CN102413542A - 一种无线网状网路由方法和无线网状网 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线网状网路由方法，包括步骤：MPP节点广播声明消息；其他网络节点接收声明消息；接收到声明消息，将向其发送声明消息的网络节点设为本节点的父节点；并向各自的父节点发送路由回复消息；接收到路由回复消息的网络节点，将向其发送路由回复消息的网络节点设为本网络节点的子节点；建立MPP节点和其他网络节点的路由表；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，则通过所述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，可以减小接入时延，提高接入效率。

Description

一种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。其特点是按需维护路由信息，具体的实现过程包括：当源端有数据需要发送给目的端，并且源端没有到目的端的路由时，源端通过发送路由请求消息来获取到达目的节点的路由；目的节点或具有到目的节点有效路由的节点收到源端发来的路由请求后，回应路由应答消息。通过路由请求和路由回复消息在源端和目的端之间建立了一条双向路由。

但是，在给定的路由生命期内不使用该路由，则该路由会被删除。在没有路由时，需要执行路由学习查找过程，增大了数据的传输时延以及网络中寻路信息的数量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无线网状网路由方法，可以减小接入时延，提高接入效率。

基于上述目的采用的方案是：

一种无线网状网路由方法，包括步骤：

MPP节点在网状网内部广播表明所述MPP节点为根节点的声明消息；所述声明消息包括MPP节点地址；

接收所述声明消息的网络节点，将第一次向本网络节点发送所述声明消息的网络节点设为本节点的父节点；以及在网状网内部广播所述声明消息，直至在网状网内部除所述MPP节点外的所有网络节点都接收到所述声明消息；

向各自的父节点发送路由回复消息；所述路由回复消息包括：本网络节点地址、本网络节点的父节点地址以及所述MPP节点的地址；

接收到路由回复消息，将向本网络节点发送路由回复消息的网络节点设为本网络节点的子节点；

建立所述MPP节点和其他网络节点的路由表；

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。

本发明通过MPP节点在网状网内部广播其为根节点的声明消息，接收到该声明消息的网络节点，再将接收的声明消息广播，直至网状网内部所有的网络节点者接收到该声明消息；各网络节点将第一次向自身发送声明消息的节点设为其父节点，并向各自的父节点发送路由回复消息，收到路由回复消息的父节点将向其发送路由回复消息的网络节点设为自己的子节点，由此建立起网状网树状路由，同时也建立了网状网中各网络节点的路由表，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；可以减小接入时延，提高接入效率。

本发明的目的在于提出一种无线网状网，可以减小接入时延，提高接入效率。

基于上述目的采用的方案是：

一种无线网状网，包括：

多个网络节点，其中至少一个网络节点为MPP节点；

所述MPP节点，在网状网内部广播表明所述MPP节点为根节点的声明消息；所述声明消息包括MPP节点地址；

第一网络节点，接收到所述声明消息，将第一次向本网络节点发送所述声明消息的网络节点设为本节点的父节点；并向各自的父节点发送路由回复消息；所述路由回复消息包括：本网络节点地址、本网络节点的父节点地址以及所述MPP节点的地址；以及在网状网内部广播所述声明消息，直至在网状网内部除所述MPP节点外的所有网络节点都接收到所述声明消息；

第二网络节点，接收到所述路由回复消息时，将向其发送所述路由回复消息的网络节点设为其自身的子节点；

所述MPP节点和其他网络节点建立各自的路由表；

任意网络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MPP节点在网状网内部广播其为根节点的声明消息，接收到该声明消息的网络节点，再将接收的声明消息广播，直至网状网内部所有的网络节点都接收到该声明消息；各网络节点将第一次向自身发送声明消息的节点设为其父节点，并向各自的父节点发送路由回复消息，收到路由回复消息的父节点将向其发送路由回复消息的网络节点设为自己的子节点，由此建立起网状网树状路由，同时也建立了网状网中各网络节点的路由表，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，则直接通过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；可以减小接入时延，提高接入效率。

附图说明

图1是本发明方法的一个优选实施例流程图；

图2是利用本发明方法将数据包传送至外网的流程图；

图3是利用本发明方法在内部网络传输数据包的流程图；

图4是网状网的一个优选实施例示意图；

图5是本发明的一个具体实施例示意图；

图6是本发明的另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。

一个优选的实施方式，请参见图1，一种无线网状网路由方法，包括步骤：

101、广播声明消息；

MPP(Mesh Point with a Portal，配置网状网入口的网状网节点)节点在网状网内部广播表明MPP节点为根节点的声明消息。该声明消息包含：MPP节点地址。

102、接收声明消息；

作为一个具体实施方式：接收到所述声明消息时，首先判断该消息是否重复接收，如果是，则丢弃该消息；否则，接收该消息。

103、是否所有网络节点都收到声明消息；

判断是否所有网络节点都收到声明消息，若是，进行105步骤；若否，进行104步骤。

104、接收声明消息的节点再次广播声明消息；

向其他网络节点转发声明消息，返回步骤102；直至每次广播时，无线网状网内部除MPP节点外的所有网络节点都接收到声明消息。

105、将向本节点发送声明消息的节点设为父节点；

接收到声明消息，将第一次向本网络节点发送声明消息的网络节点设为本节点的父节点，建立一条本节点到MPP节点的路由。

106、向各自的父节点返回路由回复消息；

向各自的父节点发送路由回复消息；路由回复消息包括：本网络节点地(源地址)址、本网络节点的父节点地址(下一跳地址)以及MPP节点的地址(目的地址)。

107、接收路由回复消息的节点将向其发送该消息的节点设为自己的子节点；

接收到路由回复消息，将向本网络节点发送路由回复消息的网络节点设为本网络节点的子节点。

作为一种具体实施方式，步骤如下：接收到所述路由回复消息时，判断路由回复消息中的“本网络节点的父节点地址”是否为本节点地址，若不是，则丢弃该消息；若是，则将向其发送所述路由回复消息的网络节点设为其自身的子节点，同时建立一条本节点到产生该路由回复消息节点的路由；另外做进一步判断，如果本节点是MPP节点，则销毁该回复消息。否则，将该回复消息的“下一跳地址”修改为本节点的父节点地址，回复消息的“源地址”和“目的地址”不变，并把该回复消息转发给其父节点。

108、建立各节点的路由表；

建立MPP节点和其他网络节点的路由表。其中，MPP的路由表包含MPP节点到除MPP外其它网状网节点的路由；其它网络节点的路由表包含到MPP节点的路由以及到其子节点的路由。

109、接收数据包；

110、数据目的地址是否在网内；

判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则进行步骤111；若是，则进行步骤112。

111、通过MPP节点发到外网；

通过MPP节点将数据包发送至外网。

112、根据路由表将数据包发送到目的地。

本发明通过MPP节点在网状网内部广播其为根节点的声明消息，接收到该声明消息的网络节点，再将接收的声明消息广播，直至网状网内部所有的网络节点者接收到该声明消息；各网络节点将第一次向自身发送声明消息的节点设为其父节点，并向各自的父节点发送路由回复消息，收到路由回复消息的父节点将向其发送路由回复消息的网络节点设为自己的子节点，由此建立起网状网树状路由，同时也建立了网状网中各网络节点的路由表，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，则直接通过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；可以减小接入时延，提高接入效率。

在实际运用中，并不需要等待网状网内部全部网络节点都收到声明消息后再进行步骤105和106。

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。

具体地，参考图2，上述步骤111为：

201、当前节点是否为MPP节点；

判断接收数据包的网络节点是否为MPP节点，若否，则进行步骤202；若否，则进行203。

202、通过MPP节点发到外网；

直接将数据包发到外网。

203、将数据包转发到当前节点的父节点。

将数据包转发至接收数据包的网络节点的父节点，返回上述步骤201。

参考图3，其中，上述步骤112具体为：

301、接收数据包的网络节点在自己路由表中查找所需路径；

302、当没有找到时，将数据包转发至其父节点；

当在接收数据包的网络节点的路由表中没找到数据包到达目的地址的路径时，将数据包转发至接收数据包的网络节点的父节点，返回步骤301。

303、当找到所需路径时，将数据包按照该路径送至目的网络节点。

本发明中的网状网包括多个网络节点，其中至少一个网络节点为MPP节点。

图4是一种网状网的优选实施方式示意图，包括10个网络节点(1、2、3、4、5、6、7、8、9和10)，其中一个网络节点为MPP节点；

MPP节点(网络节点1)在网状网内部的网络节点，广播表明网络节点1为根节点的声明消息；由于MPP节点的只覆盖了网络节点2和6，所以只有网络节点2和6接收到声明消息；因为网络节点2和6都是第一次收到声明消息，所以将网络节点1设为网络节点2和网络节点6的父节点；网络节点2向网络节点1返回路由回复消息，该路由回复消息中包括：网络节点1的地址、网络节点2的地址；网络节点6向网络节点1返回路由回复消息，该路由回复消息中包括：网络节点1的地址、网络节点6的地址；网络节点1收到网络节点2和6的路由回复消息后，将网络节点2和6设为自己的子节点；

由于还有7个网络节点未收到声明消息，网络节点2和网络节点6分别广播该声明消息，由于网络节点2的覆盖范围包括了网络节点3、4、5和6，由于网络节点6已经收到过声明消息，所以将该声明消息丢弃，网络节点3、4、5为第一次收到声明消息，因止，网络节点3、4、5分别将网络节点2设为各自的父节点，网络节点3、4、5分别向网络节点2返回路由回复消息，以网络节点3为例，该路由回复消息包括：网络节点3的地址、网络节点2的地址以及网络节点1的地址。网络节点2收到网络节点3和4的路由回复消息后，将网络节点3和4设为自己的子节点。

由于网络节点6的覆盖范围包括了网络节点2、4、5、7和9，而网络节点2、4和5已经收到过声明消息，因此丢弃该声明消息；网络节点7和9分别将网络节点6设为自己的父节点，并向网络节点6返回路由回复消息；网络节点6收到网络节点7和9的路由回消息后，将网络节点7和9设为自己的子节点；

由于此时网状网内部还有网络节点8和10未收到声明消息，因此已收到声明消息的节点将会再次广播声明消息，如图4可知，网络节点8和10在网络节点7的覆盖范围，网络节点8和10将网络节点7设为自己的父节点；并向网络节点返回路由回复消息；网络节点7收到网络节点8和10路由回复消息后，将网络节点8和10设为自己的子节点。

至此，除MPP节点外的所有网络节点都接收到声明消息；

在上述发送/接收声明消息和发送/接收路由回复消息的过程，建立起MPP节点和网络节点建立各自的路由表；

网络节点接收到数据包后(接收数据包的网络节点可能为图4中任一个或一个以上的网络节点)，判断数据包的目的地址是否为网状网内部地址，若否，则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。

本发明提出的无线网状网通过MPP节点在网状网内部广播其为根节点的声明消息，接收到该声明消息的网络节点，再将接收的声明消息广播，直至网状网内部所有的网络节点都接收到该声明消息；各网络节点将第一次向自身发送声明消息的节点设为其父节点，并向各自的父节点发送路由回复消息，收到路由回复消息的父节点将向其发送路由回复消息的网络节点设为自己的子节点，由此建立起网状网树状路由，同时也建立了网状网中各网络节点的路由表，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，则直接通过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；可以减小接入时延，提高接入效率。

优选地，MPP节点周期性的广播表明MPP节点为根节点的声明消息。

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，MPP节点再次广播表明MPP节点为根节点的声明消息。

具体地，当网络节点接收到数据包后，数据包的目的地址被判断为外部地址，通过MPP节点将数据包发送至外网时，

接收数据包的网络节点判断其自身是否为MPP节点，若否，则该接收数据包的网络节点将数据包转发至其父节点后，继续判断接收数据包的网络节点是否为MPP节点；若是，则MPP节点直接将数据包发到外网。

具体地，当网络节点接收到数据包后，数据包的目的地址被判断为内部地址，接收数据包的网络节点根据路由表将数据包送至目的地时，若接收数据包的网络节点若在其路由表中没找到数据包的目的地址的路径，则将数据包转发至接收数据包的网络节点的父节点，该父节点在自己的路由表中查找所需路径；

重复上述操作直至查找到所需路径；查找到所需路径的网络节点根据查找到的路径将数据包发送至目的地。

下面介绍本发明的具体实施例，当网状网有新的网络节点加入时，如图5所示，网络节点11是新加入的，此时，作为根节点的网络节点1会再次发送声明消息，由于网络节点11未在网络节点1的覆盖范围内，因此未收到声明消息；如图5可知，网络节点11处于网络节点4和5的覆盖范围内，在此设网络节点11先收到网络节点5的声明消息，则将网络节点5设为网络节点11的父节点，向网络节点5返回路由回复消息，网络节点5将网络节点11设为自己的子节点；根据图4实施例的方式建立各个网络节点新的路由表；当网络节点11接收到数据包时，解释出该数据包的目的地址，若发现其目的地址为网状网外部的节点X时，将该数据包转发到MPP节点(网络节点1)，通过MPP节点将数据包转发给网络节点X所在的网状网。若其目的地址为内部网状网时，在网络节点11的路由表中查找传输数据包所需的路径，若找到，则根据找到的路径将数据包转到目的网络节点；若没找到，则将数据包转到网络节点11的父节点，在其父节点的路由表中查找所需路由，若找到，则按找到的路径转到目的地；若没找到，将数据包转发到该父节点的父节点，以此类推，直至找到所需路径。

当有网络节点退出网状网时，如图6所示；当网络节点7退出网状网时，网络节点8和10，断离了与网络节点1的路由，此时，网络节点1广播声明消息，其它网络节点收到该声明消息后，分别进行广播，如图6所示，网络节点8在网络节点5的覆盖范围内；网络节点10在网络节点9的覆盖范围内，于是网络节点8与网络节点5建立路由；网络节点10与网络节点9建立路由；建立各个网络节点新的路由表；若需要传到网状网外的X节点，则通过MPP节点转发过去，若在网状网内部，则根据新建立的路由表，转到目的地。

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 (11)

1.一种无线网状网路由方法，其特征是，包括步骤：

MPP节点在网状网内部广播表明所述MPP节点为根节点的声明消息；所述声明消息包括MPP节点地址；

接收所述声明消息的网络节点，将第一次向本网络节点发送所述声明消息的网络节点设为本节点的父节点；以及在网状网内部广播所述声明消息，直至在网状网内部除所述MPP节点外的所有网络节点都接收到所述声明消息；

向各自的父节点发送路由回复消息；所述路由回复消息包括：本网络节点地址、本网络节点的父节点地址以及所述MPP节点的地址；

接收到路由回复消息，将向本网络节点发送路由回复消息的网络节点设为本网络节点的子节点；

建立所述MPP节点和其他网络节点的路由表；

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节点为根节点的声明消息。

3.根据权利要求1所述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节点为根节点的声明消息。

4.根据权利要求1所述的无线网状网路由方法，其特征是，

在所述接收到路由回复消息的步骤后，任意网络节点接收到路由回复消息后，判断路由回复消息中的本网络节点的父节点地址与自身的节点地址是否相同，若不相同，则丢弃路由回复消息，若相同，则进行所述将向本网络节点发送所述路由回复消息的网络节点设为本网络节点的子节点的步骤。

5.根据权利要求1所述的无线网状网路由方法，其特征是，

接收到数据包后，数据包的目的地址被判断为外部地址时，通过MPP节点将所述数据包发送至外网的步骤包括：

判断接收所述数据包的网络节点是否为所述MPP节点，若否，则将所述数据包转发至接收所述数据包的网络节点的父节点，返回所述判断接收数据包的网络节点是否为所述MPP节点的步骤；若是，则直接将所述数据包发到外网。

6.根据权利要求1至5任一项所述的无线网状网路由方法，其特征是，

所述根据路由表将所述数据包送至目的地的步骤包括：

S1、当在接收所述数据包的网络节点的路由表中没找到所述数据包到达目的地址的路径时，将所述数据包转发至接收所述数据包的网络节点的父节点，在该父节点的路由表中查找所需路径；

S2、重复步骤S1，直至查找到所需路径；

S3、根据查找到的路径将数据包发送至目的地。

7.一种无线网状网，其特征是，包括：

多个网络节点，其中至少一个网络节点为MPP节点；

所述MPP节点，在网状网内部广播表明所述MPP节点为根节点的声明消息；所述声明消息包括MPP节点地址；

第一网络节点，接收到所述声明消息，将第一次向本网络节点发送所述声明消息的网络节点设为本节点的父节点；并向各自的父节点发送路由回复消息；所述路由回复消息包括：本网络节点地址、本网络节点的父节点地址以及所述MPP节点的地址；以及在网状网内部广播所述声明消息，直至在网状网内部除所述MPP节点外的所有网络节点都接收到所述声明消息；

第二网络节点，接收到所述路由回复消息时，将向其发送路由回复消息的网络节点设为其自身的子节点；

所述MPP节点和其他网络节点建立各自的路由表；

任意网络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，

所述MPP节点周期性的广播表明所述MPP节点为根节点的声明消息。

9.根据权利要求7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节点为根节点的声明消息。

10.根据权利要求7所述的无线网状网，其特征是，

当网络节点接收到数据包后，数据包的目的地址被判断为外部地址，通过MPP节点将所述数据包发送至外网时，

接收所述数据包的网络节点判断其自身是否为所述MPP节点，若否，则该接收所述数据包的网络节点将所述数据包转发至其父节点后，继续所述判断接收数据包的网络节点是否为所述MPP节点；若是，则MPP节点直接将所述数据包发到外网。

11.根据权利要求7至10任一项所述的无线网状网，其特征是，

接收所述数据包的网络节点根据路由表将所述数据包送至目的地时，

若接收所述数据包的网络节点若在其路由表中没找到所述数据包的目的地址的路径，则将所述数据包转发至接收所述数据包的网络节点的父节点，该父节点在自己的路由表中查找所需路径；

重复上述操作直至查找到所需路径；

查找到所需路径的网络节点根据查找到的路径将数据包发送至目的地。

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