CN102098706A - 信道管理方法和接入点 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信道管理方法和接入点，方法包括：根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点；根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值；从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点，由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。接入点包括：获取模块、计算模块、选择模块和管理模块。本实施例避免了结点在Mesh网络中频繁切换信道，优化了Mesh网络的性能。

Description

信道管理方法和接入点

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种信道管理方法和接入点。

背景技术

Mesh网络也称“多跳(multi-hop)”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。Mesh网络是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。Mesh网络要比传统的无线网络更加稳定，这是因为在数据通信中，网络性能的发挥并不是仅依靠某个结点。在传统的无线网络中，如果固定的接入点(Access Point；以下简称：AP)发生故障，那么该网络中所有的无线设备都不能进行通信。而在Mesh网络中，如果某个结点的AP发生故障，它可以重新再选择一个AP进行通信，数据仍然可以高速地到达目的地。从物理角度而言，无线通信意味着通信距离越短，通信的效果会越好，因为随着通信距离的增长，无线信号不但会衰弱而且会相互干扰，从而降低数据通信的效率。而在Mesh网络中，是以一条较短的无线网络连接代替以往长距离的连接，从而保证数据可以以高速率在结点之间快速传递。Mesh网络基于呈网状分布的众多无线接入点间的相互合作和协同，具有宽带高速和高频谱效率的优势，具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点，因此，无线Mesh技术的研究开发与实际应用，成为当前无线移动通信的热门课题之一。

在现有技术中的Mesh网络信道管理中，主要通过与邻居结点进行协商后进行信道切换的方案，目前802.11s草案中对Mesh网络中结点如何切换信道并没有明确的规定。因此，现有技术无法保证所有结点切换完信道后的Mesh网络是高效的，需要频繁地进行信道切换。

发明内容

本发明提供一种信道管理方法和接入点，避免结点在Mesh网络中频繁切换信道，优化Mesh网络的性能，实现网络资源的更加高效的利用。

本发明提供一种信道管理方法，包括：

根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点；

根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值；

从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点，由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

本发明提供一种接入点，包括：

获取模块，用于根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点；

计算模块，用于根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值；

选择模块，用于从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点；

管理模块，用于由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

本发明的信道管理方法和接入点，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点，再根据各候选主结点接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各候选主结点的权值，将结点权值最大的候选主结点作为主结点，由该主结点对网络中的信道切换进行管理；本实施例通过选举的主结点统一对信道进行管理，避免了现有技术中邻居结点间随意进行信道切换协商导致的结点在Mesh网络中频繁切换信道的问题，优化了Mesh网络的性能，实现了网络资源的更加高效的利用。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明信道管理方法实施例一的流程图；

图2为本发明信道管理方法实施例二的流程图；

图3为本发明信道管理方法实施例二中Mesh网络正常工作状态的示意图；

图4为本发明信道管理方法实施例二中Mesh网络有结点断开状态的示意图；

图5为本发明接入点实施例一的结构示意图；

图6为本发明接入点实施例二的结构示意图。

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1为本发明信道管理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供了一种信道管理方法，可以具体包括如下步骤：

步骤101，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点。

在本实施例提供的信道管理方法中，主要由网络中各结点协商出的主结点来对信道进行管理，在主结点的协商过程中，先根据网络中结点的第一标识位和结点的权值阈值从网络中获取候选主结点。结点的第一标识位为结点的信标(beacon)帧对应域的标识，用于标识结点曾做为主结点时的表现状况，本实施例中的第一预设标识位为0，非第一预设标识位为1，第二预设标识位为0，非第二预设标识位为1。当结点的第一标识位为0时，表明该结点在做主结点时的表现良好，并曾经申请成为主结点，此处的表现良好可以体现为该结点在做主结点时的结点权值大于一个设定的权值阈值。该设定的权值阈值即为该结点的权值阈值，其可以为人工指定，也可以根据网络情况自适应调整。例如，假设当前Mesh网络中主结点的结点权值为7，则可以认为其他结点的结点权值超过5时才有资格申请成为主结点，此时该结点的权值阈值则可以设为5。当结点的第一标识位为1时，则表明该结点在作为主结点时表现不好，其可以通过将该结点作为主结点时的结点权值与当前网络中的权值阈值进行比较而定。本步骤为在网络中的结点中选择候选主结点，主要根据结点的第一标识位和权值阈值来选择，此处的候选主结点为有资格成为下一个主结点的结点，即该结点的第一标识位和权值阈值符合设定的选择条件，具体选择条件可以根据实际情况进行调整。例如，将权值阈值设置为5，选择第一标识位为0，结点权值大于5的结点作为候选主结点。

具体地，本步骤可以具体为：当结点的第一标识位为0时，将该结点的权值阈值在网络中进行广播，使得网络中各结点均可以获取到标识位为0的各结点的权值阈值。由于网络中的结点获取到多个权值阈值，则从中选择一个最小的权值阈值，将各结点的权值阈值中的最小值作为最终选择候选主结点的门限值。此时，将网络中如果某个结点作为主结点的结点权值大于该权值阈值的结点作为候选主结点。另外，在本实施例中，如果某个结点作为主结点的结点权值小于当前网络中权值阈值的最小值，则可以将该结点的第一标识位设置为1。

步骤102，根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值。

每个候选主结点在曾经作为主结点时均接收到过其他结点发送的信道切换申请，并根据该信道切换申请对信道进行切换，但并非每次的信道切换均为有效的信道切换，则可以统计得到各候选主结点作为主结点时一共接收到的信道切换申请次数T1以及信道切换的有效次数T2。如果某候选主结点在作为主结点时在一个预设时间段内未连续接收到一个结点的信道切换申请，则表明上一次信道切换是有效的，否则为无效的信道切换。此处的未连续接收到一个结点的信道切换申请可以表现为：对上一次接收到的信道切换申请进行保留，当在预设时间段内未再次接收到同一个对等结点的信道切换申请，则将上一次信道切换视为有效的信道切换，此时可以将T1和T2均加1；如果在预设时间段内再次接收到该结点的信道切换申请，则上一次信道切换视为无效的信道切换，此时T2不变，T1加1。在获取到候选主结点的信道切换申请次数T1和信道切换的有效次数T2后，根据T1和T2计算该候选主结点的结点权值。具体可以采用如下公式来计算得到各候选主结点的结点权值：结点权值＝(T2/T1)*10。

步骤103，从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点，由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

在经过上述步骤获取到各候选主结点的结点权值后，从候选主结点中协商得到最终的主结点，具体可以选择其中结点权值最大的结点作为主结点，后续由协商得到的该主结点对网络中的信道切换进行管理。进一步地，在进行主结点协商时，当候选主结点中结点权值最大的结点只有一个时，则直接将该结点作为主结点；当候选主结点中存在多个并列的结点权值最大的结点时，则在这些并列的结点中再选择其介质接入控制(Media Access Control；以下简称：MAC)地址最小的结点作为主结点。

具体地，在本实施例中，当协商出主结点后，由该主结点对网络中的信道切换进行管理。当该主结点接收到网络中的一个结点的信道切换消息后，该主结点根据当前的网络拓扑先模拟出信道更改后的网络拓扑；若该模拟出的更改后的网络拓扑可以满足预设比例的结点的要求，此处的预设比例可以假设为80％，即更改后的网络拓扑可以满足网络中80％的结点的要求，则主结点根据该信道切换消息进行信道切换；若该模拟出的更改后的网络拓扑不能满足预设比例的结点的要求，则主结点向请求信道切换的结点返回拒绝切换消息，以拒绝本次信道切换。

本实施例提供了一种信道管理方法，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点，再根据各候选主结点接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各候选主结点的权值，将结点权值最大的候选主结点作为主结点，由该主结点对网络中的信道切换进行管理；本实施例通过选举的主结点统一对信道进行管理，避免了现有技术中邻居结点间随意进行信道切换协商导致的结点在Mesh网络中频繁切换信道的问题，优化了Mesh网络的性能，实现了网络资源的更加高效的利用。

图2为本发明信道管理方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例提供了一种信道管理方法，可以具体包括如下步骤：

步骤201，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点。

当网络中有新的对等结点加入到网络中时，根据网络中的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点，具体主结点的协商过程可以类似上述步骤101，此处不再赘述。

步骤202，根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值，本步骤可以类似上述步骤102，此处不再赘述。

步骤203，从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点，由主结点对网络中的信道切换进行管理，本步骤可以类似上述步骤103，此处不再赘述。

步骤204，判断网络中是否有新的对等结点加入，如果是，则执行步骤201，否则执行步骤208。

在协商出网络中的主结点后，该主结点根据网络中的实际环境情况判断网络中是否有新的对等结点加入，如果当前有新的对等结点加入网络中，则触发步骤201的主结点重新协商过程，否则继续执行步骤208，由各结点对其对等结点的beacon帧进行监听。需要指出的是，本实施例中步骤208的监听beacon帧的过程为协商出主结点后持续执行的步骤，步骤204、208以及后续的步骤205之间不存在时序限制，可以为同时运行的三个进程，其中，步骤204和步骤205为在监听beacon帧的过程中可能出现的两种情况。

步骤205，判断网络中是否存在结点断开，如果是，则执行步骤206，否则执行步骤208。

图3和图4分别为本发明信道管理方法实施例二中Mesh网络正常工作状态和Mesh网络有结点断开状态的示意图，如图4所示，当网络中某结点断开时，该结点向主结点发送请求响应消息。

步骤206，向主结点发送请求响应消息。

步骤207，判断是否接收到主结点的响应消息，如果是，则执行步骤208，否则返回执行步骤201。

当网络中存在结点断开时，该结点向主结点发送请求响应消息；若接收到主结点的响应消息，表明主结点处于正常状态，则执行步骤208，继续监听对等结点的beacon帧；若主结点未返回响应消息，则表明该主结点已失效，当前网络中确实有结点断开，则返回执行步骤201，需要重新协商主结点。

另外，在本实施例中，经过上述判断过程，当网络中存在结点断开时，该断开的结点可以向其对等结点广播beacon帧，在该beacon帧中将该结点的第二标识位设置为1，表明当前网络处于断开状态，即不存在主结点，并启动定时器，该定时器的定时时间为通常情况下协商主结点所用的时间，即启动定时器等待步骤201-203中主结点的协商过程。当该定时器超时后，可以将该结点自身的第二标识位设置为0，直到该结点的所有对等结点的第二标识位均为0时，由于一个结点的第二标识位为0时表示该结点所在的网络中存在主结点，如果所有对等结点的第二标识位均为0，则表明当前网络中的结点均对应有主结点，即当前网络中已重新协商出新的主结点。本实施例中的结点的第二标识位用于标识该结点所在的网络中是否存在主结点，当结点的第二标识位为1时，表明该结点所在的网络中不存在主结点，当结点的第二标识位为0时，表明该结点所在的网络中存在主结点。

步骤208，各结点分别监听其对等结点的beacon帧，判断对等结点的第二标识位是否为1，如果是，则执行步骤201，否则执行步骤209。

当协商出主结点后，网络中的所有结点均监听各自的对等结点的beacon帧，判断其对等结点的第二标识位是否为1，如果发现一个对等结点的第二标识位为1，则说明该对等结点所在的网络中不存在主结点，需要重新协商主结点，此时执行步骤201，否则执行步骤209。

步骤209，判断该对等结点的第一标识位是否为1，如果是，则返回执行步骤208，否则执行步骤210。

当发现一个对等结点的第二标识位为0时，继续根据该结点的第一标识位来判断是否该对等结点是否具备替代当前主结点的能力。当该对等结点的第一标识位为1时，表明该结点在做主结点时表现不好，则该结点当前不具备替代当前主结点的能力，则继续执行步骤208进行beacon帧的监听。当该对等结点的第一标识位为0时，表明该结点在做主结点时表现良好并具备成为主结点的能力，此时执行后续步骤210进行进一步的判断。

步骤210，判断对等结点的结点权值是否大于当前主结点的结点权值，如果是，则执行步骤211，否则返回执行步骤208。

此时比较该对等结点与当前主结点的结点权值大小，判断该对等结点的结点权值是否大于当前主结点的结点权值，如果是，则表明该对等结点优于当前主结点，执行步骤211，选择该对等结点作为主结点，否则继续执行步骤208进行beacon帧的监听。

步骤211，将当前主结点替换为该对等结点，并返回执行步骤208。

本实施例提供了一种信道管理方法，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点，再根据各候选主结点接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各候选主结点的结点权值，将结点权值最大的候选主结点作为主结点，由该主结点对网络中的信道切换进行管理；本实施例通过选举的主结点统一对信道进行管理，避免了现有技术中邻居结点间随意进行信道切换协商导致的结点在Mesh网络中频繁切换信道的问题，优化了Mesh网络的性能，实现了网络资源的更加高效的利用。

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。

图5为本发明接入点实施例一的结构示意图，如图5所示，本实施例提供了一种接入点，可以具体执行上述方法实施例一中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的接入点可以具体包括获取模块501、计算模块502、选择模块503和管理模块504。其中，获取模块501用于根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点。计算模块502用于根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值。选择模块503用于从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点。管理模块504用于由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

图6为本发明接入点实施例二的结构示意图，如图6所示，本实施例提供了一种接入点，可以具体执行上述方法实施例二中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的接入点在上述图5的基础之上，获取模块501可以具体包括广播单元511和获取单元521。其中，广播单元511用于将第一标识位为第一预设标识位的各结点的权值阈值在网络中进行广播。获取单元521用于根据各所述权值阈值在网络中获取结点权值大于各所述权值阈值中的最小值的结点作为候选主结点。

具体地，选择模块503可以具体包括第一选择单元513和第二选择单元523。其中，第一选择单元513用于当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为一个时，将所述结点权值最大的结点作为主结点。第二选择单元523用于当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为多个时，从所述结点权值最大的结点中选择介质接入控制MAC地址最小的结点作为主结点。

进一步地，本实施例提供的接入点还可以包括第一协商模块601和第二协商模块602。其中，第一协商模块601用于当网络中存在新的结点加入时，重新协商所述主结点。第二协商模块602用于当网络中存在结点断开，且所述结点未接收到所述主结点的响应消息时，将所述结点的第一标识位设置为非第一预设标识位，以通知所述结点的对等结点所述主结点已失效，并重新协商所述主结点。

更进一步地，本实施例提供的接入点还可以包括监听模块603、第三协商模块604和替换模块605。其中，监听模块603用于监听对等结点的信标帧。第三协商模块604用于当所述对等结点的第二标识位为非第二预设标识位时，重新协商所述主结点。替换模块605用于当对等结点的第二标识位为第二预设标识位，所述对等结点的第一标识位为第一预设标识位，且所述对等结点的结点权值大于所述主结点的结点权值时，将所述主结点替换为所述对等结点。

具体地，本实施例中的管理模块504可以具体包括模拟单元514和管理单元524。其中，模拟单元514用于当所述主结点接收到网络中一个结点的信道切换消息后，根据当前的网络拓扑模拟出信道更改后的网络拓扑。管理单元524用于若所述更改后的网络拓扑满足预设比例的结点的要求时，所述主结点根据所述信道切换消息进行信道切换，否则向所述结点发送拒绝切换消息。

本实施例提供了一种接入点，根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点，再根据各候选主结点接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各候选主结点的权值，将结点权值最大的候选主结点作为主结点，由该主结点对网络中的信道切换进行管理；本实施例通过选举的主结点统一对信道进行管理，避免了现有技术中邻居结点间随意进行信道切换协商导致的结点在Mesh网络中频繁切换信道的问题，优化了Mesh网络的性能，实现了网络资源的更加高效的利用。

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 (12)

1.一种信道管理方法，其特征在于，包括：

根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点；

根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值；

从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点，由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点包括：

将第一标识位为第一预设标识位的各结点的权值阈值在网络中进行广播；

根据各所述权值阈值在网络中获取结点权值大于各所述权值阈值中的最小值的结点作为候选主结点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点包括：

当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为一个时，将所述结点权值最大的结点作为主结点；

当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为多个时，从所述结点权值最大的结点中选择介质接入控制MAC地址最小的结点作为主结点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当网络中存在新的结点加入时，重新协商所述主结点；

当网络中存在结点断开，且所述结点未接收到所述主结点的响应消息时，将所述结点的第一标识位设置为非第一预设标识位，以通知所述结点的对等结点所述主结点已失效，并重新协商所述主结点。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

监听对等结点的信标帧；

当所述对等结点的第二标识位为非第二预设标识位时，重新协商所述主结点；

当所述对等结点的第二标识位为第二预设标识位，所述对等结点的第一标识位为第一预设标识位，且所述对等结点的结点权值大于所述主结点的结点权值时，将所述主结点替换为所述对等结点。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述由所述主结点对网络中的信道切换进行管理包括：

当所述主结点接收到网络中一个结点的信道切换消息后，所述主结点根据当前的网络拓扑模拟出信道更改后的网络拓扑；

若所述更改后的网络拓扑满足预设比例的结点的要求时，所述主结点根据所述信道切换消息进行信道切换，否则向所述结点发送拒绝切换消息。

7.一种接入点，其特征在于，包括：

获取模块，用于根据网络中结点的第一标识位和权值阈值从网络中获取候选主结点；

计算模块，用于根据接收到的信道切换申请次数和信道切换的有效次数分别计算各所述候选主结点的结点权值；

选择模块，用于从所述候选主结点中选择结点权值最大的结点作为主结点；

管理模块，用于由所述主结点对网络中的信道切换进行管理。

8.根据权利要求7所述的接入点，其特征在于，所述获取模块包括：

广播单元，用于将第一标识位为第一预设标识位的各结点的权值阈值在网络中进行广播；

获取单元，用于根据各所述权值阈值在网络中获取结点权值大于各所述权值阈值中的最小值的结点作为候选主结点。

9.根据权利要求7所述的接入点，其特征在于，所述选择模块包括：

第一选择单元，用于当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为一个时，将所述结点权值最大的结点作为主结点；

第二选择单元，用于当所述候选主结点中结点权值最大的结点的个数为多个时，从所述结点权值最大的结点中选择介质接入控制MAC地址最小的结点作为主结点。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的接入点，其特征在于，还包括：

第一协商模块，用于当网络中存在新的结点加入时，重新协商所述主结点；

第二协商模块，用于当网络中存在结点断开，且所述结点未接收到所述主结点的响应消息时，将所述结点的第一标识位设置为非第一预设标识位，以通知所述结点的对等结点所述主结点已失效，并重新协商所述主结点。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的接入点，其特征在于，还包括：

监听模块，用于监听对等结点的信标帧；

第三协商模块，用于当所述对等结点的第二标识位为非第二预设标识位时，重新协商所述主结点；

替换模块，用于当所述对等结点的第二标识位为第二预设标识位，所述对等结点的第一标识位为第一预设标识位，且所述对等结点的结点权值大于所述主结点的结点权值时，将所述主结点替换为所述对等结点。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的接入点，其特征在于，所述管理模块包括：

模拟单元，用于当所述主结点接收到网络中一个结点的信道切换消息后，根据当前的网络拓扑模拟出信道更改后的网络拓扑；

管理单元，用于若所述更改后的网络拓扑满足预设比例的结点的要求时，所述主结点根据所述信道切换消息进行信道切换，否则向所述结点发送拒绝切换消息。

Images