CN103596240A

CN103596240A - 一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法

Info

Publication number: CN103596240A
Application number: CN201310606833.8A
Authority: CN
Inventors: 王旭东; 张宇航
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: CN103596240B

Abstract

本发明公开了一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，包括步骤：检测各非中心节点是否与移动终端连通及链路质量；各非中心节点将检测到的链路质量的信息发送到中心节点；中心节点通过分析选择最佳链路和具有最佳链路的最佳节点；中心节点将分析得出的信息反馈给每个非中心节点，并向最佳节点发送获取数据命令；收到获取命令的最佳节点从移动终端处获取数据；非中心节点将获取完毕的数据发送到接收端。本发明只需要通过mesh router选择一条从mesh client处获取的最佳路径，既保证了网络的高性能获取，又降低了mesh client在功能上的要求。

Description

一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法

技术领域

本发明涉及从不可进行模块修改的移动终端获取数据的技术领域，特别是涉及一种由无线mesh网络主导的以无线mesh网络选择链路的方式获取移动终端数据的方法。

背景技术

无线mesh网络由无线mesh路由器和无线mesh客户端组成，其中无线mesh路由器构成骨干网络，负责为无线mesh客户端提供连接。移动终端是指具有通信功能的计算机设备，包括智能手机、笔记本、平板电脑、车载电脑或具有无线上网功能的摄像机等。传统的获取方式是通过mesh client扫描所有网络，主动选择最佳路由器，切换网络连接最佳路由器，并根据相应的动态路由协议更改路由表配置。上述传统方法需要mesh client具有网络切换和动态路由配置功能。在无线mesh网络中，源节点和目的节点之间通过多跳转发来实现通信。由于当mesh client需要在，但是当mesh client网络切换或路由动态配置功能时，mesh client无法选择最佳的meshrouter进行数据传输，从而数据获取的性能降低。

上述传统方法来调节信道带宽存在如下缺点：

1.需要移动终端具有网络切换和动态路由配置等功能；

2.当移动终端在移动时，移动终端无法选择出最佳路由器，从而无法时刻进行高性能下载。

因而需要一种在mesh client不具有网络切换和动态路由配置等功能时，依然可以从mesh client处选择一条最佳路径并进行高性能下载的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，只需要通过mesh router选择一条从mesh client处获取的最佳路径，而不需要通过mesh client进行网络切换和动态路由配置。这样既保证了网络的高性能获取，又降低了mesh client在功能上的要求。

本发明的技术解决方案如下：

一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

S1，依次检测各非中心节点是否与移动终端连通：

如果连通，则检测该非中心节点与移动终端之间的链路质量，并进入S2；

如果不连通，则进行下一个节点的检测；

S2，各非中心节点将检测到的链路质量的信息发送到中心节点；

S3，中心节点通过分析选择最佳链路和具有最佳链路的最佳节点；

S4，中心节点将分析得出的信息反馈给每个非中心节点，并向最佳节点发送获取数据命令；

S5，收到获取命令的最佳节点从移动终端处获取数据；

S6，非中心节点将获取完毕的数据发送到接收端。

所述的步骤S5中，收到获取命令的最佳节点需要先向移动终端询问是否有数据需要获取：如果有则获取；如果没有则不获取。

所述的无线mesh网络是由无线mesh路由器和无线mesh客户端组成；所述的无线mesh客户端是指在无线mesh路由器所覆盖的网络内移动的移动终端，所述的无线mesh路由器分为一个中心节点和若干非中心节点。

所述的中心节点是指具有网络控制功能的节点，可以是客户端（PC、手机等终端），也可以说具有网络控制功能的路由器。

所述的非中心节点是指不具有的网络控制功能的节点，一般指不具备网络控制功能的路由器。

中心节点与非中心节点连通，接收端借助无线mesh路由器，从无线mesh客户端获取数据，接收端是无线mesh路由器或是与无线mesh路由器连接的无线mesh客户端。

最佳节点，也即最佳非中心节点，是指经过中心节点的分析，选择出的与移动终端之间链路最佳的节点。

非最佳节点，也即非最佳非中心节点，是指经过中心节点的分析，不是与移动终端之间链路最佳的节点。

与现有技术相比本发明的有益效果是只需要通过mesh router选择一条从meshclient处获取的最佳路径，而不需要通过mesh client进行网络切换和动态路由配置。这样既保证了网络的高性能获取，又降低了mesh client在功能上的要求。

附图说明

图1为本发明由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法的流程图。

图2为本发明由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法的实施例1的拓扑结构图。

图3为本发明由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法的网络协议示意图。

图4是实施例中系统拍摄与接收照片的张数对比。

图5是实施例中照片传输的时延。

图6是实施例中第8-14张照片的拍摄时间与接收时间。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

请先参阅图1，图1为本发明由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法的流程图，如图所示，一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，包括如下步骤：

S1，依次检测各非中心节点是否与移动终端连通：

如果不连通，则进行下一个节点的检测；

S5，收到获取命令的最佳节点从移动终端处获取数据；

S6，非中心节点将获取完毕的数据发送到接收端。

实施例：

建立一个可以及时有效地完成对电力系统的监控的网络系统，其中，红外摄像仪所拍摄的照片需要被正确地、稳定地、快速地发回服务器端，且要保证每一张照片都必须无损坏、无遗漏地发回。无损坏是指每一张图片在传输的过程中要完整的从红外摄像仪端传到服务器端；无遗漏是指红外摄像仪所拍摄的所有图像要全部传回服务器端。同时，要保证整个系统需要在长时间内稳定地工作，不能出现经常性的系统崩溃，能够让照片在尽可能短地时间内传回服务器。虽然，整个系统对传输的延时要求不是很高，但是为了能够让用户及时有效地对电力系统的工作进行监控并可以做到实时分析，照片在整个系统的传输延时需要尽可能的短，尽量控制在10秒以内。

在本实施例中，服务器端是中心节点，路由器端是非中心节点，具体设计如下：

1.网络设计

整个系统的网络拓扑如图2所示，由于整个系统需要在较大地范围内（200米×200米）运行，需要在红外摄像仪和服务器之间架设若干路由器作为中继。服务器作为监控端，需要放置在室内房间中；路由器作为中继端需要均匀地散落放置在室外整个区域；红外摄像仪作为拍摄端，需要在整个区域内进行移动。

红外摄像仪在拍摄完照片之后，需要将照片发送到与之最近的路由器；之后通过由路由器构成的mesh网络发送到与服务器直连的路由器；最终由该路由器发回服务器端进行实时监控。即整个网络可以划分为3个子网络：红外摄像仪与路由器、所有路由器构成的mesh网络、路由器与服务器。

2.连接方式设计

1)红外摄像仪与路由器：

由于红外摄像仪需要在整个区域之间来回移动，用有线连接不够方便，所以红外摄像仪与路由器需要由无线连接。

2)由路由器构成的mesh网络：

路由器散布在整个区域范围之内，路由器彼此之间相距较远（大约在100左右）。如果用有线相连需要较长的网线，而且整个网络会变得较为复杂，除此之外在布线的时候，还会对电力系统造成一定的干扰。故路由器之间选用无线mesh网络。

3)路由器与服务器

服务器与路由器位置固定，且距离较近，为保证整个系统的稳定传输，路由器与服务器之间用有线相连。

3.无线网络类型的选择

所有的mesh路由器与红外摄像仪均采用adhoc模式，并配置为同一个子网之下。所有路由器与红外摄像仪之所以选用adhoc模式的原因，主要是红外摄像仪的软硬件配置所限，红外摄像仪无法在两个路由器之间做自由切换。需要让红外摄像仪时刻保持与所有路由器相连，有路由器端根据信号强弱对红外摄像仪进行连接与否的选择。选用同一子网的原因是无法对红外摄像仪进行路由配置，红外摄像仪只能在一个子网下与所有路由器相连。

4.无线网络协议

根据之前对整个网络拓扑的描述，首先红外摄像仪需要根据链路质量选择一台路由器将照片发送，之后通过路由器的mesh网络将照片最终发送到服务器端，故在一个时间段内（8秒）整个系统需要完成链路检测->信息汇总->选择最佳链路->发送反馈结果->从红外摄像仪端下载照片->从路由器端下载照片。以下6个步骤。具体的网络协议如下所示：

1)链路检测

首先，检测每台路由器是否与红外摄像仪连通。若连通，则进一步检测路由器与红外摄像仪之间的链路质量。

2)信息汇总

之后，与红外摄像仪连通的路由器需要将链路检测的通过mesh网络结果发送到服务器端进行信息汇总。与红外摄像仪不连通的路由器，则无需发送。

3)选择最佳链路

通过对汇总回来的信息进行比较，服务器从中选择一条最佳链路。

4)发送反馈结果

服务器端向具有最佳链路的路由器发送下载指令，对其他路由器发送不下载指令。

5)从红外摄像仪端下载照片

收到下载指令的路由器，通过ftp协议从红外摄像仪端下载照片，并保存在路由器上。

6)从路由器端下载照片

服务器端通过ftp协议从路由器下载照片。

5.节点功能

每个节点需要具备以下功能：

1)红外摄像仪端：

受到红外摄像仪端硬件与软件的限制，红外摄像仪端的功能仅仅是拍摄照片，提供ftp服务器并且等待路由器端下载照片。

2)路由器端（非中心节点）：

路由器端的主要工作是检测并发送链路给服务器，并根据服务器端的指令从红外摄像仪端下载照片。在一个时间段，路由器首先探测与红外摄像仪的连通性。若连通，则进一步检测与红外摄像仪的链路质量，并将结果发送到服务器端。之后根据服务器端指令，从红外摄像仪端下载照片。最后，等待服务器的下载照片。

3)服务器端（中心节点）：

服务器端的主要工作是为用户提供界面监控红外摄像仪的工作和控制整个网络正常运作。服务器端的具体功能为：收集路由器端发送来的各自与红外摄像仪相连的链路信息，通过比较选择最佳链路，并将反馈结果发送到所有路由器，向具有最佳链路的路由器发送下载指令，对其他路由器发送不下载指令。最终服务器端还需要通过ftp协议从路由器端下载照片。

功能测试：

1.正确性测试：

表1和图4显示了在测试区域中，90分钟内照片的拍摄与接收情况。从表1不难看出，90分钟之后所拍摄的100张照片全部被服务器端接收。除此之外，每10分钟所统计的接收的照片数也几乎等于拍摄的照片数目。虽然，在前20分钟内，拍摄了27张照片却只收到了26照片。其原因是照片在传输过程中产生了延时，使得照片无法没有及时收到。即第27张照片是在第20-30分钟内收到的。

表1系统拍摄与接收照片的张数对比

统计时间（分钟）	10	20	30	40	50	60	70	80	90
										拍摄照片（张）	15	27	38	50	60	72	84	95	100
接收照片（张）	15	26	38	50	60	72	84	95	100

2.时效性测试：

图5显示了所拍摄的30张图片的传输时延情况，从图中可以看出，大多数的照片的传输时延在4到8秒钟。然而，第9、10、11张照片的时延较长，分别为137秒、102秒和36秒。传输时延较长的原因是由于这三张照片是在路由器A、B之间的盲区拍摄的。照片被拍摄后，由于红外摄像仪处于盲区中无法与任一路由器进行通信，无法将图片立即传送至服务器。只有当红外摄像仪走出盲区，照片才能被传送。

图6向我们具体的展示了这一过程。从接收时间的曲线中，可以看出，当红外摄像仪处于盲区时，图像因为迟迟无法被传送而储存在红外摄像仪中；当红外摄像仪走出盲区时，之前驻留在红外摄像仪中的图片立即被传送，第9、10、11、12张照片几乎同时到达服务器端。

经试验表明，本发明达到了以下有益效果：

1、本发明可以时刻选择一条从mesh client处进行数据获取的最佳路径，从而进行高性能下载，即使mesh client一直处于移动的状态。

2、本发明不要求mesh client具有网络自动切换和动态配置路由功能，也不需要对mesh client做添加和修改。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1，依次检测各非中心节点是否与移动终端连通：

如果不连通，则进行下一个节点的检测；

S5，收到获取命令的最佳节点从移动终端处获取数据；

S6，非中心节点将获取完毕的数据发送到接收端。

2.根据权利要求1所述的由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，其特征在于，所述的步骤S5中，收到获取命令的最佳节点需要先向移动终端询问是否有数据需要获取：如果有则获取；如果没有则不获取。

3.根据权利要求1所述的由无线mesh网络主导的获取移动终端数据的方法，其特征在于，所述的无线mesh网络是由无线mesh路由器和无线mesh客户端组成；所述的无线mesh客户端是指在无线mesh路由器所覆盖的网络内移动的移动终端，所述的无线mesh路由器分为一个中心节点和若干非中心节点；所述的中心节点是指具有网络控制功能的节点，所述的非中心节点是指不具有的网络控制功能的节点，中心节点与非中心节点连通，接收端借助无线mesh路由器，从无线mesh客户端获取数据，接收端是无线mesh路由器或是与无线mesh路由器连接的无线mesh客户端。