1.一种基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，6LoWPAN无线传感器网络包含两类传感器节点，全功能节点和部分功能节点；所述6LoWPAN无线传感网络由一个以上子网组成，每个子网包括一个网关、一个以上全功能节点，以及一个以上部分功能节点；其中网关为连接子网与IPv6网络中的接入路由器，网关与全功能节点是固定节点，具有路由转发功能，部分功能节点为移动节点，不具有路由转发功能；

一个子网内的网关和所有全功能节点构建成路由骨干网，拓扑结构为树状，称为子网树，树根节点为网关；部分功能节点通过路由骨干网与IPv6互联网进行通信；与部分功能节点直接通信的路由骨干网中的全功能节点称作该部分功能节点的关联节点，同一时刻，一个部分功能节点只有一个关联节点；

部分功能节点由家乡地址唯一标识，在部分功能节点移动过程中家乡地址保持不变；

网关与传感器节点的IPv6地址由两部分组成：第一部分是子网ID，它是全局路由前缀，一个子网中网关和所有全功能节点以及从该子网获取地址的部分功能节点的子网ID都相同；第二部分是节点ID，节点ID唯一标识子网中的一个传感器节点；网关的IPv6地址预先设置且节点ID为0；

网关、全功能节点和部分功能节点在一跳范围内定期广播信标帧，网关和全功能节点广播的信标帧负载为工作信道以及在子网树的深度值；

一个全功能节点最多可拥有K个子节点，所有子节点都是全功能节点，每个子节点对应一条地址分配记录，每条地址分配记录包括两个域：子节点值k和子节点分配状态，其中

1≤k≤K，子节点分配状态包括已分配和未分配两种状态。

2.根据权利要求1所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，全功能节点加入6LoWPAN无线传感器网络后，扫描所有信道并接收邻居网关或者邻居全功能节点广播的信标帧，选择从深度值最小的邻居网关或者邻居全功能节点获取地址；全功能节点Y从邻居全功能节点X获取IPv6地址的过程为：步骤101：开始；

步骤102：全功能节点Y向邻居全功能节点X发送地址请求消息；

步骤103：邻居全功能节点X收到地址请求消息后，选择最小未分配子节点值对应的地址分配记录，向全功能节点Y返回一个地址响应消息，消息负载为对应地址分配记录的子节点值k，同时将对应地址分配记录的子节点分配状态标识为已分配状态；

步骤104：全功能节点Y收到地址响应消息后，根据公式(1)获取节点ID，其中，x为全功能节点X的节点ID，y为全功能节点Y的节点ID，然后将节点ID与全功能节点X的子网ID相结合获取自己的地址；

y=K·x+k (1)

步骤105：全功能节点Y将邻居全功能节点X标记为自己的父节点并采用父节点的信道进行通信；

步骤106：结束；

子网内的所有全功能节点通过上述过程获取IPv6地址，完成路由骨干网构建。

3.根据权利要求2所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，部分功能节点Z加入6LoWPAN无线传感器网络后，扫描所有的信道并接收邻居网关或者邻居全功能节点广播的信标帧，选择从深度值最小的邻居网关或者邻居全功能节点Y获取地址；部分功能节点Z从邻居全功能节点Y获取IPv6地址的过程为：步骤201：开始；

步骤202：部分功能节点Z向邻居全功能节点Y发送地址请求消息；

步骤203：邻居全功能节点Y收到地址请求消息后，选择最小未分配子节点值对应的记录，向部分功能节点Z返回一个地址响应消息，消息负载为对应地址分配记录的子节点值k，同时将对应地址分配记录的子节点分配状态标识为已分配状态；

步骤204：部分功能节点Z收到地址响应消息后，根据公式(1)获取节点ID，其中，x为全功能节点Y的节点ID，y为部分功能节点Z的节点ID，然后将节点ID与全功能节点Y的子网ID相结合获取自己的地址；

步骤205：部分功能节点Z将全功能节点Y标记为关联节点；

步骤206：结束。

4.根据权利要求2所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，全功能节点获取IPv6地址后，扫描所有信道接收邻居全功能节点的信标帧，从而获取邻居全功能节点的工作信道，以及邻居全功能节点的相对位置。

5.根据权利要求3所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，当部分功能节点与IPv6节点进行通信时，数据包通过部分功能节点的关联节点所在的子网树首先到达子网的网关，然后由网关记录下部分功能节点与其关联节点的关联关系并将数据包按照IPv6路由方式路由到目的IPv6节点。

6.根据权利要求1所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，如果部分功能节点X1的关联节点为全功能节点Y1，当全功能节点Y1检测到部分功能X1即将离开自己的通信范围时，全功能节点Y1选择与部分功能节点X1距离最近的全功能节点Y2作为部分功能节点X1的下一个关联节点；

如果全功能节点Y1与全功能节点Y2在同一个子网内且子网的网关为G，那么全功能节点Y1进行如下移动切换操作：步骤301：开始；

步骤302：全功能节点Y1分别向部分功能节点X1和网关G发送切换消息，发送给网关G的切换消息负载内容为部分功能节点X1的IPv6地址以及全功能节点Y2的IPv6地址，发送给部分功能节点X1的消息负载内容为节点Y2的工作信道；

步骤303：网关G收到切换消息后，将部分功能节点X1的关联节点更新为全功能节点Y2，并向全功能节点Y1返回切换确认消息；

步骤304：部分功能节点X收到全功能节点Y1的切换消息后，直接采用全功能节点Y2的工作信道实现与全功能节点Y2的链路切换，并将全功能节点Y2作为新的关联节点；

步骤305：全功能节点Y1收到切换确认消息后，将目的地址为部分功能节点X1的消息路由至全功能节点Y2，然后全功能节点Y2将数据消息转发给部分功能节点X1；

步骤306：结束。

7.根据权利要求6所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，部分功能节点X1与IPv6节点通信过程中，如果部分功能节点X1的关联节点从全功能节点Y1变为全功能节点Y2，那么通信过程为：步骤401：开始；

步骤402：目的地址为部分功能节点X1的数据包首先到达与目的部分功能节点X1所在子网连接的网关G；

步骤403：网关G用MAC头部和Mesh头部对数据包进行封装，其中Mesh头部中的目的地址设置为部分功能节点X1的当前关联节点Y1的节点ID，最终地址设置为部分功能节点X1的节点ID，然后通过子网树将数据帧路由到当前关联节点Y1；

步骤404：关联节点Y1将数据帧转发到部分功能节点X1；

步骤405：部分功能节点X1的关联节点变为关联节点Y2，部分功能节点X1将响应数据封装为响应数据帧，其中Mesh头部中的目的地址设置为网关G的节点ID，最终地址设置为

0，然后将数据帧发送给当前关联节点Y2；

步骤406：关联节点Y2根据子网树将数据帧路由到网关G，网关G将数据帧中的响应信息封装为IPv6数据包，将IPv6数据包发送到IPv6网络上，最终该数据包按照IPv6路由方式到达目的IPv6节点；

步骤407：结束。

8.根据权利要求1所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，如果部分功能节点X1的关联节点为全功能节点Y1，当全功能节点Y1检测到部分功能节点X1即将离开自己的通信范围时，全功能节点Y1选择与部分功能节点X1距离最近的全功能节点Y2作为部分功能节点X1的下一个关联节点；

如果全功能节点Y1与全功能节点Y2属于不同的子网，全功能节点Y1所在子网的网关为G1，全功能节点Y2所在子网的网关为G2，那么全功能节点Y1进行如下移动切换操作：步骤501：开始；

步骤502：全功能节点Y1分别向部分功能节点X1和全功能节点Y2发送切换消息，发送给全功能节点Y2的消息负载内容为部分功能节点X1的IPv6地址，发送给部分功能节点X1的消息负载内容为全功能节点Y2的工作信道；

步骤503：部分功能节点X1收到全功能节点Y1的切换消息后，直接采用全功能节点Y2的工作信道实现与全功能节点Y2的链路切换，并将全功能节点Y2作为新的关联节点；

步骤504：全功能节点Y2收到切换消息后，通过全功能节点Y1的IPv6地址判定全功能节点Y1属于不同的子网，全功能节点Y2向所在子网的网关G2发送切换消息，消息负载为部分功能节点X1的地址；

步骤505：网关G2收到切换消息后，建立部分功能节点X1与全功能节点Y2的关联关系，同时向部分功能节点X1获取地址的子网的网关HG发送切换消息；

步骤506：网关HG收到切换消息后，将与部分功能节点X1关联的网关从网关G1更新为网关G2，并向网关G2返回切换确认消息，网关G2收到切换确认消息后，向全功能节点Y2返回切换确认消息，全功能节点Y2收到切换确认消息后，将切换确认消息转发给全功能节点Y1；

步骤507：全功能节点Y1收到切换确认消息后，将目的地址为部分功能节点X1的消息路由至全功能节点Y2，然后全功能节点Y2再将数据消息转发给部分功能节点X1；

步骤508：结束。

9.根据权利要求8所述的基于跨层的6LoWPAN无线传感器网络通信方法，其特征在于，在移动切换过程中，部分功能节点X1与IPv6节点N的通信过程为：步骤601：开始；

步骤602：目的地址为部分功能节点X1的数据包首先到达部分功能节点X1获取地址所在子网的网关HG；

步骤603：网关HG根据部分功能节点X1的关联关系，将数据包路由到部分功能节点X1所在子网的网关G1；

步骤604：网关G1用MAC头部和Mesh头部对数据包进行封装，其中Mesh头部中的目的地址设置为部分功能节点X1的关联节点Y1的节点ID，最终地址设置为部分功能节点X1的IPv6地址的节点ID，然后通过子网树将数据帧路由到关联节点Y1；

步骤605：关联节点Y1将数据发送到部分功能节点X1；

步骤606：部分功能节点X1的关联节点变为关联节点Y2，部分功能节点X1将响应信息封装为响应数据帧，其中Mesh头部中的目的地址设置为网关G2的节点ID，最终地址设置为

0，然后将数据帧发送给当前的关联节点Y2；

步骤607：关联节点Y2根据子网树将数据帧路由到网关G2，然后网关G2将数据帧中的响应数据封装为IPv6数据包，将其发送到IPv6网络上，最终此数据包按照IPv6路由方式到达IPv6节点N；

步骤608：结束。