR1中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，则创建该表项，否则更新该表项。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从远程网络获取或者产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，在移动节点N保存数据ID值c和坐标域值(x,y)的数据，且脱离了所在子网S1，子网S1所在移动自组网的接入路由器为AR1的情况下，如果子网S1的接入节点AP1向移动节点N发送数据请求消息并且检测到在规定时间内节点N没有返回数据响应消息，那么接入节点AP1进行下述操作：

步骤601：开始；

步骤602：接入节点AP1查看数据索引表中节点域中包含节点N的节点ID的表项，并从节点域中删除节点N的节点ID；

步骤603：是否存在节点域为空表项，如果是，进行步骤604，否则进行步骤605；

步骤604：接入节点AP1删除节点域为空的表项，并向接入路由器AR1发送数据删除消息，消息负载为删除表项的数据ID值c和坐标域值(x,y)，接入路由器AR1收到数据删除消息后，查看数据索引表中数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项的子网域，并从子网域中删除接入节点AP1，如果对应表项子网域是否为空，那么删除该该表项；

步骤605：结束。

上述过程可以确保移动节点及时更新数据检索表，因此提高了数据获取的成功率。

本发明所述方法中，规定时间设置为2l/v,其中l为接入节点AP1所在移动自组网的对角线长度，v为移动节点的平均移动速度。

本发明所述方法中，如果移动节点N脱离子网S1之后进入子网S2，子网S2的接入节点为AP2，接入节点AP2所在移动自组网的接入路由器为AR2，那么移动节点N进行如下操作：

步骤701：开始；

步骤702：节点N获取子网S2的数据索引表后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则节点N创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，节点N将自己的节点ID加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的节点域，广播信标帧；

步骤703：接入节点AP2通过接收数据帧获取了更新后的数据索引表之后，判断节点自己原来是否有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，如果有，则进行步骤706，否则进行步骤704；

步骤704：接入节点AP2向接入路由器AR2发送一条数据创建消息，数据创建消息负载为数据ID值c和坐标域值(x,y)；

步骤705：接入路由器AR2收到数据创建消息后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则接入路由器AR2创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，它将AP2加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的子网域；

步骤706：结束。

上述过程可以确保移动节点及时更新数据检索表，从而从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价，提高了数据获取的成功率。

有益效果：本发明提供了一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，所述无线网络通过本发明所提供的实现方法可从距离最近的节点获取数据，因此缩短了数据获取延迟和代价，提高了数据获取成功率，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，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为本发明所述的无线网络体系结构示意图。

图2为本发明所述的接入路由器的全局IPv6地址结构示意图。

图3为本发明所述的接入节点的全局IPv6地址结构示意图。

图4为本发明所述的移动节点的全局IPv6地址结构示意图。

图5为本发明所述的移动节点的数据地址结构示意图。

图6为本发明所述的数据产生流程示意图。

图7a和图7b为本发明所述的子网内获取数据流程示意图。

图8为本发明所述的子网间获取数据流程示意图。

图9为本发明所述的移动自组网间获取数据流程示意图。

图10为本发明所述的删除数据索引表项流程示意图。

图11为本发明所述的创建数据索引表项流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，所述无线网络通过本发明所提供的实现方法可从距离最近的节点获取数据，因此缩短了数据获取延迟和代价，提高了数据获取成功率，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的无线网络体系结构示意图。所述无线网络根据地理坐标划分为一个以上移动自组网1，每个移动自组网1覆盖的面积为长方形，移动自组网1所覆盖的面积的两条对角线的交点称为该移动自组网的中心节点2，其地理坐标为(x,y)，每个移动自组网1由横坐标区间[x-w,x+w]，和纵坐标区间来标识[y-l,y+l]，w为移动自组网1的宽，l为移动自组网的长度；wl取值范围可以设置为[1km,10km],l取值范围可以设置为[1km,10km]。一个移动自组网1内包括一个以上的移动节点3，所有连通的移动节点3构成一个子网4，一个移动自组网1由一个以上子网4构成；每个移动自组网1包含一个接入路由器5，每个子网4包含一个接入节点6，移动自组网1通过该接入路由器5接入到互联网，一个移动自组网1内的所有接入节点6与该接入路由器5相连，每个接入节点6的地理坐标具有唯一性；移动节点3具有路由和转发功能。

图2为本发明所述的接入路由器的全局IPv6地址结构示意图。每个接入路由器由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入路由器的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的长度域和16比特的宽度域，其值为移动自组网所覆盖面积的长度和宽度；第五部分为32比特的预留域，其值为0。

图3为本发明所述的接入节点的全局IPv6地址结构示意图。每个接入节点由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的预留域，其值为0。

图4为本发明所述的移动节点的全局IPv6地址结构示意图。当移动节点与其他移动自组网中的节点通信时，该移动节点由全局IPv6地址标识；当移动节点与同一个移动自组网但是不同子网的节点通信时，该移动节点由移动自组网本地地址标识，当移动节点与同一个子网内的节点通信时，该移动节点由子网本地地址标识；

移动节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的移动自组网本地地址由四部分构成，第一部分为64比特的预留域，其值为0；第二部分和第三部分为16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为移动节点所在子网的接入节点的地理横坐标和地理纵坐标；第四部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的子网本地地址由两部分构成，第一部分为96比特的预留域，其值为0；第二部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

节点ID的设置空间为[1,2³²-1]；当无线网络划分为K个移动自组网时，第k移动自组网中的节点ID设置空间P_k如公式(1)所示，1≤k≤K，每个移动自组网的节点ID空间由接入路由器来统一维护，即记录各个节点ID是否已分配；

$P_k=\left\{\begin{array}{c}\&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}\&rsqb;;1\&le;k<K\\ \&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}-1\&rsqb;;k=K\end{array}\right.$ 公式(1)，

当移动节点启动后，它向所在移动自组网的接入路由器发送地址请求消息，接入路由器收到地址请求消息后，向移动节点返回一个地址响应消息，该地址响应消息负载为最小未分配的节点ID，然后接入路由器将分配给移动节点的节点ID标记为已分配状态；移动节点收到地址响应消息后，保存该节点ID，在整个生命周期内，移动节点的节点ID不变。

图5为本发明所述的移动节点的数据地址结构示意图。移动节点通过数据地址获取一个地理坐标的数据，数据地址由四部分构成，第一部分为32比特的节点ID域，其值为目标移动节点的节点ID；第二部分和第三部分为16比特的数据横坐标域和16比特的数据纵坐标域，数据横坐标和数据纵坐标标识数据产生的地理位置，第四部分为数据ID域，一个数据ID定义一种数据类型，其值为与数据横坐标域和数据纵坐标域所标识的地理位置相关的数据类型，例如，由(x，y)坐标标识的地理位置的温度。例如数据ID值为1的数据类型为温度信息，数据ID为2的数据类型为空气污染度信息等。

通过上述网络体系结构和地址结构，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从其他远程网络获取数据，因此提高了数据获取的成功率。

图6为本发明所述的数据产生流程示意图。本发明所述方法中，每个接入节点和移动节点各自维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，节点域和生存时间域；其中，节点域的值为保存相应数据的移动节点的节点ID，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点的节点ID，例如，保存地理坐标(x，y)的数据ID为1的数据的移动节点的节点ID；

每个接入路由器维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，子网域和生存时间域；其中，子网域的值为保存相应数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标。

本发明所述方法中，如果移动节点N1的地理坐标为(x_N1,y_N1)，位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，移动节点N1通过下述过程产生数据ID为c的数据：

步骤101：开始；

步骤102：移动节点N1将广播范围h设置为初始值H，例如H值可以设置为3，然后广播一个资源请求消息，资源请求消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，负载为广播范围h和数据ID值c，该消息每转发一次，广播范围h递减1；

步骤103：任意一个接收到资源请求消息的移动节点判断自己是否能产生数据ID值c所标识的数据，如果是进行步骤104，否则进行步骤105；

步骤104：接收到资源请求消息的移动节点返回一个资源响应消息，资源响应消息负载为产生的数据，进行步骤107；

步骤105：接收到资源请求消息的移动节点判断广播范围h是否为0，如果是进行步骤106，否则进行步骤107；

步骤106：接收到资源请求消息的移动节点将广播范围h递减1，继续广播该资源请求消息，进行步骤103；

步骤107：如果移动节点N1没有接收到资源响应消息，则进行步骤108，否则进行步骤109；

步骤108：移动节点N1将初始值H递增1，返回进行步骤102；

步骤109：移动节点N1查看所有返回的资源响应消息并获取数据ID为c的数据，然后向每一个返回资源响应消息的移动节点发送一个资源确认消息，资源确认消息负载为移动节点N1的地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID为c的数据，同时移动节点N1向接入节点AP1发送数据创建消息，数据创建消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，目的地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，负载为返回资源响应消息的所有移动节点的节点ID；

步骤110：移动节点收到资源确认消息后，保存地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID值为c的数据；接入节点AP1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，节点域值为资源确认消息中的所有返回资源响应消息的移动节点的节点ID，生命周期域值为最大生命周期值，例如300分钟，然后接入节点AP1向接入路由器AR1发送一个数据创新消息，数据创新消息负载为空，源地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，目的地址为接入路由器AR1的全局IPv6地址；

步骤111：接入路由器AR1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，子网域值为接入节点AP1的地理坐标，生命周期域值为最大生命周期值，例如300分钟；

步骤112：结束。

通过上述过程，移动节点可以产生并发布数据。这样移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从其他远程网络获取数据，因此提高了数据获取的成功率。

图7a和图7b为本发明所述的子网内获取数据流程示意图。本发明所述方法中，接入节点和移动节点定期广播信标帧，信标帧的负载为数据索引表；接入节点或者移动节点收到邻居节点的信标帧后，如果信标帧负载中的数据索引表比自己的数据索引表的新，通过比较数据索引表的时间戳可知哪个数据索引表更新，那么接入节点或者移动节点用信标帧中的数据索引表更新自己的数据索引表；

如图7a所示，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S1内的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点N查看节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项中的节点域，然后选择从距离自己最近的移动节点N1获取数据，移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点N1的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID值为c，然后移动节点N发送内容请求消息，内容请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤203：如果接收到内容请求消息的移动节点能够提供移动节点N请求的数据，那么进行步骤204，否则进行步骤205；

步骤204：接收到内容请求消息的移动节点将内容请求消息中的目的地址中的节点ID更新为自己的节点ID，然后返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的子网本地地址，源地址为更新后的数据地址，进行步骤206；

步骤205：接收到数据请求消息的移动节点转发数据请求消息，进行步骤203；

步骤206：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤207：结束；

如图7b所示，如果数据索引表中没有节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N请求位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P产生数据，包括如下述过程：

步骤301：开始；

步骤302：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤303：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据；

步骤304：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤305：结束。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以请求所在地址位置为(x_p,y_p)的移动节点P产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

图8为本发明所述的子网间获取数据流程示意图。本发明所述方法中，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M1内，子网S2的接入节点为AP2的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤401：开始；

步骤402：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤403：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤404：接入路由器AR1查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤405，否则进行步骤407；

步骤405：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤406：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的移动自组网本地地址，源地址为数据地址，进行步骤409；

步骤407：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的移动自组网本地地址；

步骤408：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤409：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR1；

步骤410：接入路由器AR1收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1和AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入节点AP1；

步骤411：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤412：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤413：结束。

步骤410中，如果AR1中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，则创建该表项，否则更新该表项。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从远程子网获取或者产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

图9为本发明所述的移动自组网间获取数据流程示意图。本发明所述方法中，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M2内，子网S2的接入节点为AP2，移动自组网M2的接入路由器为AR2的情况下，移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则如果接入路由器AR1的数据索引表中有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤401到步骤403获取数据；

如果接入路由器AR1的数据索引表中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤503：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤504：接入路由器AR1收到数据请求消息后，将数据请求消息的源地址更新为移动节点N的全局IPv6地址，然后将数据请求消息发送到接入路由器AR2；

步骤505：接入路由器AR2查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤506，否则进行步骤508；

步骤506：接入路由器AR2将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤507：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的全局IPv6地址，源地址为数据地址，进行步骤510；

步骤508：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的全局IPv6地址；

步骤509：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤510：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR2，接入路由器AR2收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据响应消息后，将数据响应消息中的目的地址更新为节点N的移动自组网本地地址，并将数据响应消息转发给接入节点AP1，在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1的地理坐标值；

步骤511：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤512：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤513：结束。

步骤510中，如果AR1中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，则创建该表项，否则更新该表项。

通过上述过程，移动节点可以从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价。如果本地网络没有数据，那么移动节点可以从远程网络获取或者产生数据，因此提高了数据获取的成功率。

图10为本发明所述的删除数据索引表项流程示意图。本发明所述方法中，在移动节点N保存数据ID值c和坐标域值(x,y)的数据，且脱离了所在子网S1，子网S1所在移动自组网的接入路由器为AR1的情况下，如果子网S1的接入节点AP1向移动节点N发送数据请求消息并且检测到在规定时间内节点N没有返回数据响应消息，那么接入节点AP1进行下述操作：

步骤601：开始；

步骤602：接入节点AP1查看数据索引表中节点域中包含节点N的节点ID的表项，并从节点域中删除节点N的节点ID；

步骤603：是否存在节点域为空表项，如果是，进行步骤604，否则进行步骤605；

步骤604：接入节点AP1删除节点域为空的表项，并向接入路由器AR1发送数据删除消息，消息负载为删除表项的数据ID值c和坐标域值(x,y)，接入路由器AR1收到数据删除消息后，查看数据索引表中数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项的子网域，并从子网域中删除接入节点AP1，如果对应表项子网域是否为空，那么删除该该表项；

步骤605：结束。

上述过程可以确保移动节点及时更新数据检索表，因此提高了数据获取的成功率。

图11为本发明所述的创建数据索引表项流程示意图。本发明所述方法中，规定时间设置为2l/v,其中l为接入节点AP1所在移动自组网的对角线长度，v为移动节点的平均移动速度。

本发明所述方法中，如果移动节点N脱离子网S1之后进入子网S2，子网S2的接入节点为AP2，接入节点AP2所在移动自组网的接入路由器为AR2，那么移动节点N进行如下操作：

步骤701：开始；

步骤702：节点N获取子网S2的数据索引表后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则节点N创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，节点N将自己的节点ID加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的节点域，广播信标帧；

步骤703：接入节点AP2通过接收数据帧获取了更新后的数据索引表之后，判断节点自己原来是否有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，如果有，则进行步骤706，否则进行步骤704；

步骤704：接入节点AP2向接入路由器AR2发送一条数据创建消息，数据创建消息负载为数据ID值c和坐标域值(x,y)；

步骤705：接入路由器AR2收到数据创建消息后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则接入路由器AR2创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，它将AP2加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的子网域；

步骤706：结束。

上述过程可以确保移动节点及时更新数据检索表，从而从距离最近的移动节点获取数据，因此降低了数据获取延迟和代价，提高了数据获取的成功率。

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无线网络实现方法，性能分析如下：当速度增加时，路由路径长度，数据获取延迟和代价都随之降低，原因在于数据增加导致移动节点分布更广泛，因此移动节点能从更新的节点处获取数据。当移动速度为6米/秒时，路由路径的平均长度为7跳，平均路由延迟为75ms。

表1仿真参数

本发明提供了一种基于定位信息的无线网络通信实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，所述无线网络根据地理坐标划分为一个以上移动自组网，每个移动自组网覆盖的面积为长方形，移动自组网所覆盖的面积的两条对角线的交点称为该移动自组网的中心节点，其地理坐标为(x,y)，每个移动自组网由横坐标区间[x-w,x+w]，和纵坐标区间来标识[y-l,y+l]，w为移动自组网的宽，l为移动自组网的长度；

一个移动自组网内包括一个以上的移动节点，所有连通的移动节点构成一个子网，一个移动自组网由一个以上子网构成；

每个移动自组网包含一个接入路由器，每个子网包含一个接入节点，移动自组网通过该接入路由器接入到互联网，一个移动自组网内的所有接入节点与该接入路由器相连，每个接入节点的地理坐标具有唯一性；移动节点具有路由和转发功能；

每个接入路由器由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入路由器的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分分别为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分分别为16比特的长度域和16比特的宽度域，其值为移动自组网所覆盖面积的长度和宽度；第五部分为32比特的预留域，其值为0；

每个接入节点由一个全局IPv6地址标识，标识一个接入节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分分别为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分分别16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的预留域，其值为0；

当移动节点与其他移动自组网中的节点通信时，该移动节点由全局IPv6地址标识；当移动节点与同一个移动自组网但是不同子网的节点通信时，该移动节点由移动自组网本地地址标识，当移动节点与同一个子网内的节点通信时，该移动节点由子网本地地址标识；

移动节点的全局IPv6地址由五部分构成，第一部分和第二部分分别为32比特的网络横坐标域和32比特的网络纵坐标域，其值等于接入节点所在移动自组网中心节点的地理横坐标和纵坐标；第三部分和第四部分分别为16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为接入节点所在地理位置的地理横坐标和地理纵坐标；第五部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的移动自组网本地地址由四部分构成，第一部分为64比特的预留域，其值为0；第二部分和第三部分分别为16比特的接入节点横坐标域和16比特的接入节点纵坐标域，其值为移动节点所在子网的接入节点的地理横坐标和地理纵坐标；第四部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

移动节点的子网本地地址由两部分构成，第一部分为96比特的预留域，其值为0；第二部分为32比特的节点ID，该节点ID具有全球唯一性；

节点ID的设置空间为[1,2³²-1]；当无线网络划分为K个移动自组网时，第k移动自组网中的节点ID设置空间P_k如公式(1)所示，1≤k≤K，每个移动自组网的节点ID空间由接入路由器来统一维护，即记录各个节点ID是否已分配；

$P_k=\left\{\begin{array}{c}\&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}\&rsqb;;1\&le;k<K\\ \&lsqb;\frac{(k-1)\&CenterDot;2^{32}}{K}+1,\frac{k\&CenterDot;2^{32}}{K}-1\&rsqb;;k=K\end{array}\right.$ 公式(1)，

当移动节点启动后，它向所在移动自组网的接入路由器发送地址请求消息，接入路由器收到地址请求消息后，向移动节点返回一个地址响应消息，该地址响应消息负载为最小未分配的节点ID，然后接入路由器将分配给移动节点的节点ID标记为已分配状态；移动节点收到地址响应消息后，保存该节点ID，在整个生命周期内，移动节点的节点ID不变；

移动节点通过数据地址获取一个地理坐标的数据，数据地址由四部分构成，第一部分为32比特的节点ID域，其值为目标移动节点的节点ID；第二部分和第三部分分别为16比特的数据横坐标域和16比特的数据纵坐标域，数据横坐标和数据纵坐标标识数据产生的地理位置，第四部分为数据ID域，一个数据ID定义一种数据类型，其值为与数据横坐标域和数据纵坐标域所标识的地理位置相关的数据类型。

2.根据权利要求1所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，每个接入节点和移动节点各自维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，节点域和生存时间域；其中，节点域的值为保存相应数据的移动节点的节点ID，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点的节点ID；

每个接入路由器维护一个数据索引表，该数据索引表的表项包含四个域：数据ID域，地理坐标域，子网域和生存时间域；其中，子网域的值为保存相应数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标，即保存由地理坐标域和数据ID域所标识的数据的移动节点所在子网的接入节点的地理坐标。

3.根据权利要求1所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，如果移动节点N1的地理坐标为(x_N1,y_N1)，位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，移动节点N1通过下述过程产生数据ID为c的数据：

步骤101：开始；

步骤102：移动节点N1将广播范围h设置为初始值H，然后广播一个资源请求消息，资源请求消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，负载为广播范围h和数据ID值c，该消息每转发一次，广播范围h递减1；

步骤103：任意一个接收到资源请求消息的移动节点判断自己是否能产生数据ID值c所标识的数据，如果是进行步骤104，否则进行步骤105；

步骤104：接收到资源请求消息的移动节点返回一个资源响应消息，资源响应消息负载为产生的数据，进行步骤107；

步骤105：接收到资源请求消息的移动节点判断广播范围h是否为0，如果是进行步骤106，否则进行步骤107；

步骤106：接收到资源请求消息的移动节点将广播范围h递减1，继续广播该资源请求消息，进行步骤103；

步骤107：如果移动节点N1没有接收到资源响应消息，则进行步骤108，否则进行步骤109；

步骤108：移动节点N1将初始值H递增1，返回进行步骤102；

步骤109：移动节点N1查看所有返回的资源响应消息并获取数据ID为c的数据，然后向每一个返回资源响应消息的移动节点发送一个资源确认消息，资源确认消息负载为移动节点N1的地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID为c的数据，同时移动节点N1向接入节点AP1发送数据创建消息，数据创建消息源地址为移动节点N1的子网本地地址，目的地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，负载为返回资源响应消息的所有移动节点的节点ID；

步骤110：移动节点收到资源确认消息后，保存地址坐标(x_N1,y_N1)和数据ID值为c的数据；接入节点AP1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，节点域值为资源确认消息中的所有返回资源响应消息的移动节点的节点ID，生命周期域值为最大生命周期值，然后接入节点AP1向接入路由器AR1发送一个数据创新消息，数据创新消息负载为空，源地址为接入节点AP1的全局IPv6地址，目的地址为接入路由器AR1的全局IPv6地址；

步骤111：接入路由器AR1收到数据创建消息后，在数据索引表中创建一个新表项，数据ID域值为c，地理坐标域值为(x_N1,y_N1)，子网域值为接入节点AP1的地理坐标，生命周期域值为最大生命周期值；

步骤112：结束。

4.根据权利要求1所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，接入节点和移动节点定期广播信标帧，信标帧的负载为数据索引表；接入节点或者移动节点收到邻居节点的信标帧后，如果信标帧负载中的数据索引表比自己的数据索引表的新，那么接入节点或者移动节点用信标帧中的数据索引表更新自己的数据索引表；

在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S1内的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点N查看节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项中的节点域，然后选择从距离自己最近的移动节点N1获取数据，移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点N1的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID值为c，然后移动节点N发送内容请求消息，内容请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤203：如果接收到内容请求消息的移动节点能够提供移动节点N请求的数据，那么进行步骤204，否则进行步骤205；

步骤204：接收到内容请求消息的移动节点将内容请求消息中的目的地址中的节点ID更新为自己的节点ID，然后返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的子网本地地址，源地址为更新后的数据地址，进行步骤206；

步骤205：接收到数据请求消息的移动节点转发数据请求消息，进行步骤203；

步骤206：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤207：结束；

如果数据索引表中没有节点ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N请求位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P产生数据，包括如下述过程：

步骤301：开始；

步骤302：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤303：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据；

步骤304：接收到数据响应消息的移动节点保存数据响应消息中的数据并更新数据索引表，即将自己的节点ID加入到相应表项的节点域中，并广播信标帧；

步骤305：结束。

5.根据权利要求4所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M1内，子网S2的接入节点为AP2的情况下，如果移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤401：开始；

步骤402：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤403：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤404：接入路由器AR1查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤405，否则进行步骤407；

步骤405：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤406：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的移动自组网本地地址，源地址为数据地址，进行步骤409；

步骤407：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的移动自组网本地地址；

步骤408：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤409：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR1；

步骤410：接入路由器AR1收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1和AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入节点AP1；

步骤411：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤412：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤413：结束。

6.根据权利要求5所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，在移动节点N位于子网S1中，子网S1的接入节点为AP1，子网S1位于移动自组网M1内，移动自组网M1的接入路由器为AR1，地理位置(x_p,y_p)位于子网S2内，子网S2位于移动自组网M2内，子网S2的接入节点为AP2，移动自组网M2的接入路由器为AR2的情况下，移动节点N准备获取与地理位置(x_p,y_p)相关的数据ID为c的数据，那么移动节点N查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤201到步骤207获取数据，否则如果接入路由器AR1的数据索引表中有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N执行步骤401到步骤403获取数据；

如果接入路由器AR1的数据索引表中没有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么移动节点N通过下述过程获取数据：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点N构建一个数据地址，数据地址的节点ID为0，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后移动节点N发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的子网本地地址；

步骤503：数据请求消息到达接入节点AP1后，接入节点AP1将数据请求消息中的源地址中的子网本地地址更新为移动节点N的移动自组网本地地址，然后将数据请求消息转发给接入路由器AR1；

步骤504：接入路由器AR1收到数据请求消息后，将数据请求消息的源地址更新为移动节点N的全局IPv6地址，然后将数据请求消息发送到接入路由器AR2；

步骤505：接入路由器AR2查看数据索引表，如果有数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，那么进行步骤506，否则进行步骤508；

步骤506：接入路由器AR2将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2收到数据请求消息后，查看数据索引表中数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的对应表项，并选择距离最近的移动节点N1，然后将数据请求消息中的目的地址的节点域更新为移动节点N1的节点ID，将数据请求消息发送给节点N1；

步骤507：移动节点N1收到数据请求消息后，向移动节点N返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为节点N的全局IPv6地址，源地址为数据地址，进行步骤510；

步骤508：接入路由器AR1将数据请求消息转发给该表项所对应子网域的接入节点AP2，接入节点AP2构建一个数据地址，数据地址的节点ID为位于地理位置(x_p,y_p)的移动节点P的节点ID，数据横坐标和数据纵坐标为(x_p,y_p)，数据ID为c，然后发送数据请求消息，数据请求消息目的地址为数据地址，源地址为移动节点N的全局IPv6地址；

步骤509：移动节点P收到数据请求消息后，产生数据ID为c的数据并向接入节点AP2返回一个数据响应消息，数据响应消息负载为产生的数据，并在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项；

步骤510：接入节点AP2收到数据响应消息后，将数据响应消息转发给接入路由器AR2，接入路由器AR2收到数据响应消息后，创建或者更新数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP2的地理坐标值，然后将数据响应消息转发给接入路由器AR1，接入路由器AR1收到数据响应消息后，将数据响应消息中的目的地址更新为节点N的移动自组网本地地址，并将数据响应消息转发给接入节点AP1，在数据索引表中创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，表项的子网域为接入节点AP1的地理坐标值；

步骤511：接收到数据响应消息的接入节点AP1收到数据响应消息后，将数据响应消息的目的地址更新为节点N的子网本地地址，在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧，并转发该数据响应消息；

步骤512：接收到数据响应消息的移动节点接收到数据响应消息后，保存数据响应消息中的数据并在数据索引表创建数据ID域值为c且坐标域值为(x_p,y_p)的表项，广播信标帧；

步骤513：结束。

7.根据权利要求1所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，在移动节点N保存数据ID值c和坐标域值(x,y)的数据，且脱离了所在子网S1，子网S1所在移动自组网的接入路由器为AR1的情况下，如果子网S1的接入节点AP1向移动节点N发送数据请求消息并且检测到在规定时间内节点N没有返回数据响应消息，那么接入节点AP1进行下述操作：

步骤601：开始；

步骤602：接入节点AP1查看数据索引表中节点域中包含节点N的节点ID的表项，并从节点域中删除节点N的节点ID；

步骤603：判断是否存在节点域为空表项，如果是，进行步骤604，否则进行步骤605；

步骤604：接入节点AP1删除节点域为空的表项，并向接入路由器AR1发送数据删除消息，数据删除消息负载为删除表项的数据ID值c和坐标域值(x,y)，接入路由器AR1收到数据删除消息后，查看数据索引表中数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项的子网域，并从子网域中删除接入节点AP1，如果对应表项子网域是否为空，那么删除该该表项；

步骤605：结束。

8.根据权利要求7所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，规定时间设置为2l/v,其中l为接入节点AP1所在移动自组网的对角线长度，v为移动节点的平均移动速度。

9.根据权利要求7所述的一种基于定位信息的无线网络通信实现方法，其特征在于，如果移动节点N脱离子网S1之后进入子网S2，子网S2的接入节点为AP2，接入节点AP2所在移动自组网的接入路由器为AR2，那么移动节点N进行如下操作：

步骤701：开始；

步骤702：节点N获取子网S2的数据索引表后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则节点N创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，节点N将自己的节点ID加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的节点域，广播信标帧；

步骤703：接入节点AP2通过接收数据帧获取了更新后的数据索引表之后，判断节点自己原来是否有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，如果有，则进行步骤706，否则进行步骤704；

步骤704：接入节点AP2向接入路由器AR2发送一条数据创建消息，数据创建消息负载为数据ID值c和坐标域值(x,y)；

步骤705：接入路由器AR2收到数据创建消息后，如果在索引表中没有数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，则接入路由器AR2创建一个数据ID值c和坐标域值(x,y)的表项，否则，它将AP2加入到数据ID值c和坐标域值(x,y)表项中的子网域；

步骤706：结束。