CN102065511A - 跨网格网络通信方法及网格节点设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种跨网格网络通信方法及网格节点设备，其中方法包括：中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络；所述中间网格节点代理所述第二网格网络中的全部节点；所述第一网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第二网格网络发送报文。本发明采用中间MP同时接入多个网格网络，借助该中间MP的代理作用实现了报文在跨网格网络之间的转发，不再需要以太网有线网络的中转，减少了中间经过网络设备的数量，从而简化了网络的拓扑，优化了网络速度。

Description

跨网格网络通信方法及网格节点设备

技术领域

本发明涉及一种跨网格网络通信方法及网格节点设备，属于无线网格(Mesh)网络技术领域。

背景技术

无线网格技术是一种基于IP协议的无线宽带接入技术，能够支持多点对多点的网状结构，具有自组网、自修复、多跳级联等优点，是一种高可靠、广覆盖的无线局域网(Wireless Local Area Network，简称：WLAN)网络技术。

如图1所示，现有无线网格网络利用无线连接替代有线连接，通过网格节点(Mesh Point，简称：MP)将多个接入节点(Access Point，简称：AP)连接起来，并最终通过一个端口(portal)节点接入以太网有线网络，从而构成一个WLAN网络。这种网络结构中，只有一个AP接入有线网络，其他AP之间采用无线互联，只有作为出口的AP依赖于有线网络，同时AP可以快速的加入，保证网络可以快速的扩容，当其中一个AP离开后，其他AP可以快速的再次生成一个网状的网络，以保证网络的高可用性。

现有网格网络中的一个节点设备可以同时承担多种功能，例如，MPP是指同时具有MP功能与端口(Portal)功能的节点；MAP是指同时具有AP功能与MP功能的节点。

现有技术中至少存在如下问题：

如图2所示，多个现有无线网格网络仅通过以太网有线网络连通，因此位于两个不同网格网络中的移动台(STA)之间的通信就需要经过多跳无线的网格路由，以及多跳的有线路由才能够到达。其中，移动台是指用户接入无线网络的终端设备，可以是电脑、手机等。

例如在图2中，假设网格1的STA4要与网格2的STA4进行通信，如图2中的实线箭头所示，需要经过如下流程：网格1的MAP2作为代理，之后路由将报文经过网格1的MAP1转发到网格1的MPP，再从以太网有线网络中转发到网格2的MPP，再通过网格2的MP转发到网格2的MAP2，最后到达网格2的STA4上。

由上例可见，来自于网格1的STA4的报文经过了多跳无线网格路由及多跳有线路由够到了网格2中的STA4，如果遇到一个非常复杂的网格网络，中间经历的跳数将会更多，因此极大的影响了网络性能。

发明内容

本发明提供一种跨网格网络通信方法及网格节点设备，用以实现多个网格网络之间的无线转发，以提高网络性能。

本发明一方面提供一种跨网格网络通信方法，其中包括：

中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络；

所述中间网格节点代理所述第二网格网络中的全部节点；

所述第一网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第二网格网络发送报文。

本发明另一方面提供一种网格节点设备，其中包括：

至少两套无线收发装置，用于分别接入第一网格网络及第二网格网络；

第一代理模块，用于代理所述第二网格网络中的全部节点，使所述第一网格网络通过所述第一代理模块的代理向所述第二网格网络发送报文。

本发明采用中间MP同时接入多个网格网络，借助该中间MP的代理作用实现了报文在跨网格网络之间的转发，不再需要以太网有线网络的中转，减少了中间经过网络设备的数量，从而简化了网络的拓扑，优化了网络速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有无线网格网络的结构示意图；

图2为多个现有无线网格网络的连接结构示意图；

图3本发明所述跨网格网络通信方法实施例一的流程图；

图4A～4D为图3所示方法的分步网络结构示意图；

图5为图3所示方法中步骤120的可选流程图；

图6为图3所示方法中步骤130的可选流程图；

图7本发明所述跨网格网络通信方法实施例二的流程图；

图8为图7所示方法中步骤220的可选流程图；

图9为图7所示方法中步骤230的可选流程图；

图10为本发明所述网格节点设备实施例的结构示意图；

图11为图10所示第一代理模块12的可选结构示意图；

图12为图10所示第二代理模块13的可选结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3本发明所述跨网格网络通信方法实施例一的流程图，包括如下步骤：

步骤110，中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络。

其中，所述第一网格网络及第二网格网络是通过以太网有线网络连接的不同的网格网络。所述中间网格节点是指同时接入多个不同风格网络的网格节点。具体地，该中间风格节点可以具有多套无线收发装置，每套无线收发装置均包括无线网卡和天线等设备，所述中间网格节点分别通过每套无线收发装置接入一个网格网络。例如可以基于802.11s协议接入这些网格网络。如图4A所示，中间MP分别接入第一网格网络及第二网格网络。

此处需要说明的是：本实施例所述第一网格网络及第二网格网络仅用于简化说明不同的网格网络而并不限定这些网格网络的数量，本步骤中的中间网格节点也可以同时接入两个以上的网格网络。

步骤120，所述中间网格节点代理所述第二网格网络中的全部节点。

通过本步骤，使得第一网格网络中的节点将第二网格网络的所有节点均看作是由该中间MP所代理的节点。具体过程将在后续内容进行说明。

步骤130，所述第一网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第二网格网络发送报文。

具体过程将在后续内容进行说明。

以下详细介绍上述步骤120的具体可选过程，如图5所示，包括如下步骤：

步骤121，所述中间网格节点收集所述第二网格网络中全部节点的第二节点信息。

例如，如图4B所示，完成信息收集后，中间MP收集到了第二节点信息。

步骤122，所述中间网格节点根据所述第二节点信息向所述第一网格网络广播发送第一代理更新报文。

由于无线网格中，有的节点设备具有AP的身份，提供无线接入的服务。一旦有STA加入这个网格网络，整个网络中的各个节点均需要知道这个STA的存在；类似地，一旦有节点退出这个网格网络，整个网络的中的各个节点也需要知道这个STA已经退出。由于STA只是用户的接入设备，他对自己所要接入的网络结构毫不知情，因此需要在AP上实现一个代理机制。

根据802.11s标准，AP通过主动广播代理更新(Proxy Update，简称：PXU)报文，发布其代理的STA地址信息。从而使网格网络内所有设备可以学习到全网AP及STA地址的映射关系。转发的时候，当需要处理目的地址为STA地址的数据帧时，首先把数据帧传送给网格网络内代理此地址的AP，再由代理此地址的AP再进行下一步转发。

具体在本步骤中，所述第一代理更新报文用于向第一网格网络表明所述中间网格节点代理了所述第二网格网络中的全部节点。其中，所述第一代理更新报文采用上述PXU报文实现。如图4C所示，显示了由中间MP向第一网格网络广播发送的第一代理更新报文的内容。

步骤123，所述第一网格网络中的节点根据所述第一代理更新报文更新相应的第一节点信息。

其中，所述第一节点信息是用于记录第一网格网络中各节点之间代理关系的信息。例如，如图4D所示，显示了MAP1中保存的更新后的第一节点信息。从该第一节点信息可以看出，第一网格网络中的MAP1将第二网格网络的所有节点均看作是由该中间MP所代理的节点。

此处需要说明的是：本步骤中所述第一网格网络中的节点是指该第一网格网络中除所述中间MP以外的节点。这是因为，所述第一代理更新报文是为了欺骗第一网格网络中的节点，使他们误认为原本处于第二网格网络中的节点是由该中间MP所代理的节点，而中间MP需要区分真实的节点信息与用于欺骗其他节点的信息。

在实际运营过程中，一个网格网络中各个节点设备上保存的节点信息是不停的互相通告的，所述中间MP也有可能收到其他节点通告过来的含有自己发出的欺骗信息的消息，为了防止该中间MP被自己所欺骗，可以采用如下措施：

所述中间MP收到所述第一网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与自己曾经发出的所述第一代理更新报文中携带的节点信息相同。如果不同，则根据所述节点信息通告更新该中间MP保存的节点信息；如果相同，则不更新该中间MP保存的节点信息。以保证该中间MP自身保存的节点信息是正确的。

以下详细介绍上述步骤130的具体可选过程，如图6所示，包括如下步骤：

步骤131，所述第一网格网络中代理移动台的节点接收来自于该移动台的报文。

例如，在图4D中，MAP1接收到来自于STA1的报文。

步骤132，根据所述报文中记录的目的节点信息在更新后的所述第一节点信息中查找相应目的节点的路由信息。

例如，在图4D中，所述报文中记录的目的节点为STA2，所述MAP1在自身保存的更新后的第一节点信息中查找STA2的路由信息。

步骤133，当查找到的路由信息表明所述目的节点由所述中间网格节点代理时，将所述报文经所述中间网格节点发送给所述目的节点。

例如，在图4D中，MAP1自身保存的第一节点信息表明目的节点STA2是由中间MP代理的，因此，MAP1先将所述报文转发给MP2，由MP2将所述报文转发给中间MP，然后由该中间MP将所述报文发送给STA2。具体地，该中间MP可以通过第二网格网络内部的无线网格路由将所述报文发送给STA2。

其中，无线网格路由可以是一种基于802.11s标准的路由方式，其使用媒体接入控制(MAC)地址作为网络中各节点设备的唯一标识符来进行路由。在无线网格网络建立的过程中，每一台节点设备都获得了其他设备的MAC地址，经过非常复杂的计算，计算出了转发路径，同时基于代理机制，每一台节点设备可以获得所有接入的STA的转发路径，这样就可以实现在整个网格网络内部任意转发。

实际上，如图4A～4C所示，作为目的节点的STA2并不位于第一网格网络中，而是位于第二网格网络中。如果不采用本实施例所述方法，来自于第一网格网络中的源节点STA1的报文需经过图1所示的以太网先以有线方式传输到第二网格网络中，然后再通过第二网格网络内部的网格路由传输到目的节点STA2。而采用本实施例所述方法后，图4A～4C中的实线箭头所示，来自于STA1的报文通过第一网格网络及第二网格网络各自的内部无线路由以无线方式传输到目的节点STA2，因此该报文无需再经过以太网。

此处需要说明的是：如果查找到的上述路由信息表明所述目的节点不是由所述中间网格节点代理的，则与本发明无关，采用现有技术处理即可。

本实施例所述方法采用中间MP同时接入多个网格网络，借助该中间MP的代理作用实现了报文在跨网格网络之间的转发，不再需要以太网有线网络的中转，减少了中间经过网络设备的数量，从而简化了网络的拓扑，优化了网络速度。

并且，对于无线网格网络部署密度较高、耦合较强的地区，可以大大减少中间途经的网络设备的数量，从而减少网络部署的复杂度，提高了网络性能。

图7本发明所述跨网格网络通信方法实施例二的流程图，如图所示，本实施例所述方法在上述步骤110所述中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络之后还可以包括如下步骤：

步骤220，所述中间网格节点代理所述第一网格网络中的全部节点。

通过本步骤，使得第二网格网络中的节点将第一网格网络的所有节点均看作是由该中间MP所代理的节点。具体过程将在后续内容进行说明。

步骤230，所述第二网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第一网格网络发送报文。

具体过程将在后续内容进行说明。

以下详细介绍上述步骤220的具体可选过程，如图8所示，包括如下步骤：

步骤221，所述中间网格节点收集所述第一网格网络中全部节点的第一节点信息。

例如，如图4B所示，完成信息收集后，中间MP收集到了第一节点信息。

步骤222，所述中间网格节点根据所述第一节点信息向所述第二网格网络广播发送第二代理更新报文。

其中，所述第二代理更新报文采用上述PXU报文实现，有关PXU报文的介绍可参见上述相关内容，具体在本步骤中，所述第二代理更新报文用于向第二网格网络表明所述中间网格节点代理了所述第一网格网络中的全部节点。

步骤223，所述第二网格网络中的节点根据所述第二代理更新报文更新相应的第二节点信息。

其中，所述第二节点信息是用于记录第二网格网络中各节点之间代理关系的信息。类似地，为了防止所述中间MP自己也被欺骗，可以采取如下措施：

所述中间MP收到所述第二网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与自己曾经发出的所述第二代理更新报文中携带的节点信息相同；如果不同，则根据所述节点信息通告更新该中间MP保存的节点信息；如果相同，则不更新该中间MP保存的节点信息。以保证该中间MP自身保存的节点信息是正确的。

以下详细介绍上述步骤230的具体可选过程，如图9所示，包括如下步骤：

步骤231，所述第二网格网络中代理移动台的节点接收来自于该移动台的报文。

步骤232，根据所述报文中记录的目的节点信息在更新后的所述第二节点信息中查找相应目的节点的路由信息。

步骤233，当查找到的路由信息表明所述目的节点由所述中间网格节点代理时，将所述报文经所述中间网格节点发送给所述目的节点。

本实施例所述方法采用中间MP同时接入多个网格网络，借助该中间MP的代理作用实现了报文在跨网格网络之间的双向转发，不再需要以太网有线网络的中转，减少了中间经过网络设备的数量，从而简化了网络的拓扑，优化了网络速度。

图10为本发明所述网格节点设备实施例的结构示意图，用以实施例上述方法，如图所示，该网格节点设备10至少包括：至少两套无线收发装置11和第一代理模块12，其他工作原理如下：

所述网格节点设备10通过至少两套无线收发装置11分别接入第一网格网络及第二网格网络，从而使该网格节点设备10可以作为上述方法实施例中所述的中间网格节点。其中，每套无线收发装置11均包括无线网卡和天线等设备，使所述网格节点设备10能够分别通过每套无线收发装置11接入一个网格网络。

此后，由第一代理模块12代理所述第二网格网络中的全部节点，使所述第一网格网络通过所述第一代理模块的代理向所述第二网格网络发送报文。具体地，如图11所示，可以先由第一代理模块12中的第一收集单元1201收集所述第二网格网络中全部节点的第二节点信息；然后再由第一广播单元1202根据第一收集单元1201收集到的所述第二节点信息向所述第一网格网络广播发送第一代理更新报文，使所述第一网格网络中的节点根据所述第一代理更新报文更新相应的第一节点信息。具体过程可参见上述方法实施例中的图5和图6的相关内容。

本实施例设备通过作为分别接入第一网格网络及第二网格网络的中间MP，借助该中间MP的代理作用实现了报文在跨网格网络之间的转发，不再需要以太网有线网络的中转，减少了中间经过网络设备的数量，从而简化了网络的拓扑，优化了网络速度。并且，对于无线网格网络部署密度较高、耦合较强的地区，可以大大减少中间途经的网络设备的数量，从而减少网络部署的复杂度，提高了网络性能。

另外，为了借助该中间MP的代理作用实现报文在跨网格网络之间的双向转发，如图10所示，该网格节点设备10还可以进一步包括：第二代理模块13，用于代理所述第一网格网络中的全部节点，使所述第二网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第一网格网络发送报文。

具体地，如图12所示，可以先通过第二代理模块13中的第二收集单元1301收集所述第一网格网络中全部节点的第一节点信息；然后由第二广播单元1302根据第二收集单元1301收集的所述第一节点信息向所述第二网格网络广播发送第二代理更新报文，使所述第二网格网络中的节点根据所述第二代理更新报文更新相应的第二节点信息。具体过程可参见上述方法实施例中的图8和图9的相关内容。

另外，为了防止该中间MP被自己所欺骗，如图10所示，针对第一网格网络，该网格节点设备10中可以进一步包括：第一比较模块14和第一更新模块15，其工作原理如下：

当收到所述第一网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，由第一比较模块14比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与第一广播单元1202曾经发出的所述第一代理更新报文中携带的节点信息相同；然后由第一更新模块15根据第一比较模块14的比较结果，如果不同，则根据所述节点信息通告更新该网格节点设备10中保存的节点信息；如果相同，则不更新该网格节点设备10中保存的节点信息。

类似地，如图10所示，针对第二网格网络，该网格节点设备10中还可以进一步包括：第二比较模块16和第二更新模块17，其工作原理如下：

当收到所述第二网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，第二比较模块16比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与第二广播单元1302曾经发出的所述第二代理更新报文中携带的节点信息相同；然后由第二更新模块17根据第二比较模块16的比较结果，如果不同，则根据所述节点信息通告更新该网格节点设备10中保存的节点信息；如果相同，则不更新该网格节点设备10中保存的节点信息。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种跨网格网络通信方法，其特征在于，包括：

中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络；

所述中间网格节点代理所述第二网格网络中的全部节点；

所述第一网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第二网格网络发送报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间网格节点代理所述第二网格网络中的全部节点包括：

所述中间网格节点收集所述第二网格网络中全部节点的第二节点信息；

根据所述第二节点信息向所述第一网格网络广播发送第一代理更新报文；

所述第一网格网络中的节点根据所述第一代理更新报文更新相应的第一节点信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第二网格网络发送报文包括：

所述第一网格网络中代理移动台的节点接收来自于该移动台的报文；

根据所述报文中记录的目的节点信息在更新后的所述第一节点信息中查找相应目的节点的路由信息；

当查找到的路由信息表明所述目的节点由所述中间网格节点代理时，将所述报文经所述中间网格节点发送给所述目的节点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间网格节点分别接入第一网格网络及第二网格网络之后还包括：

所述中间网格节点代理所述第一网格网络中的全部节点；

所述第二网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第一网格网络发送报文。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，中间网格节点代理所述第一网格网络中的全部节点包括：

所述中间网格节点收集所述第一网格网络中全部节点的第一节点信息；

根据所述第一节点信息向所述第二网格网络广播发送第二代理更新报文；

所述第二网格网络中的节点根据所述第二代理更新报文更新相应的第二节点信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第一网格网络发送报文包括：

所述第二网格网络中代理移动台的节点接收来自于该移动台的报文；

根据所述报文中记录的目的节点信息在更新后的所述第二节点信息中查找相应目的节点的路由信息；

当查找到的路由信息表明所述目的节点由所述中间网格节点代理时，将所述报文经所述中间网格节点发送给所述目的节点。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述中间网格节点收到所述第一网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与自己曾经发出的所述第一代理更新报文中携带的节点信息相同；

如果不同，则根据所述节点信息通告更新该中间网格节点保存的节点信息；

如果相同，则不更新该中间网格节点保存的节点信息。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述中间网格节点收到所述第二网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与自己曾经发出的所述第二代理更新报文中携带的节点信息相同；

如果不同，则根据所述节点信息通告更新该中间网格节点保存的节点信息；

如果相同，则不更新该中间网格节点保存的节点信息。

9.一种网格节点设备，其特征在于，包括：

至少两套无线收发装置，用于分别接入第一网格网络及第二网格网络；

第一代理模块，用于代理所述第二网格网络中的全部节点，使所述第一网格网络通过所述第一代理模块的代理向所述第二网格网络发送报文。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一代理模块包括：

第一收集单元，用于收集所述第二网格网络中全部节点的第二节点信息；

第一广播单元，用于根据第一收集单元收集到的所述第二节点信息向所述第一网格网络广播发送第一代理更新报文，使所述第一网格网络中的节点根据所述第一代理更新报文更新相应的第一节点信息。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括：第二代理模块，用于代理所述第一网格网络中的全部节点，使所述第二网格网络通过所述中间网格节点的代理向所述第一网格网络发送报文。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第二代理模块包括：

第二收集单元，用于收集所述第一网格网络中全部节点的第一节点信息；

第二广播单元，用于根据第二收集单元收集的所述第一节点信息向所述第二网格网络广播发送第二代理更新报文，使所述第二网格网络中的节点根据所述第二代理更新报文更新相应的第二节点信息。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括：

第一比较模块，用于当收到所述第一网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与第一广播单元曾经发出的所述第一代理更新报文中携带的节点信息相同；

第一更新模块，用于根据第一比较模块的比较结果，如果不同，则根据所述节点信息通告更新该网格节点设备中保存的节点信息；如果相同，则不更新该网格节点设备中保存的节点信息。

14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，还包括：

第二比较模块，用于当收到所述第二网格网络中其他节点发来的节点信息通告时，比较该节点信息通告中携带的节点信息是否与第二广播单元曾经发出的所述第二代理更新报文中携带的节点信息相同；

第二更新模块，用于根据第二比较模块的比较结果，如果不同，则根据所述节点信息通告更新该网格节点设备中保存的节点信息；如果相同，则不更新该网格节点设备中保存的节点信息。

Images