YD T 2637.2-2013 自组织网络支持应急通信 第2部分 初始化、准入和恢复机制.pdf

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1、 ICS 33.030 M21 YD 中华人民共和国通信行业标准YD厅2637.2-2013自组织网络支持应急通信第2部分:初始化、准入和恢复机制Ad hoc networks for emergency communications Part 2: initialization, access and recovery mechanism 2013-10-17发布2014-01-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布YD厅2637.2-2013目次前言. . . . . . . . . . . .11 1 范围. . 2 规范性引用文件.3 术语、定义、缩略语和符号3.1 术语和定义. .

2、 . 3.2 缩略语. . . . . . .2 3.3 符号. . . . . . .2 4综述. . . . .3 5 自组织网络初始化机制5.1 综述. . 5.2 管理节点初始化机制. . . . .4 5.3 簇头初始化机制. . .4 5.4普通节点初始化机制. . . . .4 6 自组织网络准入机制. 6.1 综述. . . . . . 6.2 链路验证. . . 6.3 身份认证. . . .6 6.4 节点链路验证和身份认证状态图. . . . . 7 中断恢复机制. . . . . . . .7 7.1 综述. . .7 7.2 管理节点中断恢复机制. . . . . 7

3、.3 簇头中断恢复机制. . . . . .7 7.4 普通节点中断恢复机制. . . 8 组网过程. . . . . . .7 8.1 综述. . . . .7 8.2 自组织网络初始化. . .7 8.3 簇头入网过程. 8.4 普通节点入网过程. 8.5 网络同步. 附录A(资料性附录节点入网过程. . . . .9 YD厅2637.2-2013E 前昌自组织网络支持应急通信分为5个部分z一一第1部分z业务要求:一一第2部分z初始化、准入和恢复机制:一一第3部分z节点要求:一一第4部分z组网安全要求:一一第5部分z与现有网络的互联互通要求。本部分为第2部分。本部分按照GB厅1.1-200

4、9给出的规则起草。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位z北京邮电大学、工业和信息化部电信研究院。本部分起草人z魏更字、王志召、刘捕、吴世竞、杨海涛。YD厅2637.2-2013自组织网络支持应急通信第2部分:初始化、准入和恢复机制1 范围本部分规定了支持应急通信的自组织网络(AdHoc Network)的初始化机制、准入机制和恢复机制，以及自组织网络的组网过程。初始化机制包括管理节点初始化机制、簇头初始化机制和普通节点初始化机制:准入机制包括链路验证和身份认证:恢复机制包括管理节点中断恢复机制，簇头中断恢复机制和普通节点中断恢复机制。本部分适用于采用无线局域网(IEEE802.

5、1 1 aIb/r)nJs)和无线城域网(IEEE802.1 6 a/d/m)技术进行组网的支持应急通信的自组织网络。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单适用于本文件。GB 15629.11-2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分z无线局域网媒体访问控制和物理层规范YD厅2637.4吃013自组织网络支持应急通信第4部分z组网安全要求3 术语、定义、缩暗语和符号3.1 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1 自组织网络Ad Hoc

6、 Network 支持Adboc组网模式的无线区域网络，这类网络是不需要依靠现有固定网络基础设施，快速展开使用的网络。它是由一组带有无线收发装置的可移动终端节点组成的无中心网络，是可以不依赖人为操作自组织、自愈合的网络。网络中的各个节点相互协作完成信息交换，实现信息和服务共亭。3.1.2 节点Node 网络通信终端。在自组织网络中，通信终端可以为各种便携通信设备，如传感器节点、手机、PC、其他手持通信设备等。在自组织网络中，一个节点可以作为管理节点、簇头或普通节点。节点涉及到的功能包括E管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。自组织网络中的节点应兼有产生数据的终端功

7、能和转发数据的路由功能。3.1.3 簇Cluster在自组织网络中，按照一定规则将网络中的节点进行分组后每组节点的统称。3.1 .4 YD厅2637.2-2013簇头ClusterHead 自组织网络中的每个簇中连接簇中的其他成员，对其他成员节点传输的数据进行整合的节点。簇头相对于簇中的其他成员，应该具有较强的性能和处理能力。簇头涉及的功能包括E授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。簇头不能频繁的退出和加入网络，簇头应该具有较高的稳定性。3.1.5 独立基本服务组Independent Basic Service Set(IBSS) 自组织网络(Adhoc Network)是独立基本

8、服务组的俗称，在标准中两者指代的含义可以相互替换。3.1.6 管理节点ManagementNode 自组织网络中权限最高、功能最多的节点，应在组网之初人为设定。具有管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。3.1.7 普通节点Ordinary Node 普通节点支持数据的传输和转发，每个普通节点都应具有簇头的功能，在适当的时候可以触发，上升为簇头。3.1.8 协调功能Coordination Function 确定工作在基本服务组内的站点何时利用无线媒体(WM)接收发送协议数据单元(PDU)的逻辑功能。3.1.9 无线媒体WirelessMedium (WM) 用于在

9、自组织网络的节点之间实现传送协议数据单元(PDU)的媒体。3.1.10 独立基本服务组标识Independent Basic Service Set Identification (旧SSID)自组织网络的标识，用于区分不同的自组织网络.每个节点属于一个自组织网络，不同自组织网络的节点之间不能相互直接通信。mSSID由管理节点在启动一个自组织网络时设定。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件.mss Independent Basic Service Set mSSID Independent Basic Service Set ldentification MAC Media Access Co

10、ntrol PDU Protocol Data Unit TSF Timing Synchronization Function WM Wireless Medium 3.3 符号下列符号适用于本文件。独立基本服务组独立基本服务组标识介质访问控制协议数据单元定时同步功能无线媒体Ts 自组织网络基本稳定前管理节点，簇头及普通节点广播周期引自组织网络基本稳定后管理节点，簇头及普通节点广播周期2 YD汀2637.2-20134 综述在同一个自组织网络的所有节点应该全部处于相互的无线覆盖范围，节点之间的通信通过无线信道进行，不能直接通信时经由其他节点中继。本部分为自组织网络设定初始化、准入和恢复机制。

11、其中初始化机制包括管理节点初始化机制、簇头初始化机制以及普通节点初始化机制:准入机制包括对请求加入自组织网络的节点的链路验证和身份认证机制:中断恢复机制包括管理节点中断恢复机制、簇头中断恢复机制和普通节点中断恢复机制。自组织网络节点之实现通信之前，需要使用初始化和准入机制完成自组织网络组建。在出现节点故障时，应根据出现故障的节点的级别普通节点、管理节点或簇头来选择相应的中断恢复机制。自组织网络组建过程对初始化、准入和恢复机制调用的整体流程如图1所示。5 自组织网络初始化机制5.1 综述Y 固1整体流程本章节为自组织网络设定一个初始化流程.在组织网络初始化过程中，应首先完成管理节点的初始化。管理

12、节点初始化，包括自组织网络IBSSID的生成，功能开启。管理节点初始化完成后作为网络的发起节点，对簇头的入网和退网进行管理。其次，应对允许加入网络的簇头进行初始化。簇头初始化，3 YD厅2637.2-2013包括mSSID同步，功能开启，设定组网两阶段时间.簇头初始化完成，普通节点选择合适的簇头成为簇内的成员，加入到自组织网络中，并完成初始化，普通节点的初始化包括mSSID同步，功能开启，设定组网两阶段时间。5.2 管理节点初始化机制5.2.1 自组织网络旧SSID生成管理节点启动一个自组织网络时，首先应生成网络mSSID0 mSSID应为一个单个的符合GB15629.11-2003规定的MA

13、C地址，该地址中前两位分别置为01，剩余的46比特应是一个选定的数字。本部分规定的自组织网络使用的MAC帧格式应符合GB15629.11-2003的规定。5.2.2功能开启管理节点开启管理功能、发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。5.2.3广播网络旧SSID管理节点定期发送信标帧。信标帧中包含mSSID字段，mSSID是该自组织网络的网络名。5.2.4设定两阶段广播周期管理节点设定网络mSSID，发起一个自组织网络后，应设定两阶段广播周期。在网络基本稳定之前，簇头每隔一个周期Ts广播网络mSSID;自组织网络基本稳定后，簇头每隔一个周期R广播网络mSSID，并且几，1j.

14、自组织网络自发起至基本稳定的持续时间一般时间不应超过30min.Ts和罚的时间可根据网络规模设定。5.3簇头初始化机制5.3.1 IBSSID同步簇头节点经链路验证、身份认证，允许加入自组织网络后，簇头节点将收到的同名网络的信标帧中mSSID作为自己的mSSID，完成mSSID的同步。5.3.2功能开启簇头开启授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能。5.3.3 广播网络IBSSID簇头节点加入自组织网络后定期发送信标帧。信标帧中包含mSSID字段，mSSID是该自组织网络的网络名。5.3.4 设定两阶段广播周期在簇头加入自组织网络后，应设定两阶段广播周期。在自组织网络基本稳定之前，簇头

15、每隔一个周期丑广播网络mSSID;自组织网络基本稳定后，簇头每隔一个周期贝广播网络mSSID，并且Ts罚。自组织网络自发起至基本稳定的持续时间一般时间不应超过3伽in.Ts和罚的时间可根据网络规模设定。5.4 普通节点初始化机制5.4.1 IBSSID同步普通节点经链路验证、身份认证加入自组织网络后，普通节点将收到同名网络的信标帧的mSSID作为自己的mSSID，完成mSSID的同步。5.4.2 功能开启普通节点开启迪信功能.5.4.3广播网络旧SSID4 YD厅2637.2-2013普通节点加入自组织网络后定期发送信标帧。信标帧中包含mSSID字段，IBSSID是该自组织网络的网络名。5.4

16、.4 设定两阶段广播周期普通节点加入自组织网络后，应设定两阶段广播网络mSSID消息的周期。普通节点的两阶段广播周期应与簇头的两阶段广播周期一致。在自组织网络基本稳定之前，普通节点每隔一个周期刊播网络mSSID;自组织网络基本稳定后，普通节点每隔一个周期R广播网络mSSID，并且几几自组织网络自发起至基本稳定的持续时间一般时间不应超过30min.Ta和R的时间可根据网络规模设定。6 自组织网络准入机制6.1 综述自组织网络管理节点初始化完成之后，簇头节点申请加入网络，允许加入网络的簇头完成初始化。接着普通节点可以选择合适的簇头，申请加入网络，允许加入网络的普通节点完成初始化。在自组织网络中，通

17、过使用本章节规定的准入机制对申请加入网络的簇头和普通节点进行身份认证。本章节为自组织网络设定一个准入机制，该准入机制包括链路验证和身份认证。6.2链路验证6.2.1 链路验证说明链路验证采用开放系统链路验证。在开放系统中，任何一个节点均可以取得链路验证。本部分要求相互接受的、成功的链路验证。链路验证过程由两步构成z第一步为链路验证请求，第二步为链路验证响应.如果响应为成功，则节点之间得到相互链路验证。6.2.2 解除链路验证解除链路验证用于终止现有的链路验证.解除链路验证服务可由任何己链路验证方调用。它不是一种请求，而是通告。解除链路验证不应被任何一方拒绝。6.2.3 支持链路验证的消息信息内

18、容当一个节点同另一个节点进行链路验证时，链路验证服务引发一个用于交换的链路验证管理帧。链路验证算法在管理帧体中进行标识。a)链路验证(序列的第一帧一一消息类型z管理。一一消息子类型z链路验证。一一信息项E1)链路验证算法标识:2)节点身份声明:3)链路验证过程序列号:一一消息方向z序列的第一帧总是从节点1到节点2.b)链路验证(序列的最后一帧)一一消息类型z管理.一一消息子类型z链路验证。一言息项z5 YD厅2637.2-20131)链路验证算法标识:2)链路验证过程序列号E3)请求链路验证的结果，值为success缸1(成功或飞nsucc臼sful(不成功。一一消息方向E从节点2到节点106

19、.2.4 支持解除链路验证的消息信息内窑一个节点要使一个激活的链路验证无效，需要发送如下消息z一一消息类型z管理.一一一消息子类型E解除链路验证.一一信息项za)正被解除链路验证的节点的IEEE地址:b)目前已与节点建立链路验证的节点的IEEE地址Ec)当一个节点解除目前所有己链路验证节点的链路验证时，它是一个广播地址.一一消息方向z从节点到节点。6.3 身份认证身份认证用于对申请加入自组织网络的节点进行身份确认。身份认证成功的节点允许加入网络，否则不允许加入网络.身份认证应按YD厅2637.4-2013的5.1中对身份认证的规定。6.4节点链路验证和身份认证状态圄节点链路验证状态和身份认证状

20、态如图2所示。解除链路验证通告刷刷刷用烟刽密撒锺联部键因甜甜翩翩节点链路状奋和身份认证状态固26 YD厅2637.2-20137 中断恢复机制7.1 综述中断是指在两个节点间通信时，某一个节点在规定时间T内没有收到对方节点的应答消息，至此认为这两个节点间的通信中断。在自组织网络中由于没有固定的通信链路，节点是可以移动的，所以保留通信路由表的意义也是有限的，因此，通信中的终端应在通信机制中采取措施，即在没有收到对方节点应答消息时，自动重发请求或自动重传上次传输的内容.管理系统应能对网络的各个部分进行持续或间断的测试、观察和监测，及时发现故障或性能的降低。不同故障应被分级，不同的故障原因对应不同的

21、告警信息，通过指示灯和告警信号指示设备故障。故障事件恢复后，管理系统的相应告警信息应能自动解除。系统从故障中恢复后，已经建立的连接或路由应保持，用户仍能正常通信，不需在管理系统上重新进行配置。应具备告警统计功能，管理系统告警统计列表应可根据故障类型、故障严重程度、故障原因、时间段进行分级处理。应能按照不同等级、不同时间段和不同告警原因等方式对告警统计进行过滤。若管理系统自身发生故障，在故障恢复后应能自动与系统实现状态同步。应支持数据的备份功能。7.2 管理节点中断恢复机制管理节点是自组织网络的发起节点，应该具有很强的处理能力和稳定性。管理节点的故障将对整个自组织网络产生极大的影响.为了尽量减少

22、管理节点退网的影响，在组网初应做好双机备份。管理节点在有簇头节点接入自组织网络后，指定一个簇头节点作为备份管理节点，并与该簇头进行数据的实时同步。当管理节点停机后，备份管理节点升级为管理节点，能作为自组织网络的管理节点继续工作，防止网络的中断。7.3 簇头中断恢复机制自组织网络中的每个簇中连接簇中的其他成员，对其他成员节点传输的数据进行整合的节点。簇头应该具有较强的处理能力和稳定性。为了尽量减少因簇头发生故障追网产生影响，由管理节点重新指定簇头节点，由新指定的簇头节点接管发生故障的簇头节点的功能。7.4 普通节点中断恢复机制普通节点发生退网，并且需要重新接入网络，可以在收到含有与原有网络相同的

23、mSSID消息后，重新请求加入网络。8组网过程8.1 综述本章节为自组织网络设定一个组网流程.自组织网络在组网过程中需要经过管理节点初始化、簇头入网、普通节点入网。8.2 自组织网络初始化7 YD厅2637.2-2013自组织网络初始化由管理节点初始化完成，通过使用本部分规定的自组织网络管理节点初始化机制完成管理节点的初始化，设定网络的mSSID.管理节点定期广播包含网络mSSID的消息。管理节点初始化机制见5.2节。8.3簇头入网过程请求入网的簇头收到管理节点发送的网络mSSID消息后，请求加入网络。簇头与管理节点进行链路验证后，需要由管理节点进行身份认证。若身份认证成功，簇头加入网络，并完

24、成簇头初始化，广播包含网络mSSID的消息。簇头初始化机制见5.3节。簇头入网过程的详细步骤参见附录A.1.8.4普通节点入网过程普通节点受到广播的mSSID消息后，可选择信号强度较强的节点可以为簇头或其他已经入网的普通节点七请求加入网络.普通节点经过链路验证，并由簇头进行身份认证。若身份认证成功，普通节点加入网络，并完成普通节点初始化，广播包含网络mSSID的消息.普通节点初始化机制见5.4节。普通节点入网过程的详细步骤参见附录A.2.8.5 网络同步8.5.1 基本方法在自组织网络中，所有节点应与一个公共时钟同步。定时同步功能(TSF)使同一个自组织网络内的所有节点的定时器保持同步。所有的

25、节点均应维护一个本地的TSF定时器。自组织网络中的定时同步功能(TS凹，使用GB15629.11.2003的11.1.1.2规定的定时同步功能(TSF)。8.5.2维持同步自组织网络中维持同步应使用GB15629.11-2003的11.1.2规定的维持同步方式。8.5.3获取同步自组织网络中获取同步应使用GB15629.11-2003的11.1.3规定的维持同步方式。8 YD厅2637.2-2013附录A(资料性附录节点入网过程 . A.1 簇头入网过程簇头入网的详细过程描述如下za)管理节点初始化，管理节点在组网之初运行发起功能，管理节点每隔一个周期Ts广播包含网络mSSID的消息，等待入网

26、请求信息。b)请求入网的簇头收到管理节点广播的网络mSSID消息，请求与管理节点进行链路验证。c)簇头取得链路验证后，管理节点需要对簇头进行身份认证，允许或拒绝请求节点加入网络。如果允许其加入网络，则簇头进行mSSID同步，将收到mSSID作为自己的mSSID。启动簇头的发起功能、授权认证功能、通信功能、节点入网和退网管理功能，管理节点统计己授权入网的簇头节点的数目。d)之后请求入网的簇头节点重复上述b)、c)步骤的操作。e)在网络节点实现对等通信后，管理节点仍每隔一个周期Tl广播一次包含网络mSSID的消息，以保证新节点能够继续申请加入网络。上述簇头入网过程如图A.l所示。步能同功m肤m阳行

27、头进簇h头动簇肩圄A.1簇头入网过程A.2 普通节点入网过程普通节点入网的详细过程描述如下za)簇头入网后，开启授权认证功能、通信功能、节点入网和迫网管理功能。簇头及已经入网的普通节点每隔一个周期Ts广播一次包含网络mSSID的消息，等待新节点的入网请求信息。b)新节点收到网络mSSID信息后，请求与直接通信节点进行链路验证。c)新节点取得链路验证后，簇头对新节点进行身份认证，允许或拒绝接入请求节点接入网络。如果允许其接入，则开启节点的通信功能。9 YD厅2637.2-2013d)新入网的节点进行mSSID同步，将收到的mSSID设置为自己的mSSID，同时定期广播包含网络mSSID的消息。此

28、时该节点应能产生数据和转发数据。e)之后请求入网的新节点重复b)、c)、d)步骤。D在网络节点实现对等通信后，已经入网的簇头及普通节点仍每隔一个周期R广播一次包含网络mss囚的消息，以保证新节点能够继续申请加入网络。g)上述普通节点入网过程如图A.2所示.囡A.2普通节点入网迫程10 的FONIN.hgNKO中华人民共和国通信行业标准自组织网络支持应急通信第2部分z初始化、准入和恢复机制m厅2637.2-2013串人民邮电出版社出版发行北京市丰台区成寿寺路11号邮电出版大厦邮政编码:100064 宝隆元(北京)印刷技术有限公司印刷版权所有不得翻印2014年2月第1版2014年2月北京第1次印刷* 开本:880 x 1230 1116 印张:1 字数:25千字15115 .430 定价:10元本书拥有印装质量问题，请与本社联系电话I(010)81055492