CN105072042A - 一种用于智能控制网络的路由方法以及路由系统 - Google Patents

一种用于智能控制网络的路由方法以及路由系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于智能控制网络的路由方法，包括以下步骤：Step1：发生网络变化的网络节点生成本节点的广播数据包，并将所述广播数据包传送到与其相邻的网络节点；Step？2：与发生网络变化的网络节点相邻的网络节点接收所述广播数据包并基于所述广播数据包更新自身的路由表，同时生成本节点的节点数据包并将所述节点数据包回复给所述发生网络变化的网络节点使其基于所述节点数据包更新自身的路由表，并且继续传送所述广播数据包到来源链路之外的与其相邻的其它网络节点；以及Step？3：重复Step？2，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成所述动态网络的路由学习。本发明还提供了一种用于智能控制网络的路由系统。

Description

一种用于智能控制网络的路由方法以及路由系统
技术领域
本发明涉及一种用于智能控制网络的路由方法以及路由系统。
背景技术
智能控制网络越来越普及于日常生活中的不同应用场合。智能控制网络的特点在于网络节点类型繁多，比如有智能灯具、智能面板、智能传感器、等等，而且其组网方式灵活多变，没有固定的层次组网，而是采用随机方式的自由组网，从而形成一个图状的网络结构。如图1所示，其示出了由若干个网络通信(控制)节点随机组成的一个任意智能控制网络。
在图1中，有两条分叉线路，每个圆圈都表示一个网络节点，各网络节点是可以动态热插拔的。实际上，可以不限于两条分叉线路，可以是任意多个分叉线路，并且根据具体使用场合的不同，各个节点的类型和实际位置是可以随机变化的。
由于会经常出现各种网络的动态变化，例如线路的中断或者增加，网络节点的增加或者替换等等，因此对于上述动态变化的智能控制网络，如何保障任意两个网络节点之间都能够通信顺畅，就需要一种路由方法及路由系统来完成，本发明旨在解决这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于智能控制网络的路由方法以及路由系统，从而能够保证在动态变化的智能控制网络中任意两个网络节点之间能够通信顺畅。
本发明公开了一种用于智能控制网络的路由方法，所述路由方法包括以下步骤：
Step1：发生网络变化的网络节点生成本节点的广播数据包，并将所述广播数据包传送到与其相邻的网络节点；
Step2：与发生网络变化的网络节点相邻的网络节点接收所述广播数据包并基于所述广播数据包更新自身的路由表，同时生成本节点的节点数据包并将所述节点数据包回复给所述发生网络变化的网络节点使其基于所述节点数据包更新自身的路由表，并且继续传送所述广播数据包到来源链路之外的与其相邻的其它网络节点；以及
Step3：重复Step2，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成所述动态网络的路由学习。
优选地，所述智能控制网络是指组网的链路上不存在环回回路、组网方式灵活、没有固定层次的任意图状的网络。
优选地，所述智能控制网络的网络层至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述网络层的协议标识号为本协议的标识号；所述网络层的源头网络地址设置为消息发送方的网络地址并由双方相互回填；所述网络层的目的网络地址设置为消息接收方的目的地址并由双方相互回填。
优选地，所述广播数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述广播数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为一特殊值，用于表示路由学习的情形；所述广播数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述广播数据包的目的网络地址设置为所述动态网络的广播地址。
优选地，所述节点数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述节点数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为与所述特殊值相同的数值，用于表示路由学习的情形；所述节点数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述节点数据包的目的网络地址设置为收到的所述广播数据包中的源头网络地址。
优选地，所述路由表包括目标网络节点的网络地址和链路信息，其中所述链路信息至少包括链路类型、链路端口、通道号以及子链路。
优选地，所述网络节点为具有路由功能的智能终端，既能实现终端本身具有的功能还具有路由功能，并且在物理接入所述动态网络前已经分配获得本节点的网络地址。
优选地，所述路由方法还包括Step4：网络通信时，所述网络节点查询本节点的路由表，比较消息数据包中的目标网络地址和路由表中的网络地址，如果一致，则获取路由表中下一跳的链路信息并从所述链路信息标识的链路上转发所述消息数据包；如果不一致，则丢弃所述消息数据包。
本发明还公开了一种用于智能控制网络的路由系统，所述路由系统包括：数据包生成传送单元，用于使发生网络变化的网络节点生成本节点的广播数据包，并将所述广播数据包传送到与其相邻的网络节点；以及通信单元，用于与发生网络变化的网络节点相邻的网络节点接收所述广播数据包并基于所述广播数据包更新自身的路由表，同时生成本节点的节点数据包并将所述节点数据包回复给所述发生网络变化的网络节点使其基于所述节点数据包更新自身的路由表，并且继续传送所述广播数据包到来源链路之外的与其相邻的其它网络节点以完成网络节点更新以及重复所述网络节点更新，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成所述动态网络的路由学习。
优选地，所述智能控制网络是指组网的链路上不存在环回回路、组网方式灵活、没有固定层次的任意图状的网络。
优选地，所述智能控制网络的网络层至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述网络层的协议标识号为本协议的标识号；所述网络层的源头网络地址设置为消息发送方的网络地址并由双方相互回填；所述网络层的目的网络地址设置为消息接收方的目的地址并由双方相互回填。
优选地，所述广播数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述广播数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为一特殊值，用于表示路由学习的情形；所述广播数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述广播数据包的目的网络地址设置为所述动态网络的广播地址。
优选地，所述节点数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述节点数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为与所述特殊值相同的数值，用于表示路由学习的情形；所述节点数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述节点数据包的目的网络地址设置为收到的所述广播数据包中的源头网络地址。
优选地，所述路由表包括目标网络节点的网络地址和链路信息，其中所述链路信息至少包括链路类型、链路端口、通道号以及子链路。
优选地，所述网络节点为具有路由功能的智能终端，既能实现终端本身具有的功能还具有路由功能，并且在物理接入所述智能控制网络前已经分配获得本节点的网络地址。
优选地，所述路由系统还包括比较单元，用于网络通信时所述网络节点查询本节点的路由表，比较消息数据包中的目标网络地址和路由表中的网络地址，如果一致，则获取路由表中下一跳的链路信息并从所述链路信息标识的链路上转发所述消息数据包；如果不一致，则丢弃所述消息数据包。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.智能控制网络在满足不存在循环闭合的网络链路(环回链路)的前提下，组网方式灵活多变，不需要受到某种特定的网络拓扑结构(例如总线型、星型、网状、环状、树状等)的限制，可以是任意图状的网络。
2.智能控制网络里的任意网络节点，可以动态热插拔，不用一直在线，只要在线，则不用任何配置，便可以快速地与其他网络节点顺利通信。
3.每次网络变化发生之后，不需要人工手动配置路由表，网络节点全自动动态生成本节点路由表，从而辅助后续过程完成消息多跳路由转发，实现通信目的。
附图说明
图1为智能控制网络的示意图。
图2为符合本发明优选实施例的网络节点的路由表结构示意图。
图3为符合本发明优选实施例的路由表的链路信息结构示意图。
图4为符合本发明优选实施例的路由转发原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
如图1所示，智能控制网络由各种类型的网络节点和将这些网络节点相连接的线路组成。这些网络节点为具有路由功能的智能终端，既能实现终端本身具有的功能还具有路由功能，即不需要额外地与路由器来连接入网便自身携带有路由功能。例如智能灯具，其在具有本身的功能—照明功能之外，还具有路由功能，即将路由器中的路由功能集成到智能灯具中。这些网络节点能够任意地插拔上电接入到智能控制网络，并且在其物理接入智能控制网络之前，已经被分配到一个网络地址，用以唯一地标示自己。
该智能控制网络不需要按照某种特定的网络拓扑结构(例如总线型、星型、网状、环状、树状等)来进行布置，是可以根据实际的需要来灵活地组网从而形成任意图状的网络。
此外，网络节点采用统一的网络通信协议栈。该网络通信协议栈包括物理层、链路层、网络层、会话层以及应用层。其中，其中与本发明密切相关的是网络层，其他层可根据需要定义，本发明不做限定。
该网络层基本结构定义如表1所示：
表1
其中与本发明密切相关的是“协议标识号”、“源头网络地址”和“目的网络地址”字段，其为必选字段。其中，网络层的协议标识号为本协议的标识号；网络层的源头网络地址设置为消息发送方的网络地址并由双方相互回填；网络层的目的网络地址设置为消息接收方的目的地址并由双方相互回填。其他字段可根据需要定义，本发明不做限定，上表中已列出的这些字段仅供参考。此外，符合本发明优选实施例的智能控制网络还保留有一个“广播地址”，通过该广播地址能将各种数据包传送到本智能控制网络中的所有网络节点。
如图2所示，图2为符合本发明优选实施例的网络节点的路由表结构示意图。在图2中，每一行即为一条路由信息记录。
其中，网络地址为从本网络节点始发或者经过本网络节点的数据包所要到达的目标网络节点的网路地址。
链路信息为数据包若要传送到本路由信息记录的网络地址，则要通过哪条物理链路发送出去。链路信息根据物理链路类型、端口、通道等信息的不同而不同。如图3所示，本发明优选实施例的路由表的链路信息包括链路类型、链路端口、通道号以及子链路。
符合本发明优选实施例的网络节点的路由表在智能控制网络发生网络变化时(例如有新的网络节点接入到本智能控制网络中或者有新的网络节点替换原有的网络节点)，由网络节点通过符合本发明优选实施例的路由方法生成。下面将通过符合本发明的优先实施例来具体说明。
在一个优选实施例中，网络节点A插拔上电接入到本发明优选实施例的智能控制网络中。该网络节点A生成本节点的广播数据包，该广播数据包优选地包括如下结构，具体如表2所示。
表2
如表2所示，符合本发明优选实施例的广播数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，广播数据包的协议标识号为本协议的标识号，可以人为地根据实际情况设置为一特殊值，用于表示路由学习的情形；广播数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；广播数据包的目的网络地址设置为本智能控制网络的广播地址。
接着，网络节点A将该广播数据包传送到与其相邻的各个网络节点，例如传送给网络节点B。
网络节点B在接收到协议标识号为“特殊值”(比如：0x1000)的广播数据包后，从广播数据包中取出源头网络地址(即为网络节点A的网络地址)，再获取其来源于哪条链路的信息，将二者信息添加记录到本节点的路由表中，即基于该广播数据包来更新自身的路由表。同时，网络节点B生成本节点的节点数据包，该节点数据包优选地包括如下结构，具体如表3所示。
表3
如表3所示，符合本发明优选实施例的节点数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，节点数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为与上述特殊值相同的数值，用于表示路由学习的情形；节点数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；节点数据包的目的网络地址设置为收到的广播数据包中的源头网络地址(在本实施例中即为网络节点A的网络地址)。
接着，网络节点B将该节点数据包回复给网络节点A使网络节点A基于该节点数据包来更新自身的路由表，这样网络节点A和网络节点B之间便建立了联系。
由于网络节点A所发出的广播数据包中的目的网络地址为本智能控制网络的广播地址，因此网络节点B将继续传送该广播数据包到与其相邻的其它网络节点，其中该相邻的其它网络节点为除去该广播数据包在本网络节点B的来源网络链路之外，在本网络节点的其他各个网络链路上发送该广播数据包，即网络节点B不会再将广播数据包回传给该网络节点A，而是传送给网络节点A以外的其它相邻的网络节点，例如传送到网络节点C。
网络节点C在收到该广播数据包后，生成本节点的节点数据包，并将该节点数据包回复给网络节点B，由于该节点数据包的目的网络地址填写的是收到的广播数据包中的“源头网络地址”(在本实施例中即为网络节点A的网络地址)。因此，网络节点B在收到该节点数据包后在将该节点数据包传送到网络节点A，这样网络节点C和网络节点A之间便建立了联系。此外，网络节点C继续传送该广播数据包到其它相邻的网络节点，如果没有其它相邻的网络节点则丢弃该广播数据包，广播数据包的传送结束。
不断重复上述步骤，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成整个智能控制网络的路由学习。
在完成整个智能控制网络的路由学习之后，整个智能控制网络的各个网络节点之间相互建立了联系，从而能够保证在动态变化的智能控制网络中任意两个网络节点之间能够通信顺畅。
在一个优选实施例中，上述网络节点，例如网络节点A、网络节点B以及网络节点C都是智能灯具，由各种以智能灯具作为网络节点所组成的智能控制网络即为智能照明系统。
下面，将结合图4来说明本发明优选实施例的路由转发原理。
在一个优选实施例中，如图4所示，网络通信时，如果任一网络节点收到“协议标识号”不为上述“特殊值”的消息数据包时(即表示不是路由学习的情况时)，且“目的网络地址”为“本节点网络地址”时，直接送给本结点的上层协议处理，该消息终结。
在一个优选实施例中，如果任一网络节点收到“协议标识号”不为上述“特殊值”的消息数据包时，且“目的网络地址”为“广播地址”时，除去该消息数据包在本节点的来源网络链路之外，在本节点的其他各个网络链路上发送该消息数据包。
在一个优选实施例中，如果任一网络节点收到“协议标识号”不为上述“特殊值”的消息数据包时，且“目的网络地址”不为“本节点网络地址”和不为“广播地址”的消息数据包时，则查询本节点路由表，比较消息数据包中的“目的网络地址”和路由表中的“网络地址”，如果一致时，获取该路由表记录信息中的“链路信息”，并在该“链路信息”标识的网络链路上发送该网络包消息。如果不一致，即查询本节点路由表失败，则丢弃该消息。优选地，如果是本节点发出的消息，则还要返回失败。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述路由方法包括以下步骤：
Step1：发生网络变化的网络节点生成本节点的广播数据包，并将所述广播数据包传送到与其相邻的网络节点；
Step2：与发生网络变化的网络节点相邻的网络节点接收所述广播数据包并基于所述广播数据包更新自身的路由表，同时生成本节点的节点数据包并将所述节点数据包回复给所述发生网络变化的网络节点使其基于所述节点数据包更新自身的路由表，并且继续传送所述广播数据包到来源链路之外的与其相邻的其它网络节点；以及
Step3：重复Step2，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成所述动态网络的路由学习。
2.如权利要求1所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述智能控制网络是指组网的链路上不存在环回回路、组网方式灵活、没有固定层次的任意图状的网络。
3.如权利要求2所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述智能控制网络的网络层至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述网络层的协议标识号为本协议的标识号；所述网络层的源头网络地址设置为消息发送方的网络地址并由双方相互回填；所述网络层的目的网络地址设置为消息接收方的目的地址并由双方相互回填。
4.如权利要求3所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述广播数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述广播数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为一特殊值，用于表示路由学习的情形；所述广播数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述广播数据包的目的网络地址设置为所述动态网络的广播地址。
5.如权利要求4所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述节点数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述节点数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为与所述特殊值相同的数值，用于表示路由学习的情形；所述节点数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述节点数据包的目的网络地址设置为收到的所述广播数据包中的源头网络地址。
6.如权利要求5所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述路由表包括目标网络节点的网络地址和链路信息，其中所述链路信息至少包括链路类型、链路端口、通道号以及子链路。
7.如权利要求6所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述网络节点为具有路由功能的智能终端，既能实现终端本身具有的功能还具有路由功能，并且在物理接入所述智能控制网络前已经分配获得本节点的网络地址。
8.如权利要求7所述的一种用于智能控制网络的路由方法，其特征在于，所述路由方法还包括Step4：网络通信时，所述网络节点查询本节点的路由表，比较消息数据包中的目标网络地址和路由表中的网络地址，如果一致，则获取路由表中下一跳的链路信息并从所述链路信息标识的链路上转发所述消息数据包；如果不一致，则丢弃所述消息数据包。
9.一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述路由系统包括：
数据包生成传送单元，用于使发生网络变化的网络节点生成本节点的广播数据包，并将所述广播数据包传送到与其相邻的网络节点；以及
通信单元，用于与发生网络变化的网络节点相邻的网络节点接收所述广播数据包并基于所述广播数据包更新自身的路由表，同时生成本节点的节点数据包并将所述节点数据包回复给所述发生网络变化的网络节点使其基于所述节点数据包更新自身的路由表，并且继续传送所述广播数据包到来源链路之外的与其相邻的其它网络节点以完成网络节点更新以及重复所述网络节点更新，直到网络中的所有网络节点都完成自身路由表的更新，从而完成所述动态网络的路由学习。
10.如权利要求9所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述智能控制网络是指组网的链路上不存在环回回路、组网方式灵活、没有固定层次的任意图状的网络。
11.如权利要求10所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述智能控制网络的网络层至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述网络层的协议标识号为本协议的标识号；所述网络层的源头网络地址设置为消息发送方的网络地址并由双方相互回填；所述网络层的目的网络地址设置为消息接收方的目的地址并由双方相互回填。
12.如权利要求11所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述广播数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述广播数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为一特殊值，用于表示路由学习的情形；所述广播数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述广播数据包的目的网络地址设置为所述动态网络的广播地址。
13.如权利要求12所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述节点数据包至少包括协议标识号、源头网络地址以及目的网络地址，其中，所述节点数据包的协议标识号为本协议的标识号，设置为与所述特殊值相同的数值，用于表示路由学习的情形；所述节点数据包的源头网络地址设置为本节点的网络地址；所述节点数据包的目的网络地址设置为收到的所述广播数据包中的源头网络地址。
14.如权利要求13所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述路由表包括目标网络节点的网络地址和链路信息，其中所述链路信息至少包括链路类型、链路端口、通道号以及子链路。
15.如权利要求14所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述网络节点为具有路由功能的智能终端，既能实现终端本身具有的功能还具有路由功能，并且在物理接入所述智能控制网络前已经分配获得本节点的网络地址。
16.如权利要求15所述的一种用于智能控制网络的路由系统，其特征在于，所述路由系统还包括比较单元，用于网络通信时所述网络节点查询本节点的路由表，比较消息数据包中的目标网络地址和路由表中的网络地址，如果一致，则获取路由表中下一跳的链路信息并从所述链路信息标识的链路上转发所述消息数据包；如果不一致，则丢弃所述消息数据包。
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