CN105282770A - 无线自愈式组网优化与自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线自愈式组网优化与自检方法，在一个由无线报警按钮、无线基站、总控网关、后台服务器组成的网络中划分多个局域网，每个局域网由一个总控网关、多个无线基站和多个无线报警按钮组成；局域网中，总控网关通过路径选择算法为每个无线基站指定一条最优传输路径，报警信息将通过此路径传输给下一个无线基站或总控网关；无线基站间通过局域网链路检测发现局域网内失效的链接，并将其删除，同时通过自我修复建立新的链接；后台服务器通过后台软件进行设备自检，发现网络内出现故障的设备。使用本发明所述方法组建的网络，数据传输更加安全快速，网络更加健壮稳定，而且方便网络维护和发现网络中存在的问题。

Description

无线自愈式组网优化与自检方法

技术领域

本发明属于无线通信网络领域，特别是一种无线自愈式组网优化与自检方法。

背景技术

目前，应用于工厂、学校、医院等场所的报警技术有很多种，而该技术的实现，往往都需要依托在该场所内覆盖的无线网络。这样的无线网络，比较常见的是标准的WiFi网络，或者蓝牙无线网络等。采用上述方式的无线网络，往往具有模式化、标准化的特点，使用的都是标准的组网协议和链路结构，虽然通用性强，但是缺乏针对性的优化，一般有如下几个常见的缺点：

(1)无法实现无线信号的最佳路径传输；网络中，信息转发的次数越多，上传速度越慢，出错的概率也越大。

(2)不能及时发现网络中出现问题的节点；网络中经常出现节点损坏和工作异常的情况，如果网络本身对出问题的节点不能及时发现，还将其作为正常节点，极有可能导致数据丢失或损坏。

(3)网络稳定性差，不易维护；绝大多数无线网络本身并不具备自检的功能，从而既不能及时发现网络中失效的链路，也不能及时发现和锁定当前网络中是否存在有问题的节点。

发明内容

本发明是为了解决现有的应用于工厂、学校、医院等场所的报警系统网络信号传输效率低、稳定性差、不能自动发现有问题的节点并自我修复，而且不具备自检功能等缺点，提出的一种无线自愈式组网优化与自检方法。

本发明对现有网络进行了如下的改进：

第一，建立网络硬件环境：

网络硬件设备由无线报警按钮、无线基站、总控网关、后台服务器组成。网络的拓扑结构如图1所示，其中，后台服务器作为整个网络的控制中心，搭载有平台控制软件；A、B为相互独立的局域网，整个网络划分为多个局域网，每个局域网由一个总控网关、多个无线基站和多个无线报警按钮组成。后台服务器和各总控网关之间通过有线连接；局域网内部设备间，均通过无线连接。上述所有设备之间的数据交互都是全双工的。

第二，基于上述网络环境，为网络增加如下几方面功能：

1、设定无线消息多级跳转时沿最佳路径传输。本发明中，无线信号在网状网络中传输时，会选择一条跳转次数最少的路径进行传输；最佳路径传输不仅加快了传输速度，而且保证了传输的稳定性。

2、无线基站和总控网关实时检测自身网络情况。当网络中的节点(无线基站)故障后，该故障节点所在网络链路也会同时损坏，此时会删除故障节点及其损坏的网络链接，并建立新的网络链接。

3、后台服务器可以对网络内的设备进行自动检测。通过操作后台服务器，向总控网关发送设备检测命令，总控网关收到命令后根据编号结构和网络结构逐一对无线网络内的无线基站进行检测，当无线基站收到总控网关发来的检测命令后，向总控网关返回一个存在消息，总控网关收到返回消息后认为此设备工作正常，如果超时一定时间未收到返回消息则认为此无线基站故障，继续对下一个无线基站进行检测，直到检测完成。

本发明获得了如下的有益效果：

采用上述方式组建的网络，可扩展能力强，传输距离远，稳定性强，允许网络通过增加无线基站的数量进行覆盖范围的扩展；信号传输速度快，出现误码的概率降低；局域网具有自检和自我修复功能，局域网中个别设备的损坏不会对整个网络的正常使用造成影响；后台服务器可通过软件实现所有网络设备的自检，可以及时发现网络中的问题，方便整套网络设备的维护。

附图说明

图1是本发明的网络拓扑图；其中，A、B为局域网，A1、A2、A3、A4、A5、A6，B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7为无线基站，P1、P2、P3为无线报警按钮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。

本发明所述的网络硬件包括无线报警按钮、无线基站、总控网关、后台服务器等设备。网络的拓扑结构如图1所示，其中，后台服务器作为整个网络的控制中心，搭载有平台控制软件；A、B为相互独立的局域网，整个网络划分为多个局域网，每个局域网由一个总控网关、多个无线基站和多个无线报警按钮组成。后台服务器和各总控网关之间通过有线连接；局域网内部设备间，均无线连接。上述所有设备之间的数据交互都是全双工的。

该网络的基本功能是实现覆盖区域内的无线报警按钮到后台服务器之间的数据传输。并通过下述方式实现：

无线报警按钮具有唯一的32位ID编号，并且内置定位装置。无线报警按钮可以向无线基站发送数据，数据中包含自身ID信息和自定义功能信息。

无线基站具有数据接收、信号中继、区域定位、检测控制等功能。如果一个无线基站可以不通过其他无线基站直接连到总控网关上，那么该无线基站所覆盖区域内的无线报警按钮，只需要一次跳转就能完成信号传输；如果一个无线基站需要间接通过其他无线基站直接连到总控网关上，那么该无线基站所覆盖区域内的无线报警按钮发出的信号，就需要跳转多个无线基站后，才能到达总控网关；因而对每个无线基站来说，不仅能直接接收信号，而且可以作为中继设备，帮助其它无线基站传输信号。

总控网关作为局域网的核心，可以接收并分析数据，最终上传给后台服务器。

在整个网络中，设置下述编号原则：

每个局域网具有唯一的网络编号。

总控网关独立于其他设备独立编号，编号从1开始，依次加1。

无线基站独立于其他设备独立编号，每个无线基站具有唯一32位ID编号。编号基于局域网编号进行分段，系统设定每个局域网的无线基站编号容量为40，每个局域网内无线基站编号依次加1。

基于上述编号原则，再设置下述通讯规则：

处于同一网络编号的无线基站和总控网关相互之间才能够组建局域网，即同一局域网中的无线基站和总控网关具有相同网络编号，每个局域网由一个总控网关和若干无线基站组成，不能存在多个总控网关。

每个局域网为网状结构，在每个无线基站或总控网关的无线接收范围内的所有设备相互连接构成网状结构，局域网的核心为总控网关，由总控网关开始逐级向外接力延伸。

本发明基于上述硬件和规则，增加了如下功能：

1、最佳路径寻址算法：

每个无线基站会向周围发送包含有命令识别码和自身的ID号信息的路由请求命令；

收到路由请求命令的无线基站，当分析出该命令中不包含自身ID号时，会在该命令中添加自身的ID号，并对外发送出去，命令通过多级转发后最终到达总控网关；由于网络是网状结构，每个无线基站发送到总控网关的路由请求命令经过的路径可能存在多条，总控网关分析所有来自同一个源无线基站的路由请求命令，从中选择一条经过的无线基站数量最少的路径，将回复信息沿该路径回传到源无线基站，并将此路径作为源无线基站到总控网关的最优传输路径；报警信息在无线基站间转发时，沿最优路径传输；

收到路由请求命令的无线基站，当分析出该命令中不包含自身ID号时，还会向命令中添加自身的ID号并回复；无线基站通过分析命令的回复信息，得到局域网中与自身直接相连的其他无线基站ID号，并与之建立链接。

2、局域网链络检测和自我修复：

无线基站和总控网关会实时检测自身网络情况，当网络中的节点(无线基站)故障后，该故障节点所在网络链路也会同时损坏，此时会删除故障节点及其损坏的网络链接，并建立新的网络链接，达到网络自我修复功能。

具体方法是：

在运行过程中无线网络中的无线基站向与其直接相连的无线基站周期性广播链接检测消息，如果无线基站连续3次没有接收到某个与其直接相连的无线基站的链接检测消息，则认为该网络链路已经断开，会删除该链接；同时寻找自己周围最近的其他可连接的无线基站，建立新的无线网络链接，并保存新的网络信息，实时维护无线网络。

3、设备自动检测：

设备自动轮询检测采用轮询的方法实现：后台服务器向总控网关发送设备检测命令，总控网关收到命令后根据编号结构和网络结构逐一对无线网络内的无线基站进行检测，当无线基站收到总控网关发来的检测命令后，向总控网关返回一个存在消息，总控网关收到返回消息后认为此设备工作正常，如果超时2秒未收到返回消息则认为此无线基站故障，继续对下一个无线基站进行检测，直到检测完成。

具体方法是：

总控网关会将所在局域网内所有无线基站的网络地址存储在一片掉电后也不丢失信息的存储器中，当总控网关收到后台服务器的检测命令时，根据网络地址逐一对设备进行检测。此外，当总控网关断电重启时会从存储系统中读取上次断电之前存储的网络地址，并更新自身网络表，防止设备断电重启后信息丢失的问题。

实际使用中：

1、当发生紧急事件时，按下无线报警按钮，报警信息通过电磁波发送到接收范围内的无线基站，无线基站收到信息后沿最佳路径对报警信息进行中继转发，将报警信息快速发送到对应网络的总控网关设备，总控网关将信息通过现有内网发送到后台服务器从而实现报警。

2、当无线网络中的无线基站出现故障后，无线网络会删除失效的链接，并通过自我修复式组网功能重新建立链接，保证无线网络的畅通。

3、当执行后台服务器软件系统中的设备轮询检测操作时，工控一体机通过内网将检测命令发送到总控网关，总控网关收到检测命令后执行设备检测动作，将检测结果发送到后台服务器软件系统，实现设备轮询检测。

Claims (2)

1.一种无线自愈式组网优化与自检方法，所述网络包括无线报警按钮、无线基站、总控网关、后台服务器，整个网络划分为多个局域网，每个局域网由一个总控网关、多个无线基站和多个无线报警按钮组成；每个无线基站都有一个ID号，无线报警按钮触发报警后，报警信息可通过无线基站最终传输到总控网关；其特征在于，包括以下三方面内容：

A.每个无线基站会向周围发送包含有命令识别码和自身的ID号信息的路由请求命令；

收到路由请求命令的无线基站，当分析出该命令中不包含自身ID号时，会在该命令中添加自身的ID号，并对外发送出去，命令通过多级转发后最终到达总控网关；总控网关分析所有来自同一个源无线基站的路由请求命令，从中选择一条经过的无线基站数量最少的路径，将回复信息沿该路径回传到源无线基站，并将此路径作为源无线基站到总控网关的最优传输路径；报警信息在无线基站间转发时，沿最优路径传输；

收到路由请求命令的无线基站，当分析出该命令中不包含自身ID号时，还会向命令中添加自身的ID号并回复；无线基站通过分析命令的回复信息，得到局域网中与自身直接相连的其他无线基站ID号，并与之建立链接；

B.无线基站向与其建立链接的无线基站周期性广播链接检测消息，如果无线基站连续3次没有接收到某个已与其建立链接的无线基站的链接检测消息，则认为该链接已经断开，会删除该链接；同时寻找自己周围最近的其他可连接的无线基站，建立新的无线网络链接，并保存新的网络信息；

C.总控网关会将所在局域网内所有无线基站的网络地址存储在一片掉电后也不丢失信息的存储器中，当总控网关收到后台服务器的检测命令时，根据网络地址逐一对设备进行检测，此外，当总控网关断电重启时会从存储系统中读取上次断电之前存储的网络地址，并更新自身网络表，防止设备断电重启后信息丢失的问题。

2.根据权利要求1所述的无线自愈式组网优化与自检方法，其特征在于，设置了如下所述的编号原则：

A.每个局域网具有唯一的网络编号；

B.总控网关独立于其他设备独立编号，编号从1开始，依次加1；

C.无线基站独立于其他设备独立编号，每个无线基站具有唯一32位ID编号，编号基于局域网编号进行分段，系统设定每个局域网的无线基站编号容量为40，每个局域网内无线基站编号依次加1。