CN107949074A - 一种可靠的下一代网络实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可靠的下一代网络实现方法，所述网络包括管理网关、接入网关、基础设备和移动节点；基础设备为直接与移动节点链路相连的设备，移动节点通过基础设备接入网络；所述网络只包含一个管理网关，管理网关包括一个上游有线接口和一组下游有线接口，上游有线接口与互联网的骨干网相连；接入网关包括一个上游有线接口和多个下游有线接口；节点通过多个接口能够同时接收数据，从而大幅度降低了数据通信延迟，提高了数据通信质量。本发明可应用于交通路况检控及农业工程化等诸多领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种可靠的下一代网络实现方法

技术领域

本发明涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种可靠的下一代网络实现方法。

背景技术

下一代网络中的节点之间通信通过中间节点的转发和路由来实现，因此，实现下一代网络需要解决的关键技术之一就是降低数据传输延迟，以便使用户能够快速获取网络服务。随着下一代网络技术的发展，下一代网络会成为未来网络提供服务的一种模式。

目前，下一代网络的实现模式是通过广播来实现，因此延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低下一代网络提供服务的延迟和代价成为近年来研究的热点问题。

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，提供一种可靠的下一代网络实现方法。

技术方案：本发明公开了一种可靠的下一代网络实现方法，所述网络包括管理网关、接入网关、基础设备和移动节点；基础设备为直接与移动节点链路相连的设备，移动节点通过基础设备接入网络；所述网络只包含一个管理网关，管理网关包括一个上游有线接口和一组下游有线接口，上游有线接口与互联网的骨干网相连；接入网关包括一个上游有线接口和多个下游有线接口；基础设备能够和移动节点链路相连，比如wifi的接入节点、核心路由器，但是核心交换机就不能接入移动节点。

所述网络支持两种以上的基础设备，例如基站或者接入节点；每个基础设备具有一个上游有线接口和一个下游无线接口；管理网关的所有上游接口和下游接口、接入网关的所有上游接口和下游接口以及所有基础设备的上游接口使用同一种协议，不同种类的基础设备的下游接口支持不同的协议；一个移动节点具有两个以上的无线接口，每个无线接口支持一种协议；

管理网关的每个下游接口与一个接入网关的上游接口相连；每个接入网关的下游接口与一个基础设备的上游接口相连；一个基础设备的下游接口与一个移动节点的接口相连，基础设备的下游接口与相连的移动节点接口支持同一种协议；

管理网关的每个接口、接入网关的每个接口以及移动节点的每个接口都配置一个IPv6地址，一个IPv6地址由网络前缀和节点ID构成，网络前缀的比特长度和节点ID的比特长度之和为128；

一个管理网关的上游接口的地址的网络前缀长度为y比特，例如y＝48，每个下游接口的地址的网络前缀长度为y+a比特，例如a＝16；一个管理网关的所有下游接口的地址的网络前缀都相同；

一个接入网关的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个移动节点的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个管理网关的每个接口的网络前缀均为预先设置，例如上游接口为3fe8:1:1::/48，下游接口为3fe8:1:1:1::/64；管理网关对于其上游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；管理网关为其每一个下游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该下游接口对应的MAC地址；

管理网关为其每个下游接口获取一个地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该下游接口的地址；一个接入网关从上游接口接收到来自管理网关的信标消息后，为其上游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；接入网关为其每一个下游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息源地址的网络前缀，节点ID为该下游接口的MAC地址；

接入网关为每个接口配置地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从上游接口接收到信标消息后，直接从下游接口转发该信标消息；移动节点从接口接收到基础设备转发的信标消息后，将该接口定义为接口x，为接口x构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为接口x的MAC地址；

每个接入网关保存一个节点表，每个节点表项由接口域、节点ID域和生存时间域构成；每个管理网关保存一个绑定表、一个用户表和一个无效接口表；一个绑定表项由接口域和节点ID域构成，一个用户表项由序列号域和接口集合域构成，一个无效接口表项由序列号域和接口集合域构成；

一个移动节点为每个接口配置一个地址后，从每个接口定期发送信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从下游接口接收到来自移动节点的信标消息后，直接从上游接口转发该信标消息；接入网关从下游接口d1接收到基础设备转发的信标消息后，执行下述绑定操作：

步骤101：开始；

步骤102：接入网关查看节点表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID的表项，则执行步骤106，否则执行步骤103；

步骤103：接入网关创建一个节点表项，该节点表项的接口域值为d1，节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID，生命周期设置为最大值，例如1s，生命周期的最大值大于移动节点发送信标消息的周期；

步骤104：接入网关从上游接口发送一个绑定消息，该绑定消息中，源地址为上游接口的地址，目的地址为空，负载为接收到的信标消息的源地址；

步骤105：管理网关从下游接口d2接收到该绑定消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID的绑定表项，管理网关则将该绑定表项的接口域值更新为d2，否则管理网关创建一个绑定表项，该绑定表项的节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID，接口域值为d2；

步骤106：结束。

上述绑定操作可以确保节点获取正确的数据。

本发明所述方法中，移动节点为每个接口配置一个地址后，执行下述注册操作：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点随机选择一个工作正常的接口，即能够发送并接收数据的接口，并从该接口发送一个注册消息，该注册消息的源地址为该接口的地址，目的地址为空，负载为自己每个接口的地址的节点ID的集合；

步骤203：基础设备从下游接口接收到该注册消息后，从上游接口转发该注册消息；接入网关从与该基础设备上游接口相连的下游接口接收到注册消息后，从上游接口转发该注册消息；

步骤204：管理网关从下游接口接收到该注册消息后，查看用户表，如果存在一个节点ID集合域值等于该注册消息负载中的节点ID集合的用户表项，则执行步骤206，否则执行步骤205；

步骤205：管理网关选择一个最小的整数，该整数不等于用户表中任何一个表项的序列号域值，然后创建一个用户表项，该用户表项的序列号域值为选择的最小整数，节点ID集合等于该注册消息负载中的节点ID集合，然后在无效接口表中创建一个无效接口表项，该无效接口表项的序列号域值等于选择的最小整数，节点ID集合域值为空集；

步骤206：结束。

上述注册操作可以确保节点获取正确的数据。

本发明所述方法中，如果接入网关检测到一个节点表项的生命周期衰减为0，则执行下述更新操作：

步骤301：开始；

步骤302：接入网关从上游接口发送一个更新消息，在更新消息中，源地址为接入网关上游接口的地址，目的地址为空，负载为生命周期为0的节点表项的节点ID域值，然后接入网关删除生命周期为0的节点表项；

步骤303：管理网关从下游接口d3接收到更新消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，则执行步骤304，否则执行步骤309；

步骤304：管理网关删除节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，然后设置一个时钟T1；

步骤305：时钟T1到期后，管理网关查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的更新消息负载中的节点ID的绑定表项，则执行步骤309，否则执行步骤306；

步骤306：管理网关选择用户表项E1，所述用户表项E1的节点ID集合域值中包含接收到的更新消息负载中的节点ID，管理网关选择无效接口表项E2，所述无效接口表项E2的序列号域值等于用户表项E1的序列号域值，然后将接收到的更新消息中的节点ID加入到无效接口表项E2的节点ID集合中；

步骤307：管理网关判断无效接口表项E2的节点ID集合是否等于用户表项E1的节点ID集合，如果等于，则执行步骤308，否则执行步骤309；

步骤308：管理网关从用户表中删除用户表项E1，从无效接口表中删除无效接口表项E2；

步骤309：结束。

上述更新操作可以确保节点获取正确的数据。

本发明所述方法中，在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，节点CN1通过下述过程实现与移动节点MN1的通信：

步骤401：开始；

步骤402：节点CN1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为节点CN1自己的地址，目的地址为移动节点MN1的接口x1的地址，该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤403：管理网关MG1收到请求消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项E3，无效接口表项E3的节点ID集合包含该请求消息的目的地址的节点ID，则执行步骤404，否则执行步骤405；

步骤404：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项E4，所述用户表项E4的序列号域值等于无效接口表项E3的序列号域值，然后从用户表项E4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项E3的节点ID集合中，然后将请求消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤405：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤407，否则执行步骤406；

步骤406：管理网关MG1选择用户表项E5，所述用户表项E5的节点ID集合包含请求消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项E6，所述无效接口表项E6的序列号域值等于用户表项E5的序列号域值，然后从用户表项E5的节点ID集合中选择满足条件1的节点ID，将请求消息的目的地址的节点ID更新为满足条件1的节点ID；

条件1：该节点ID不在无效接口表项E6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤407：管理网关选择节点ID域值等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该请求消息；

步骤408：接入网关从上游接口接收到该请求消息后，查看节点表，选择节点ID等于该请求消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该请求消息；与转发该请求消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该请求消息后，从下游接口转发该请求消息；

步骤409：移动节点MN1从自己的接口u5接收到该请求消息后，从接口u5发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；

步骤410：与移动节点MN1接口u5相连的基础设备从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发响应消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发该响应消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；

步骤411：该响应消息通过互联网最终到达节点CN1，节点CN1接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤412：结束。

节点通过上述过程可以快速获取所需数据，降低数据通信延迟。

本发明所述方法中，在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，移动节点MN1通过下述过程实现与节点CN1的通信：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点MN1从自己的接口u6发送一个请求消息，该请求消息的源地址为接口u6的地址，目的地址为节点CN1的地址；

步骤503：与移动节点MN1接口u6相连的基础设备从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；该响应消息通过互联网最终到达节点CN1；

步骤504：节点CN1接收到该请求消息后，发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤505：管理网关MG1收到该响应消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项T3，无效接口表项T3的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项T4，所述用户表项T4的序列号域值等于无效接口表项T3的序列号域值，然后从用户表项T4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项T3的节点ID集合中，然后将响应消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤507：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤509，否则执行步骤508；

步骤508：管理网关MG1选择用户表项T5，所述用户表项T5的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项T6，所述无效接口表项T6的序列号域值等于用户表项T5的序列号域值，然后从用户表项T5的节点ID集合中选择满足条件2的节点ID，将该响应消息的目的地址的节点ID更新为满足条件2的节点ID；

条件2：该节点ID不在无效接口表项T6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤509：管理网关选择节点ID域值等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该响应消息；

步骤510：接入网关从上游接口接收到该响应消息后，查看节点表，选择节点ID等于该响应消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该响应消息；与转发该响应消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该响应消息后，从下游接口转发该响应消息；

步骤511：移动节点MN1从接口u7接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤512：结束。

节点通过上述过程可以快速获取所需数据，降低数据通信延迟。

有益效果：本发明提供了一种可靠的下一代网络实现方法，在本发明中，节点通过多个接口能够同时接收数据，从而大幅度降低了数据通信延迟，提高了数据通信质量。本发明可应用于交通路况检控及农业工程化等诸多领域，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为本发明所述的绑定流程示意图。

图2为本发明所述的注册流程示意图。

图3为本发明所述的更新流程示意图。

图4为本发明所述的与移动节点通信流程示意图。

图5为本发明所述的与互联网节点通信流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种可靠的下一代网络实现方法，在本发明中，节点通过多个接口能够同时接收数据，从而大幅度降低了数据通信延迟，提高了数据通信质量。本发明可应用于交通路况检控及农业工程化等诸多领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的绑定流程示意图。所述网络包括管理网关、接入网关、基础设备和移动节点；基础设备为直接与移动节点链路相连的设备，移动节点通过基础设备接入网络；所述网络只包含一个管理网关，管理网关包括一个上游有线接口和一组下游有线接口，上游有线接口与互联网的骨干网相连；接入网关包括一个上游有线接口和多个下游有线接口；

所述网络支持多种基础设备，例如基站或者接入节点；每个基础设备具有一个上游有线接口和一个下游无线接口；管理网关的所有上游接口和下游接口、接入网关的所有上游接口和下游接口以及所有基础设备的上游接口使用同一种协议，不同种类的基础设备的下游接口支持不同的协议；一个移动节点具有两个以上的无线接口，每个无线接口支持一种协议；

管理网关的每个下游接口与一个接入网关的上游接口相连；每个接入网关的下游接口与一个基础设备的上游接口相连；一个基础设备的下游接口与一个移动节点的接口相连，基础设备的下游接口与相连的移动节点接口支持同一种协议；

管理网关的每个接口、接入网关的每个接口以及移动节点的每个接口都配置一个IPv6地址，一个IPv6地址由网络前缀和节点ID构成，网络前缀的比特长度和节点ID的比特长度之和为128；

一个管理网关的上游接口的地址的网络前缀长度为y比特，每个下游接口的地址的网络前缀长度为y+a比特，一个管理网关的所有下游接口的地址的网络前缀都相同；

一个接入网关的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个移动节点的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个管理网关的每个接口的网络前缀均为预先设置，例如上游接口为3fe8:1:1::/48，下游接口为3fe8:1:1:1::/64；管理网关对于其上游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；管理网关为其每一个下游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该下游接口对应的MAC地址；

管理网关为其每个下游接口获取一个地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该下游接口的地址；一个接入网关从上游接口接收到来自管理网关的信标消息后，为其上游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；接入网关为其每一个下游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息源地址的网络前缀，节点ID为该下游接口的MAC地址；

接入网关为每个接口配置地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从上游接口接收到信标消息后，直接从下游接口转发该信标消息；移动节点从接口接收到基础设备转发的信标消息后，将该接口定义为接口x，为接口x构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为接口x的MAC地址；

每个接入网关保存一个节点表，每个节点表项由接口域、节点ID域和生存时间域构成；每个管理网关保存一个绑定表、一个用户表和一个无效接口表；一个绑定表项由接口域和节点ID域构成，一个用户表项由序列号域和接口集合域构成，一个无效接口表项由序列号域和接口集合域构成；

一个移动节点为每个接口配置一个地址后，从每个接口定期发送信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从下游接口接收到来自移动节点的信标消息后，直接从上游接口转发该信标消息；接入网关从下游接口d1接收到基础设备转发的信标消息后，执行下述绑定操作：

步骤101：开始；

步骤102：接入网关查看节点表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID的表项，则执行步骤106，否则执行步骤103；

步骤103：接入网关创建一个节点表项，该节点表项的接口域值为d1，节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID，生命周期设置为最大值，例如1s，生命周期的最大值大于移动节点发送信标消息的周期；

步骤104：接入网关从上游接口发送一个绑定消息，该绑定消息中，源地址为上游接口的地址，目的地址为空，负载为接收到的信标消息的源地址；

步骤105：管理网关从下游接口d2接收到该绑定消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID的绑定表项，管理网关则将该绑定表项的接口域值更新为d2，否则管理网关创建一个绑定表项，该绑定表项的节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID，接口域值为d2；

步骤106：结束。

图2为本发明所述的注册流程示意图。移动节点为每个接口配置一个地址后，执行下述注册操作：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点随机选择一个工作正常的接口，即能够发送并接收数据的接口，并从该接口发送一个注册消息，该注册消息的源地址为该接口的地址，目的地址为空，负载为自己每个接口的地址的节点ID的集合；

步骤203：基础设备从下游接口接收到该注册消息后，从上游接口转发该注册消息；接入网关从与该基础设备上游接口相连的下游接口接收到注册消息后，从上游接口转发该注册消息；

步骤204：管理网关从下游接口接收到该注册消息后，查看用户表，如果存在一个节点ID集合域值等于该注册消息负载中的节点ID集合的用户表项，则执行步骤206，否则执行步骤205；

步骤205：管理网关选择一个最小的整数，该整数不等于用户表中任何一个表项的序列号域值，然后创建一个用户表项，该用户表项的序列号域值为选择的最小整数，节点ID集合等于该注册消息负载中的节点ID集合，然后在无效接口表中创建一个无效接口表项，该无效接口表项的序列号域值等于选择的最小整数，节点ID集合域值为空集；

步骤206：结束。

图3为本发明所述的更新流程示意图。如果接入网关检测到一个节点表项的生命周期衰减为0，则执行下述更新操作：

步骤301：开始；

步骤302：接入网关从上游接口发送一个更新消息，在更新消息中，源地址为接入网关上游接口的地址，目的地址为空，负载为生命周期为0的节点表项的节点ID域值，然后接入网关删除生命周期为0的节点表项；

步骤303：管理网关从下游接口d3接收到更新消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，则执行步骤304，否则执行步骤309；

步骤304：管理网关删除节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，然后设置一个时钟T1；

步骤305：时钟T1到期后，管理网关查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的更新消息负载中的节点ID的绑定表项，则执行步骤309，否则执行步骤306；

步骤306：管理网关选择用户表项E1，所述用户表项E1的节点ID集合域值中包含接收到的更新消息负载中的节点ID，管理网关选择无效接口表项E2，所述无效接口表项E2的序列号域值等于用户表项E1的序列号域值，然后将接收到的更新消息中的节点ID加入到无效接口表项E2的节点ID集合中；

步骤307：管理网关判断无效接口表项E2的节点ID集合是否等于用户表项E1的节点ID集合，如果等于，则执行步骤308，否则执行步骤309；

步骤308：管理网关从用户表中删除用户表项E1，从无效接口表中删除无效接口表项E2；

步骤309：结束。

图4为本发明所述的与移动节点通信流程示意图。在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，节点CN1通过下述过程实现与移动节点MN1的通信：

步骤401：开始；

步骤402：节点CN1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为节点CN1自己的地址，目的地址为移动节点MN1的接口x1的地址，该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤403：管理网关MG1收到请求消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项E3，无效接口表项E3的节点ID集合包含该请求消息的目的地址的节点ID，则执行步骤404，否则执行步骤405；

步骤404：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项E4，所述用户表项E4的序列号域值等于无效接口表项E3的序列号域值，然后从用户表项E4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项E3的节点ID集合中，然后将请求消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤405：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤407，否则执行步骤406；

步骤406：管理网关MG1选择用户表项E5，所述用户表项E5的节点ID集合包含请求消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项E6，所述无效接口表项E6的序列号域值等于用户表项E5的序列号域值，然后从用户表项E5的节点ID集合中选择满足条件1的节点ID，将请求消息的目的地址的节点ID更新为满足条件1的节点ID；

条件1：该节点ID不在无效接口表项E6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤407：管理网关选择节点ID域值等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该请求消息；

步骤408：接入网关从上游接口接收到该请求消息后，查看节点表，选择节点ID等于该请求消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该请求消息；与转发该请求消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该请求消息后，从下游接口转发该请求消息；

步骤409：移动节点MN1从自己的接口u5接收到该请求消息后，从接口u5发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；

步骤410：与移动节点MN1接口u5相连的基础设备从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发响应消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发该响应消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；

步骤411：该响应消息通过互联网最终到达节点CN1，节点CN1接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤412：结束。

图5为本发明所述的与互联网节点通信流程示意图。在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，移动节点MN1通过下述过程实现与节点CN1的通信：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点MN1从自己的接口u6发送一个请求消息，该请求消息的源地址为接口u6的地址，目的地址为节点CN1的地址；

步骤503：与移动节点MN1接口u6相连的基础设备从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；该响应消息通过互联网最终到达节点CN1；

步骤504：节点CN1接收到该请求消息后，发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤505：管理网关MG1收到该响应消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项T3，无效接口表项T3的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项T4，所述用户表项T4的序列号域值等于无效接口表项T3的序列号域值，然后从用户表项T4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项T3的节点ID集合中，然后将响应消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤507：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤509，否则执行步骤508；

步骤508：管理网关MG1选择用户表项T5，所述用户表项T5的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项T6，所述无效接口表项T6的序列号域值等于用户表项T5的序列号域值，然后从用户表项T5的节点ID集合中选择满足条件2的节点ID，将该响应消息的目的地址的节点ID更新为满足条件2的节点ID；

条件2：该节点ID不在无效接口表项T6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤509：管理网关选择节点ID域值等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该响应消息；

步骤510：接入网关从上游接口接收到该响应消息后，查看节点表，选择节点ID等于该响应消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该响应消息；与转发该响应消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该响应消息后，从下游接口转发该响应消息；

步骤511：移动节点MN1从接口u7接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤512：结束。

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一种可靠的下一代网络实现方法，性能分析如下：当移动节点的接口数量增加时，数据通信延迟降低，当移动节点的接口数量减少时，数据通信延迟增加，数据通信平均延迟为1.2s。

表1仿真参数

本发明提供了一种可靠的下一代网络实现方法的思路，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 (5)

1.一种可靠的下一代网络实现方法，其特征在于，所述网络包括管理网关、接入网关、基础设备和移动节点；基础设备为直接与移动节点链路相连的设备，移动节点通过基础设备接入网络；所述网络只包含一个管理网关，管理网关包括一个上游有线接口和一组下游有线接口，上游有线接口与互联网的骨干网相连；接入网关包括一个上游有线接口和多个下游有线接口；

所述网络支持两种以上的基础设备，每个基础设备具有一个上游有线接口和一个下游无线接口；管理网关的所有上游接口和下游接口、接入网关的所有上游接口和下游接口以及所有基础设备的上游接口使用同一种协议，不同种类的基础设备的下游接口支持不同的协议；一个移动节点具有两个以上的无线接口，每个无线接口支持一种协议；

管理网关的每个下游接口与一个接入网关的上游接口相连；每个接入网关的下游接口与一个基础设备的上游接口相连；一个基础设备的下游接口与一个移动节点的接口相连，基础设备的下游接口与相连的移动节点接口支持同一种协议；

管理网关的每个接口、接入网关的每个接口以及移动节点的每个接口都配置一个IPv6地址，一个IPv6地址由网络前缀和节点ID构成，网络前缀的比特长度和节点ID的比特长度之和为128；

一个管理网关的上游接口的地址的网络前缀长度为y比特，每个下游接口的地址的网络前缀长度为y+a比特，一个管理网关的所有下游接口的地址的网络前缀都相同；

一个接入网关的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个移动节点的每个接口的地址的网络前缀长度和值都相同，网络前缀长度均为y+a比特，网络前缀值均为管理网关的下游接口的地址的网络前缀；

一个管理网关的每个接口的网络前缀均为预先设置，管理网关对于其上游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；管理网关为其每一个下游接口构建一个IPv6地址，该地址的网络前缀为预先设置的网络前缀，节点ID为该下游接口对应的MAC地址；

管理网关为其每个下游接口获取一个地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该下游接口的地址；一个接入网关从上游接口接收到来自管理网关的信标消息后，为其上游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为该上游接口的MAC地址；接入网关为其每一个下游接口构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息源地址的网络前缀，节点ID为该下游接口的MAC地址；

接入网关为每个接口配置地址后，从每个下游接口发送一个信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从上游接口接收到信标消息后，直接从下游接口转发该信标消息；移动节点从接口接收到基础设备转发的信标消息后，将该接口定义为接口x，为接口x构建一个地址，该地址的网络前缀为接收到的信标消息的源地址的网络前缀，节点ID为接口x的MAC地址；

每个接入网关保存一个节点表，每个节点表项由接口域、节点ID域和生存时间域构成；每个管理网关保存一个绑定表、一个用户表和一个无效接口表；一个绑定表项由接口域和节点ID域构成，一个用户表项由序列号域和接口集合域构成，一个无效接口表项由序列号域和接口集合域构成；

一个移动节点为每个接口配置一个地址后，从每个接口定期发送信标消息，该信标消息的源地址为该接口的地址；基础设备从下游接口接收到来自移动节点的信标消息后，直接从上游接口转发该信标消息；接入网关从下游接口d1接收到基础设备转发的信标消息后，执行下述绑定操作：

步骤101：开始；

步骤102：接入网关查看节点表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID的表项，则执行步骤106，否则执行步骤103；

步骤103：接入网关创建一个节点表项，该节点表项的接口域值为d1，节点ID域值等于接收到的信标消息的源地址的节点ID，生命周期设置为最大值，生命周期的最大值大于移动节点发送信标消息的周期；

步骤104：接入网关从上游接口发送一个绑定消息，该绑定消息中，源地址为上游接口的地址，目的地址为空，负载为接收到的信标消息的源地址；

步骤105：管理网关从下游接口d2接收到该绑定消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID的绑定表项，管理网关则将该绑定表项的接口域值更新为d2，否则管理网关创建一个绑定表项，该绑定表项的节点ID域值等于绑定消息负载中的地址的节点ID，接口域值为d2；

步骤106：结束。

2.根据权利要求1所述的一种可靠的下一代网络实现方法，其特征在于，移动节点为每个接口配置一个地址后，执行下述注册操作：

步骤201：开始；

步骤202：移动节点随机选择一个工作正常的接口，即能够发送并接收数据的接口，并从该接口发送一个注册消息，该注册消息的源地址为该接口的地址，目的地址为空，负载为自己每个接口的地址的节点ID的集合；

步骤203：基础设备从下游接口接收到该注册消息后，从上游接口转发该注册消息；接入网关从与该基础设备上游接口相连的下游接口接收到注册消息后，从上游接口转发该注册消息；

步骤204：管理网关从下游接口接收到该注册消息后，查看用户表，如果存在一个节点ID集合域值等于该注册消息负载中的节点ID集合的用户表项，则执行步骤206，否则执行步骤205；

步骤205：管理网关选择一个最小的整数，该整数不等于用户表中任何一个表项的序列号域值，然后创建一个用户表项，该用户表项的序列号域值为选择的最小整数，节点ID集合等于该注册消息负载中的节点ID集合，然后在无效接口表中创建一个无效接口表项，该无效接口表项的序列号域值等于选择的最小整数，节点ID集合域值为空集；

步骤206：结束。

3.根据权利要求2所述的一种可靠的下一代网络实现方法，其特征在于，如果接入网关检测到一个节点表项的生命周期衰减为0，则执行下述更新操作：

步骤301：开始；

步骤302：接入网关从上游接口发送一个更新消息，在更新消息中，源地址为接入网关上游接口的地址，目的地址为空，负载为生命周期为0的节点表项的节点ID域值，然后接入网关删除生命周期为0的节点表项；

步骤303：管理网关从下游接口d3接收到更新消息后，查看绑定表，如果存在一个节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，则执行步骤304，否则执行步骤309；

步骤304：管理网关删除节点ID等于更新消息负载中的节点ID且接口域值为d3的绑定表项，然后设置一个时钟T1；

步骤305：时钟T1到期后，管理网关查看绑定表，如果存在一个节点ID域值等于接收到的更新消息负载中的节点ID的绑定表项，则执行步骤309，否则执行步骤306；

步骤306：管理网关选择用户表项E1，所述用户表项E1的节点ID集合域值中包含接收到的更新消息负载中的节点ID，管理网关选择无效接口表项E2，所述无效接口表项E2的序列号域值等于用户表项E1的序列号域值，然后将接收到的更新消息中的节点ID加入到无效接口表项E2的节点ID集合中；

步骤307：管理网关判断无效接口表项E2的节点ID集合是否等于用户表项E1的节点ID集合，如果等于，则执行步骤308，否则执行步骤309；

步骤308：管理网关从用户表中删除用户表项E1，从无效接口表中删除无效接口表项E2；

步骤309：结束。

4.根据权利要求1所述的一种可靠的下一代网络实现方法，其特征在于，在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，节点CN1通过下述过程实现与移动节点MN1的通信：

步骤401：开始；

步骤402：节点CN1发送一个请求消息，该请求消息的源地址为节点CN1自己的地址，目的地址为移动节点MN1的接口x1的地址，该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤403：管理网关MG1收到请求消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项E3，无效接口表项E3的节点ID集合包含该请求消息的目的地址的节点ID，则执行步骤404，否则执行步骤405；

步骤404：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项E4，所述用户表项E4的序列号域值等于无效接口表项E3的序列号域值，然后从用户表项E4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项E3的节点ID集合中，然后将请求消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤405：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤407，否则执行步骤406；

步骤406：管理网关MG1选择用户表项E5，所述用户表项E5的节点ID集合包含请求消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项E6，所述无效接口表项E6的序列号域值等于用户表项E5的序列号域值，然后从用户表项E5的节点ID集合中选择满足条件1的节点ID，将请求消息的目的地址的节点ID更新为满足条件1的节点ID；

条件1：该节点ID不在无效接口表项E6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤407：管理网关选择节点ID域值等于请求消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该请求消息；

步骤408：接入网关从上游接口接收到该请求消息后，查看节点表，选择节点ID等于该请求消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该请求消息；与转发该请求消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该请求消息后，从下游接口转发该请求消息；

步骤409：移动节点MN1从自己的接口u5接收到该请求消息后，从接口u5发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；

步骤410：与移动节点MN1接口u5相连的基础设备从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发响应消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；与转发该响应消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该响应消息后，从上游接口转发该响应消息；

步骤411：该响应消息通过互联网最终到达节点CN1，节点CN1接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤412：结束。

5.根据权利要求1所述的一种可靠的下一代网络实现方法，其特征在于，在节点CN1为互联网节点，移动节点MN1所在的网络的管理网关为MG1的条件下，移动节点MN1通过下述过程实现与节点CN1的通信：

步骤501：开始；

步骤502：移动节点MN1从自己的接口u6发送一个请求消息，该请求消息的源地址为接口u6的地址，目的地址为节点CN1的地址；

步骤503：与移动节点MN1接口u6相连的基础设备从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的接入网关从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；与转发该请求消息的上游接口相连的管理网关MG1从下游接口接收到该请求消息后，从上游接口转发该请求消息；该响应消息通过互联网最终到达节点CN1；

步骤504：节点CN1接收到该请求消息后，发送一个响应消息，该响应消息的源地址为接收到的请求消息的目的地址，该响应消息的目的地址为接收到的请求消息的源地址，负载为响应数据；该请求消息通过互联网最后到达管理网关MG1；

步骤505：管理网关MG1收到该响应消息后，查看无效接口表，如果存在一个无效接口表项T3，无效接口表项T3的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，则执行步骤506，否则执行步骤507；

步骤506：管理网关MG1查看用户表，选择用户表项T4，所述用户表项T4的序列号域值等于无效接口表项T3的序列号域值，然后从用户表项T4的节点ID集合中选取一个节点ID，该节点ID不在无效接口表项T3的节点ID集合中，然后将响应消息的目的地址的节点ID更新为选中的节点ID；

步骤507：管理网关MG1查看绑定表，如果存在一个接口ID等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，则执行步骤509，否则执行步骤508；

步骤508：管理网关MG1选择用户表项T5，所述用户表项T5的节点ID集合包含该响应消息的目的地址的节点ID，选择无效接口表项T6，所述无效接口表项T6的序列号域值等于用户表项T5的序列号域值，然后从用户表项T5的节点ID集合中选择满足条件2的节点ID，将该响应消息的目的地址的节点ID更新为满足条件2的节点ID；

条件2：该节点ID不在无效接口表项T6的节点ID集合中，并且存在节点ID域值等于该节点ID的绑定表项；

步骤509：管理网关选择节点ID域值等于该响应消息的目的地址的节点ID的绑定表项，然后从该绑定表项的接口域值发送该响应消息；

步骤510：接入网关从上游接口接收到该响应消息后，查看节点表，选择节点ID等于该响应消息目的地址的节点ID的节点表项，从该节点表项的接口域值转发该响应消息；与转发该响应消息的下游接口相连的基础设备从上游接口接收到该响应消息后，从下游接口转发该响应消息；

步骤511：移动节点MN1从接口u7接收到该响应消息后，保存响应消息中的响应数据；

步骤512：结束。