CN104936168A - 一种高效的无线mesh组网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的无线mesh组网方法，该方法通过搭建服务器来提高网络的网络管理能力与接入控制能力；同时，以包含MPP与MP的无线mesh基本网络作为核心，一方面，可大大提高网络的覆盖范围和可扩展性，另一方面，任何支持以太网络的设备均可以通过物理连接无线mesh基本网络实现快速接入，并通过服务器端IP地址分配与认证实现快速Internet接入，从而高效完成最后一公里的无线覆盖。

Description

一种高效的无线mesh组网方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高效的无线mesh组网方法。

背景技术

现有无线mesh网络(无线网状网络)搭建方案单一，针对一些特定场景或特殊硬件无法实现网络的快速搭建，并且mesh网络的扩展方案不灵活；同时，网络的无中心特性使无线mesh网络的可控性、安全性大大降低，管理困难；此外，通用无线mesh网络中组网节点的IP地址常常被设置为静态IP，传统路由器网络IP地址通常设置为无线AP为接入终端分配IP地址，不同IP地址之间不能直接通信，想要直接通信还要依靠逐步对IP地址进行分配和转换，因此限制了不同网络之间的互联互通，对无线mesh网络统一管理造成了不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的无线mesh组网方法，实现全网IP地址分配及可扩展终端网络快速接入，高效完成最后一公里的无线覆盖。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效的无线mesh组网方法，该方法包括：

步骤A、配置一服务器作为无线mesh网络的网关，由服务器基于动态主机配置协议DHCP为mesh网络内的设备分配IP地址；

步骤B、搭建无线mesh基本网络，其包括：步骤B1、搭建若干个通过有线方式与服务器以太网接口相连的无线网关接入点MPP，并获得服务器分配的IP地址；设置MPP作为无线mesh网络的根节点，驱动后续加入的mesh网络路由节点MP向根节点定期发送路由寻路标识；其中，由第一个搭建的MPP创建mesh网络标识meshID；步骤B2、创建若干mesh网络路由节点MP，MP与MP之间通过无线方式相连，其中一部分MP通过无线的方式与MPP相连作为其邻居节点，MP与MP之间利用meshID相互认证，认证通过后建立连接并开始向根节点寻路，定期发送路由寻路标识；然后，将MP的无线网卡与以太网卡进行桥接，并通过mesh基本网络向服务器获取IP地址；

步骤C、将带有网口的设备与MP的以太网口连接，通过mesh基本网络向服务器获取IP地址。

进一步的，该方法还包括：

将服务器的另一以太网接口接入到外网，并设置与MPP相连的以太网接口的数据流默认将地址转换到外网以太网口输出，为无线mesh网络中节点提供外网接入功能。

进一步的，所述MPP的无线网卡与有线网卡桥接后，通过有线方式与服务器完成连接并获取IP地址，通过无线的方式与MP相连，并发送服务器为相应MP分配的IP地址。

进一步的，所述带有网口的设备包括：无线AP与无线传感器网络网关；

其中，无线AP通过以太网卡接入MP，并通过无线网卡将IP地址转发至与其关联的终端设备；

无线传感器网络网关通过以太网口接入MP，并获得IP地址，由无线传感器网络网关通过mesh基本网络向外网转发数据。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过搭建服务器来提高网络的网络管理能力与接入控制能力；同时，以包含MPP与MP的无线mesh基本网络作为核心，一方面，可大大提高网络的覆盖范围和可扩展性，另一方面，任何支持以太网络的设备均可以通过物理连接无线mesh基本网络实现快速接入，并通过服务器端IP地址分配与认证实现快速Internet接入，从而高效完成最后一公里的无线覆盖。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例提供的一种高效的无线mesh组网方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无线mesh网络组网架构的示意图；

图3为本发明实施例提供的无线mesh网络的全网IP地址分布示意图。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的一种高效的无线mesh组网方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤11、配置一服务器作为无线mesh网络的网关，由服务器基于动态主机配置协议DHCP为mesh网络内的设备分配IP地址。

本实施例中，首先搭建服务器并设定外网连接方案；具体来说，在服务器端引入动态主机配置协议(DHCP)，并设置无线mesh网内设备的IP地址分配规则(例如，服务器可根据mesh网内节点MAC地址设置固定IP以方便识别)，服务器本身被配置为整个网络的网关，以便对整个mesh网络中的设备进行IP地址分配。接下来进一步配置服务器，使其作为第一级节点拥有接入控制与对分布式网络管理的能力。

另外，服务器包含内网、外网以太网接口，其中，内网以太网接口与无线mesh网络相连；外网以太网接口接入到外网，并设置内网以太网接口数据流默认将地址转换(NAT)到外网以太网接口输出，以此为无线mesh网络中节点提供外网接入功能。

步骤12、搭建无线mesh基本网络。

本发明实施例中，无线mesh基本网络主要包含通过有线方式与服务器以太网接口相连的无线mesh网关接入节点(MPP)，以及与MPP无线相连的mesh网络路由节点(MP)。

本步骤中，首先，依次搭建若干个通过有线方式与服务器以太网接口相连的无线mesh网络网关接入节点(MPP)，并从服务器获得自动分配的IP地址；设置MPP作为无线mesh网络的根节点，驱动后续加入的mesh网络路由节点(MP)向根节点定期发送路由寻路标识；其中，由第一个搭建的MPP创建mesh网络标识meshID；另外，还将所述MPP的无线网卡与有线网卡进行桥接，MPP通过有线方式与服务器相连并获取IP地址，通过无线的方式与MP相连，并发送服务器为相应MP分配的IP地址。

然后，创建若干MP，MP与MP之间通过无线方式相连，其中一部分MP通过无线的方式与MPP相连作为其邻居节点，MP与MP之间利用meshID相互认证，认证通过后建立连接并开始向根节点寻路，定期发送路由寻路标识；然后，将MP的无线网卡与以太网卡进行桥接，并通过mesh基本网络向服务器获取IP地址；

步骤13、将带有网口的设备与MP的以太网口连接，通过mesh基本网络向服务器获取IP地址。

本发明实施例中，带有网口的设备接入MP后构成了mesh扩展网络；所述带有网口的设备包括：无线AP、无线传感器网络网关设备(如ZigBee协调器等)；

其中，无线AP通过以太网卡接入MP，并通过无线网卡将IP地址转发至与其关联的终端设备。对于ZigBee网络(无线传感器网络)而言，ZigBee协调器为ARM芯片基础上的协调器FFD(全功能设备)，其带有以太网卡，可以通过连接MP接入mesh基本网络得到IP地址，其下方终端设备RFD(缩减功能设备)不需要TCP/IP连接，数据都有协调器FFD统一向外转发。

需要特别注明的是，对于市面上通用Wi-Fi无线路由器而言，其创建的热点网络通常另外定义一个IP地址段的局域网络，即采用了NAT地址转换技术完成向MP端口IP地址的转换，至此，在mesh基本网络搭建成功的基础上，mesh扩展网搭建完成。

基于本发明实施例上述方案所构建的无线mesh网络的架构如图2所示。图2中将无线mesh网络架构分为4层，第一层服务器层，该层的主要设备是服务器，用以管理网络以及向网络中的节点分配IP地址；第二层是Mesh Portal Point(MPP)，该节点设置为根节点(root)，用来对mesh网络内部的路由策略进行管理，定义mesh网络标识(meshID)，同时作为整个mesh网络的流量出口；第三层是可扩展mesh路由节点，即为Mesh Point(MP)，通过桥接技术的应用完成了有线与无线网络的相互转换，该类节点完成的主要工作是转发数据；第四层节点是Access Point(AP)网络及与其关联的下属设备，该类节点包括带以太网口的Wi-Fi路由器、移动设备和无线传感器(WSN)网络(如ZigBee网络)、PC等设备，即为接入mesh网络的前端设备。同时，如图2还示出了层一层之间的连接方式，分别用点线与实线来表示无线与有线连接。

该mesh组网架构中的二层与三层节点，即mesh组网节点构成了mesh基本网络，以供后期扩展节点加入mesh网络；第四层节点接入mesh基本网络后构成了mesh扩展网络。

本发明实施例所提供的无线mesh组网方法主要具有如下特点：

(1)IP地址的全局分配方式

IP地址由第一级服务器统一分配，服务器端DHCP协议的引入统一了mesh全网IP地址网段及其分配过程，无线mesh网络的全网IP地址分布示意图如图3所示。

借助mesh网络的分布式协调功能，处于同一网段的设备任意两者相互之间可以迅速完成路由发现建立连接并完成通信，而不需要路经上一级节点，很大程度上降低了网络通信时延。

(2)网络服务器加入无线mesh网络架构

将网络服务器加入到无线mesh网络架构并作为mesh网络中的第一层组网节点，这在很大程度上补充了分布式网络在集中控制上的不足：由于分布式网络是一种无中心网络，服务器作为第一级节点将传统总线式以太网络与分布式网络相结合，大大提高网络的接入控制与网络管理能力。

(3)自组织mesh架构基本网络架构，支持可扩展终端网络的随时接入

mesh架构作为整个无线mesh网络的核心架构，无线mesh网络架构先天的自组织多跳特性将大大提高网络的覆盖范围和可扩展性。此外，无线WLAN中桥接技术及网络地址转换技术(NAT)的应用使大大提高了网络的可扩展性，使多种网络互联互通得以实现。一旦mesh基本网络搭建完成，各类终端网络(PC、Wi-Fi、WSN等)都可以通过以太网口与mesh基本网络直接相连形成mesh扩展网络，即可完成网络接入。网络搭建完成后全网可以完成从下往上的TCP/IP数据传输，并完成对外网的访问。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种高效的无线mesh组网方法，其特征在于，该方法包括：

步骤A、配置一服务器作为无线mesh网络的网关，由服务器基于动态主机配置协议DHCP为mesh网络内的设备分配IP地址；

步骤B、搭建无线mesh基本网络，其包括：步骤B1、搭建若干个通过有线方式与服务器以太网接口相连的无线网关接入点MPP，并获得服务器分配的IP地址；设置MPP作为无线mesh网络的根节点，驱动后续加入的mesh网络路由节点MP向根节点定期发送路由寻路标识；其中，由第一个搭建的MPP创建mesh网络标识meshID；步骤B2、创建若干mesh网络路由节点MP，MP与MP之间通过无线方式相连，其中一部分MP通过无线的方式与MPP相连作为其邻居节点，MP与MP之间利用meshID相互认证，认证通过后建立连接并开始向根节点寻路，定期发送路由寻路标识；然后，将MP的无线网卡与以太网卡进行桥接，并通过mesh基本网络向服务器获取IP地址；

步骤C、将带有网口的设备与MP的以太网口连接，通过mesh基本网络向服务器获取IP地址。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

将服务器的另一以太网接口接入到外网，并设置与MPP相连的以太网接口的数据流默认将地址转换到外网以太网口输出，为无线mesh网络中节点提供外网接入功能。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述MPP的无线网卡与有线网卡桥接后，通过有线方式与服务器完成连接并获取IP地址，通过无线的方式与MP相连，并发送服务器为相应MP分配的IP地址。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带有网口的设备包括：无线AP与无线传感器网络网关；

其中，无线AP通过以太网卡接入MP，并通过无线网卡将IP地址转发至与其关联的终端设备；

无线传感器网络网关通过以太网口接入MP，并获得IP地址，由无线传感器网络网关通过mesh基本网络向外网转发数据。