CN102387562B - 一种基于温度的无线网状网路由方法和无线网状网 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于温度的无线网状网路由方法，包括步骤：给MPP节点分配MPP节点温度值；其他节点分配相同的初始温度；MPP节点向网状网内部广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；接收声明消息的节点，广播修改后的声明消息和修改自身节点温度；直至第一跳数值为0时，不再广播声明消息；接收节点返回路由回复消息给发送节点；建立起各节点的路由表；接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过MPP节点将数据包发送至外网；若是，则根据路由表将数据包送至目的地。本发明还提出一种无线网状网，可以控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰。

Description

一种基于温度的无线网状网路由方法和无线网状网

技术领域

本发明涉及数据通信领域，具体涉及一种基于温度的无线网状网路由方法和无线网状网。

背景技术

WMN(Wireless Mesh Network，无线网状网络)是一种新型的宽带无线网络结构，它不同于传统的无线网络，可以看成是WLAN(Wireless Local AreaNetwork，无线局域网)和Ad-hoc网络的融合。

由于WMN继承了Ad-hoc的许多特性，通常用于移动自组网的路由协议被拿来使用。目前，比较流行的路由协议是AODV(Ad hoc On-demand DistanceVector Routing，自组网按需距离矢量路由)协议，是数据驱动的距离矢量协议。

在无线网状网中，在路由的建立和维护的过程中会产生大量的路由开销。如果不对这些开销进行控制，扩散到外网，不仅浪费了网络资源，而且会对外网产生一些不必要的干扰。

发明内容

本发明目的是提出一种基于温度的无线网状网路由方法，可以控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰。

基于上述目的，采用的技术方案是：

一种基于温度的无线网状网路由方法，包括步骤：

(1)给MPP节点分配MPP节点温度值；给网状网内部除MPP节点外的节点分配相同的初始温度；所述MPP节点温度值低于所述初始温度；

(2)所述MPP节点向网状网内部广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；所述声明消息包括：第一跳数值、MPP节点地址以及第一本节点温度值；其中，MPP节点广播声明消息时，以MPP节点温度为所述第一本节点温度值；

(3)接收声明消息的节点，判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若是，则将所述第一本节点温度值加1以及将所述第一跳数值减1后，向其他节点广播声明消息，并将所述第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值；

(4)重复步骤(3)，直至第一跳数值为0时，不再广播声明消息；

(5)接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；所述路由回复消息包括：第二本节点地址、向第二本节点发送声明消息的节点地址和所述MPP节点地址；

(6)由步骤(1)至(5)建立起各节点的路由表；

(7)接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过所述MPP节点将所述数据包发送至外网；若是，则根据路由表将所述数据包送至目的地。

本发明方法给无线网状网内除MPP节点外的节点分配相同的初始温度，由MPP节点向与其无线连接的其他节点广播MPP节点为端口节点的声明消息，声明消息中包括节点温度值、MPP节点地址和第一跳数值；其他节点，判断声明消息中第一本节点的温度值是否比自身温度值低，若是，则接收声明消息；并将该声明消息中的节点温度加1、第一跳数值减1后形成新的声明消息；各个接收到MPP节点的声明消息的节点都会再次广播新的声明消息；每次接收声明消息后，该接收节点将声明消息中的节点温度值加1后作为自身的节点温度；直至第一跳数值为0时，停止广播；所有接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；从而建立起各节点的路由表；当接收到数据包时，判断数据包要达到的目的节点是在网状网内部，还是网外，若是在网外直接通过MPP节点发送到外网，若是在网内则通过建立的树状路由查找所需路径，将数据包发送到目的节点；由此可以实现控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰的目的。

本发明目的是提出一种无线网状网，可以控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰。

基于上述目的，采用的技术方案是：

一种无线网状网，包括：多个节点，其中至少一个节点是作为端口节点的MPP节点；其中，在组网时给MPP节点分配MPP节点温度值；给网状网内部除MPP节点外的节点分配相同的初始温度；所述MPP节点温度值低于所述初始温度；

所述MPP节点，向第一节点广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；声明消息包括：第一跳数值、MPP节点地址以及第一本节点温度值；其中，MPP节点广播声明消息时，以MPP节点温度为所述第一本节点温度值；

第一节点，接收声明消息后，判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若是，则将所述第一本节点温度值加1、将所述第一跳数值减1；若第一跳数值减1后不等于0，则向第二节点广播声明消息，并将所述第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值；若第一跳数值减1后等于0，则停止发送声明消息；以及单播返回第一路由回复消息给所述MPP节点；所述第一路由回复消息包括：第一本节点地址和所述MPP节点地址；

第二节点，接收所述第一节点发送的声明消息后，单播返回第二路由回复消息给所述第一节点；所述第二路由回复消息包括：第二本节点地址、第一节点地址和所述MPP节点地址；

各节点建立自身的路由表；

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过所述MPP节点将所述数据包发送至外网；若是，则根据路由表将所述数据包送至目的地。

本发明提出的无线网状网，通过给无线网状网内除MPP节点外的节点分配相同的初始温度，由MPP节点向与其无线连接的其他节点广播MPP节点为端口节点的声明消息，声明消息中包括节点温度值、MPP节点地址和第一跳数值；准备接收声明消息的节点，判断第一本节点声明消息中温度值是否比自身的温度值低，若是，则接收声明消息；并将该声明消息中的节点温度加1、第一跳数值减1后形成新的声明消息；各个接收到MPP节点的声明消息的节点都会再次广播新的声明消息；每次接收声明消息后，该接收节点将声明消息中的节点温度值加1后作为自身的节点温度；直至第一跳数值为0时，停止广播；所有接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；从而建立起各节点的路由表；当接收到数据包时，判断数据包要达到的目的节点是在网状网内部，还是网外，若是在网外直接通过MPP节点发送到外网，若是在网内则通过建立的树状路由查找所需路径，将数据包发送到目的节点；由此可以实现控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰的目的。

附图说明

图1是本发明提出的基于温度的无线网状网路由方法的一个优选实施例流程图；

图2是本发明提出的无线网状网的一个优选实施例示意图；

图3是本发明的一个具体实施例示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合附图进行阐述。

请参考图1，本发明提出的基于温度的无线网状网路由方法，包括步骤：

101、网络节点初始化；

给MPP节点分配MPP节点温度值；给网状网内部除MPP节点外的节点分配相同的初始温度；MPP节点温度值低于初始温度。

102、MPP节点广播声明消息，包括第一本节点温度值、第一跳数值；

MPP节点向网状网内部广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；声明消息包括：第一跳数值、MPP节点地址以及第一本节点温度值；其中，MPP节点广播声明消息时，以MPP节点温度为第一本节点温度值。

103、接收声明消息；

104、第一本节点温度值是否比接收节点的温度值低；

判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若否，则进行步骤105；若是，则进行步骤106。

105、丢弃声明消息；

106、将第一本节点温度值加1，跳数值减1；并调整自身的温度值；

将第一本节点温度值加1以及将第一跳数值减1，并将第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值。

107、跳数值是否为0；

判断当前接收声明消息的节点将第一跳数值减1后的值是否为0，若是，则进行步骤108；若否，则进行步骤109。

108、停止广播声明消息；

109、广播声明消息；

向其他节点广播声明消息。

110、接收节点向发送节点返回路由回复消息；

接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；路由回复消息包括：第二本节点地址、向第二本节点发送声明消息的节点地址和MPP节点地址。

111、建立各节点路由表；

由上述步骤建立起各节点的路由表。

112、接收数据包；

113、数据是否发到网内；

判断接收的数据包是否发到网状网内部，若是，则进行步骤115，若否，则进行步骤114.

114、由MPP节点转发到外网；

115、根据路由表发到目的节点。

根据路由表将数据包送至目的地。

本发明方法给无线网状网内除MPP节点外的节点分配相同的初始温度，由MPP节点向与其无线连接的其他节点广播MPP节点为端口节点的声明消息，声明消息中包括节点温度值、MPP节点地址和第一跳数值；其他节点，判断声明消息中的第一本节点温度值是否比自身温度值低，若是，则接收声明消息；并将该声明消息中的节点温度加1、第一跳数值减1后形成新的声明消息；各个接收到MPP节点的声明消息的节点都会再次广播新的声明消息；每次接收声明消息后，该接收节点将声明消息中的节点温度值加1后作为自身的节点温度；直至第一跳数值为0时，停止广播；所有接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；从而建立起各节点的路由表；当接收到数据包时，判断数据包要达到的目的节点是在网状网内部，还是网外，若是在网外直接通过MPP节点发送到外网，若是在网内则通过建立的树状路由查找所需路径，将数据包发送到目的节点；由此可以实现控制无线网状网的开销，防止声明消息的过度广播，节约网络资源，减少对外网的干扰的目的。

其中，在步骤110之后包括步骤：

接收路由回复消息的节点提取向第二本节点发送声明消息的节点地址，与自身的节点地址比较，如果一致，则保存该路由回复消息；若不一致，则丢弃该路由回复消息。

优选地，在接收声明消息之后或者建立好路由表后，各节点向相邻节点广播温度消息帧，收集相邻节点的温度值。温度消息帧包括：各节点自身的温度值、各节点自身的地址和第二跳数值；

温度消息帧的跳数值设为1，节点接收到温度消息帧，提取该消息帧中的温度值和地址，保存于本节点；同时返回一个确认消息，该确认消息包含的内容：本节点的地址和本节点的温度值。然后销毁该温度消息帧。

由此，各节点可获取自身周围一跳相邻节点的温度值和地址；

其中，上述步骤114具体包括：

接收数据包的节点判断自己是否为MPP节点，若不是，则向周围温度值低的相邻节点转发数据包，直至MPP节点接收到数据包；MPP节点将数据包发送到外网。

上述步骤115具体包括：

接收数据包的节点在自身的路由表中查找，若未找到发送数据的所需路由，则向周围温度值低的相邻节点转发数据包，直至找到发送数据的所需路由。

优选地，MPP节点周期性地广播表明其为根节点的声明消息。可以避免在某个网络节点出现故障时，导致工作不能或者工作延迟的情况。

优选地，当有除MPP节点外的网络节点加入或者退出无线网状网时，再次广播表明MPP节点为根节点的声明消息。由于在有网络节点退出时，可能会造成原先建立的网内路由路径中断，或者在有网络节点新加入时，在原有路由表中没有存储原有网络节点到该新增节点的路由路径。通过该声明消息更新网状网内节点的路由表。

新加入的节点温度默认值也设置为一个足够大的正整数(如100°或1000°)，根据MPP发送来的端口声明消息和相邻节点发来的温度消息帧，修改本节点的温度值，并建立本节点的路由表。

下面介绍本发明提出的无线网状网，包括：多个节点，其中至少一个节点是作为端口节点的MPP节点；请参考图2，在本实施例中以一个MPP节点为例，除MPP节点外，还包括6个其他网络节点(1、2、3、4、5和6)；首先在组网时对网状网内部节点进行初始化；给MPP节点分配MPP节点温度值，本实施例中给MPP节点分配的温度为1°；给网状网内部除MPP节点外的节点分配的初始温度都为100°；

MPP节点广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；声明消息包括：第一跳数值(此处设为6)、MPP节点地址以及第一本节点温度值(MPP节点广播声明消息时，MPP节点温度即为第一本节点温度值)；在MPP节点覆盖范围内的节点(1、3、4、5、6)将会收到MPP节点广播的声明消息；节点(1、3、4、5、6)接收声明消息后，判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若是，则将第一本节点温度值加1、将第一跳数值减1；若第一跳数值减1后不等于0，则向第二节点广播声明消息，并将第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值；若第一跳数值减1后等于0，则停止发送声明消息；以及单播返回第一路由回复消息给MPP节点；第一路由回复消息包括：第一本节点地址和MPP节点地址；

在此以节点1为例，当节点1收到MPP节点的声明消息后，判断节点1自身的温度是否比声明消息中的第一本节点温度低，由于节点1的初始温度为100°，而节点1接收的声明消息中的第一本节点温度为1°；因此节点1接收该声明消息后，将声明消息中的第一本节点温度值加1，将第一跳数值减1，节点1将声明消息中的第一本节点温度值加1后的温度作为自身节点的温度值；然后广播声明消息，该声明消息包括：MPP节点地址、跳数值5和第一本节点温度值2°；同时节点1还向MPP节点返回路由回复消息，该路由恢复消息包括：节点1的地址、MPP节点地址。

如图所示，节点1的覆盖范围内包括节点(2、3、6和MPP)，这些节点收到节点1的声明消息后，同样进行温度比较，只接收温度值比自身温度值低的声明消息；最后，在节点1的覆盖范围内，只有节点2接收节点1的声明消息，接收声明消息后，类似节点1的操作，修改声明消息中的温度值和跳数值，然后广播修改后的声明消息；以及节点2向节点1返回路由回复消息，该路由回复消息包括：节点2的地址、节点1的地址以及MPP节点的地址；收到节点2广播的声明消息的节点，类似节点1和节点2的操作，直至跳数值为0时，则停止广播声明消息。

经过上述步骤就建立了各节点自身的路由表；

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过MPP节点将数据包发送至外网；若是，则根据路由表将数据包送至目的地。

其中，在广播声明消息过程中，或者是在建立好路由表之后，各节点向周围一跳相邻节点广播温度消息帧，温度消息帧包括：各节点自身的温度值、各节点的地址和第二跳数值；所述第二跳数值设为1；

节点接收到消息帧，保存温度消息帧中的温度值和地址；同时返回一个确认消息，该确认消息包括：第三本节点的地址和第三本节点的温度值；然后，销毁该温度消息帧。

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址为网状网外部地址时，再判断自己是否为MPP节点，若不是，则向周围温度值低的相邻节点转发数据包，直至MPP节点接收到数据包；

MPP节点将数据包发送到外网。

下面介绍本发明的一个具体实施例，请参见图3，网状网内部包括MPP节点和其他节点(1、2、3、4、5和6)；网状网通过Internet/3G与外部网络进行通讯；在网状网组网完成后，进行节点初始化，MPP节点温度为1°，其他节点(1、2、3、4、5和6)初始温度为100°以及设置跳数值；MPP节点广播声明消息，在MPP节点覆盖范围内的节点1和节点6收到声明消息，将自身的节点温度设置为2°，修改声明消息后，广播修改后的声明消息；节点1和节点6分别向MPP节点返回各自的路由回复消息；

在节点1的覆盖范围内，节点2和节点5收到节点1的声明消息，修改自身的节点温度为3°，节点2和节点5分别向节点1返回各自的路由回复消息；以及修改声明消息后，分别广播最新修改的声明消息；

在节点2的覆盖范围内，节点1和5丢弃收到的节点2广播的声明消息，节点3接收节点2广播的声明消息，修改节点3自身的节点温度值为4°；节点4接收节点2广播的声明消息，修改节点4自身的节点温度值为4°；节点3和节点4分别向节点2返回路由回复消息。

各节点向周围一跳相邻节点发送温度消息帧，该温度消息帧包括：发送节点的温度值和地址；MPP节点向周围一跳相邻节点发送温度消息帧包括：MPP节点的温度值、地址和第二跳数值1；节点2向周围一跳相邻节点发送温度消息帧，该温度消息帧包括：节点2的温度值和地址、第二跳数值1；其他节点类似。

节点接收到所述温度消息帧，提取该温度消息帧中的温度值和地址，保存于本节点。同时返回一个确认消息，该确认消息包含的内容：本节点的地址和本节点的温度值。然后销毁该温度消息帧。例如，节点2广播温度消息帧，节点1收到后向节点2返回确认消息，该确认消息包括：节点1的温度值和地址。

由此，各节点可获取自身周围一跳相邻节点的温度值和地址；

此时若节点4收到数据包，经检测该数据包需发送至网外节点X，节点4向周围温度比自己低的相邻节点转发该数据包，如图所示，节点4可向节点2转发，也可向节点5转发；直至转发到MPP节点，有MPP节点转发到因特网/3G，再转送至节点X；

若节点3收到数据包，经检测需转发到节点6，在节点3自身的路由表中未找到到达节点6的路由，则向其周围温度比自己低的节点转发数据包；如图所示，节点3可向节点2转发；若节点1在节点3的覆盖范围内，还可以向节点1转发数据包；直至找到送达节点6的路由。

当有除所述MPP节点外的网络节点加入或者退出无线网状网时，MPP节点再次广播表明MPP节点为端口节点的声明消息。

新加入的节点温度默认值也设置为一个足够大的正整数(如100°或1000°)，通过MPP发送来的端口声明消息和相邻节点发来的温度消息帧，修改本节点的温度值，并更新本节点的路由表。

以上本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，包括步骤：

（1）给MPP节点分配温度值；给网状网内部除MPP节点外的节点分配相同的初始温度；所述MPP节点温度值低于所述初始温度；

（2）所述MPP节点向网状网内部广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；所述声明消息包括：第一跳数值、MPP节点地址以及第一本节点温度值；其中，MPP节点广播声明消息时，以MPP节点温度为所述第一本节点温度值；

（3）接收声明消息的节点，判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若是，则将所述第一本节点温度值加1以及将所述第一跳数值减1后，向其他节点广播声明消息，并将所述第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值；

（4）重复步骤（3），直至第一跳数值为0时，不再广播声明消息；

（5）接收声明消息的节点单播返回路由回复消息给向其发送声明消息的节点；所述路由回复消息包括：第二本节点地址、向第二本节点发送声明消息的节点地址和所述MPP节点地址；

（6）由步骤（1）至（5）建立起各节点的路由表；

（7）接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过所述MPP节点将所述数据包发送至外网；若是，则根据路由表将所述数据包送至目的地。

2.根据权利要求1所述的基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，

在所述步骤（5）之后，步骤（6）之前，还包括步骤：

接收路由回复消息的节点提取所述向第二本节点发送声明消息的节点地址，与自身的节点地址比较，如果一致，则保存该路由回复消息；若不一致，则丢弃该路由回复消息。

3.根据权利要求1所述的基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，

在所述步骤（6）之后，步骤（7）之前，还包括步骤：各节点向周围一跳的相邻节点广播温度消息帧，所述温度消息帧包括：各节点自身的温度值、各节点的地址和第二跳数值；所述第二跳数值设为1；

节点接收到温度消息帧，保存消息帧中的温度值和地址；同时返回一个确认消息，该确认消息包括：第三本节点的地址和第三本节点的温度值；

在所述步骤（7）中，判断数据包的目的地址为网状网内部地址时，通过所述MPP节点将所述数据包发送至外网的步骤包括：

接收数据包的节点判断自己是否为MPP节点，若不是，则根据温度消息帧向周围温度值低的节点转发所述数据包，直至所述MPP节点接收到所述数据包；所述MPP节点将所述数据包发送到外网。

4.根据权利要求3所述的基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，

在所述步骤（7）中，判断数据包的目的地址为网状网外部地址时，根据路由表将所述数据包送至目的地的步骤包括：

接收所述数据包的节点在自身的路由表中查找，若未找到发送所述数据的所需路由，则向周围温度值低的相邻节点转发所述数据包，直至找到发送所述数据的所需路由。

5.根据权利要求1所述的基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，

周期性地广播表明所述MPP节点为端口节点的声明消息。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于温度的无线网状网路由方法，其特征是，

当有除所述MPP节点外的网络节点加入或者退出无线网状网时，再次广播表明所述MPP节点为端口节点的声明消息。

7.一种无线网状网，其特征是，包括：多个节点，其中至少一个节点是作为端口节点的MPP节点；其中，在组网时给MPP节点分配MPP节点温度值；给网状网内部除MPP节点外的节点分配相同的初始温度；所述MPP节点温度值低于所述初始温度；

所述MPP节点，向第一节点广播表明MPP节点为端口节点的声明消息；声明消息包括：第一跳数值、MPP节点地址以及第一本节点温度值；其中，MPP节点广播声明消息时，以MPP节点温度为所述第一本节点温度值；

第一节点，接收声明消息后，判断第一本节点温度值是否比该接收声明消息的节点自身的温度值低，若是，则将所述第一本节点温度值加1、将所述第一跳数值减1；若第一跳数值减1后不等于0，则向第二节点广播声明消息，并将所述第一本节点温度值加1后的值作为其自身的节点温度值；若第一跳数值减1后等于0，则停止转发声明消息；以及单播返回第一路由回复消息给所述MPP节点；所述第一路由回复消息包括：第一本节点地址和所述MPP节点地址；

第二节点，接收所述第一节点发送的声明消息后，单播返回第二路由回复消息给所述第一节点；所述第二路由回复消息包括：第二本节点地址、第一节点地址和所述MPP节点地址；

各节点建立自身的路由表；

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则通过所述MPP节点将所述数据包发送至外网；若是，则根据路由表将所述数据包送至目的地。

8.根据权利要求7所述的无线网状网，其特征是，

各节点向周围一跳相邻节点广播温度消息帧，所述温度消息帧包括：各节点自身的温度值、各节点的地址和第二跳数值；所述第二跳数值设为1；

节点接收到消息帧，保存温度消息帧中的温度值和地址；同时返回一个确认消息，该确认消息包括：第三本节点的地址和第三本节点的温度值；

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址为网状网外部地址时，再判断自己是否为MPP节点，若不是，则根据温度消息帧向周围温度值低的相邻节点转发所述数据包，直至所述MPP节点接收到所述数据包；

所述MPP节点将所述数据包发送到外网。

9.根据权利要求8所述的无线网状网，其特征是，

任意节点接收到数据包后，判断数据包的目的地址为网状网内部地址时，在自身的路由表中查找，若未找到发送所述数据的所需路由，则根据温度消息帧向周围温度值低的节点转发所述数据包，直至找到发送所述数据的所需路由。

10.根据权利要求7至9任一项所述的无线网状网，其特征是，

当有除所述MPP节点外的网络节点加入或者退出无线网状网时，所述MPP节点再次广播表明所述MPP节点为端口节点的声明消息。