CN106028403B

CN106028403B - 无线Mesh网络高效处理终端移动方法

Info

Publication number: CN106028403B
Application number: CN201610311812.7A
Authority: CN
Inventors: 刘乃安; 郭坤龙
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: CN106028403A

Abstract

本发明公开了一种无线Mesh网络高效处理终端移动方法，主要解决现有技术中终端切换接入点时的数据丢失率高的问题。其实现步骤是：1.为接入点设置接收信号强度阈值；2.终端与接入点连接后，接入点根据接收信号强度阈值断开与终端的连接；3.接入点在内存中分配缓存空间来暂存发给终端的数据，并在接收到终端位置信息后，将缓存空间中的数据转发给新接入点；4接入点收到终端表项删除信息后，删除终端表项并释放缓存空间；5新接入点与终端连接后，向原接入点和网关节点发送终端位置信息；6.网关节点向原接入点发送终端表项删除信息。本发明降低了终端切换接入点时的数据丢失率，可用于需要高效处理终端移动性的无线Mesh网络。

Description

无线Mesh网络高效处理终端移动方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种终端移动管理方法。本发明可用于无线Mesh网络中处理终端移动的场景，改善终端移动过程中造成的数据丢失问题。

背景技术

无线Mesh网络是一种基于无线自组织网络发展而来的无线多跳通信网络，在该网络中的移动终端逐渐远离当前Mesh网络接入点MAP时，需要断开与当前MAP的连接，并接入到一个新的MAP，在这个切换MAP的过程中会出现高丢包率现象，然而无线Mesh网络的路由协议忽略了终端的这一移动问题，将这个问题留给了具体网络设备生产商去处理，因而需要针对终端的这一移动问题提出移动处理方法。

Jilong LI等人提出了一种基于在节点中存储关联信息的终端移动处理方法(LiJ,Yun J,Yun J,Cho K,Han K.Path management scheme to support mobile station inwireless mesh networks for U-healthcare applications.WirelessTelecommunications Symposium,2009.WTS 2009,Prague,Czech Republic,2009；1–4.)，该方法是在Mesh网关节点MPP中存储整个Mesh基本服务集MBSS中的终端位置信息，并在每个MAP中存储与它连接的终端信息，其步骤为：1.MAP接受一个终端的连接请求并与之建立连接，此MAP会在自己的内部代理表中记录此终端的MAC地址信息，并将此信息发送给MPP，MPP收到此信息后，在内部代理表中记录此终端的MAC地址信息和此MAP的MAC地址信息；2.此终端在移动的过程中，发现与当前MAP的链路质量变差，会主动与当前MAP断开并与另一个链路质量好的新MAP相连接，此新MAP记录此终端的MAC地址信息，并将此终端MAC地址信息发送给MPP，MPP收到此信息后更新终端的地址信息。可见，MPP是实时跟踪终端位置的，无论终端移动到哪里，发给终端的数据流都可以经MPP转发给此移动终端。该方法的不足之处是：第一，此方法修改了终端中的无线通信协议工作过程，由终端决定何时切换MAP，即此方法只适用于特定的终端，降低了方法的普适性；第二，此方法并没有考虑终端切换MAP过程中的数据丢失问题，在这个过程中，如果有数据流需要发给此终端，则会发送失败，造成高丢包率，降低了无线Mesh网络服务性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种无线Mesh网络高效处理终端移动方法，以解决终端移动造成的高丢包率问题，降低数据包丢失率，提高无线Mesh网络的服务质量。

为实现上述目的，本发明的技术思路是为无线Mesh网络接入点设置接收信号强度阈值并在移动终端切换接入点连接的过程中加入缓存机制，其实现步骤包括如下：

(1)移动终端切换接入点前处理方法

(1a)为接入点设置一个接收信号强度阈值，接入点根据接收信号强度阈值主动断开与移动终端的连接，让移动终端接入到一个性能更好的接入点。

(1b)在移动终端切换接入点的过程中加入缓存机制：

(1b1)在接入点与移动终端断开连接时，接入点在内存中分配一个缓存空间；

(1b2)在接入点收到数据源发给移动终端的数据时，将该数据放入缓存空间；

(1b3)接入点收到新接入点发来的终端位置信息后，将缓存空间中的数据转发给该新接入点；

(1b4)接入点收到网关节点发来的终端表项删除信息后，将终端表项删除，并释放缓存空间。

(2)移动终端切换接入点后处理方法：

(2a)新接入点与移动终端建立连接，向原接入点和网关节点发送终端位置信息；

(2b)网关节点收到新接入点发来的终端位置信息后，查询全局代理表，向原接入点发送终端表项删除信息。本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明由于通过接入点实时监测接收到的移动终端信号强度，当信号强度降低到阈值以下时，主动断开与终端的连接，使终端连接到一个性能更好的接入点，因而降低了数据丢失率。

第二，本发明由于在终端切换接入点的过程中加入缓存机制，使原接入点在不知道终端连接到的新接入点之前，先缓存发给移动终端的数据，进一步降低了数据丢失率，提高了网络服务质量。

附图说明

图1为本发明使用的具有高效处理终端移动方法的网络图；

图2为本发明的实现总流程图；

图3为本发明中为接入点设置接收信号强度阈值的子流程图；

图4为本发明中根据接收信号强度阈值与移动终端断开连接的子流程图；

图5为本发明中在移动终端切换接入点时加入缓存机制的子流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

参照图1，本发明使用的具有高效处理终端移方法的网络，包括网关节点1、普通Mesh节点2、普通Mesh节点3、第一接入点4和第二接入点5，这些节点通过无线传输进行相互通信，且移动终端在网络中的切换接入点前位置6处与第一接入点4相连接，该移动终端向右移动并最终移动到切换接入点后位置7后，再与第二接入点5相连接。

参照图2，对本发明基于图1网络的高效处理终端移动方法实现，具体步骤如下：

步骤1，为第一接入点4设置接收信号强度阈值E_{R_th}。

本发明中设置的接收信号强度阈值与无线Mesh网络的实际应用相关，实际应用中的终端可接受数据丢失率不同，则需要设置的接收信号强度阈值就不同。

参照图3，本步骤的具体实现如下：

1a)根据实际应用要求，设终端在接收数据时可接受的数据丢失率阈值为R；

1b)将测试终端与第一接入点4建立连接，并向测试终端发送数据；

1c)在测试终端接收数据时，利用数据丢失率测试工具监测测试终端的数据丢失率N；

1d)判断测试终端的数据丢失率N和终端可接受的数据丢失率阈值R的大小关系：

若N小于R，则增大测试终端与第一接入点4之间的距离，返回步骤1c)；

若N大于R，则减小测试终端与第一接入点4之间的距离，返回步骤1c)；

若N等于R，则执行步骤1e)；

1e)利用测试工具软件获取第一接入点4中的接收信号强度值，并将该值作为接收信号强度阈值E_{R_th}。

步骤2，终端通过接入点接入无线Mesh网络。

在切换接入点前位置6处，终端通过第一接入点4接入无线Mesh网络；第一接入点4将该终端的地址信息保存到本地代理表中，并将终端的连接状态位ST设置为1。

步骤3，更新网关节点全局代理信息。

第一接入点4向网关节点1发送终端的终端位置信息，网关节点1收到该终端位置信息后，将终端的地址信息保存到全局代理表中，并将终端的接入点地址设置为第一接入点4的地址。

步骤4，接入点根据终端的接收信号强度阈值，断开与移动终端的连接。

本发明中，接入点周期性检测终端的接收信号强度，当该信号强度降低到阈值以下时，断开与终端的连接；终端与接入点断开连接后，自动查找可使用接入点，并与一个信号强度最好的接入点相连接。

参照图4，本步骤的具体实现如下：

4a)接入点上的无线信号接收模块在接收信号时，会实时获取并记录终端信号强度值，第一接入点4周期性检查该终端信号强度值E_RSSI；

4b)第一接入点4判断接收信号强度值E_RSSI与接收信号强度阈值E_{R_th}的大小关系：

若E_RSSI大于E_{R_th}，则返回步骤4a)；

若E_RSSI小于或等于E_{R_th}，则执行步骤4c)；

4c)第一接入点4断开与移动终端的连接，并设置该终端的连接状态位ST为0。

步骤5，在移动终端切换接入点的过程中加入缓存机制。

本发明中在终端切换接入点的过程中加入缓存机制，使原接入点在不知道终端连接到的新接入点之前，先缓存发给移动终端的数据，可以有效降低数据丢失率。

参照图5，本步骤的具体实现如下：

5a)第一接入点4在与移动终端断开连接后，在内存中分配一个缓存空间；

5b)在第一接入点4收到第二接入点5发来的终端位置信息之前这段时间内，第一接入点4等待接收数据源发给终端的数据：

如果第一接入点4接收到数据源发给终端的数据，就查询本地代理表，判断该终端的连接状态位ST的值：

若ST＝1，则直接将该数据转发给终端；

若ST＝0，则将该数据放入缓存空间中；

如果第一接入点4没有接收到数据源发给终端的数据，则继续等待接收数据源发给终端的数据；

5c)第一接入点4接收到第二接入点5发来的终端位置信息，根据该终端位置信息得知新接入点即为第二接入点5，则将缓存空间中的数据转发给第二接入点5；

5d)第一接入点4收到网关节点1发来的终端表项删除信息，根据该终端表项删除信息查询本地代理表，将相应终端表项删除，并释放缓存空间。

步骤6，移动终端通过新接入点重新接入无线Mesh网络。

在切换接入点后位置7处，终端通过第二接入点5重新接入无线Mesh网络，第二接入点5向分别第一接入点4和网关节点1发送终端位置信息。

步骤7，网关节点向原接入点发送终端表项删除信息。

网关节点1收到第二接入点5发来的终端位置信息后，查询全局代理表，获取第一接入点4的地址，向第一接入点4发送终端表项删除信息，并将终端的接入点地址设置为第二接入点5的地址。

以上描述仅是本发明的一个具体实例，并不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.无线Mesh网络高效处理终端移动方法，包括：

(1)移动终端切换接入点前处理方法：

(1a)为接入点设置一个接收信号强度阈值，接入点根据接收信号强度阈值主动断开与移动终端的连接，让移动终端接入到一个性能更好的接入点；

(1b)在移动终端切换接入点的过程中加入缓存机制：

(1b4)接入点收到网关节点发来的终端表项删除信息后，将终端表项删除，并释放缓存空间；

(2)移动终端切换接入点后处理方法：

(2b)网关节点收到新接入点发来的终端位置信息后，查询全局代理表，向原接入点发送终端表项删除信息；

步骤(1)中，接入点根据接收信号强度阈值主动断开与移动终端的连接，让移动终端接入到一个性能更好的接入点，具体步骤如下：

1a.1)接入点接受移动终端的连接请求，将移动终端信息加入本地代理表，并设置终端连接状态位ST为1；

1a.2)接入点向网关节点发送终端位置信息，网关节点收到终端位置信息后将该终端信息加入到全局代理表中；

1a.3)接入点周期性监测接收到的移动终端信号强度E_RSSI；

1a.4)将移动终端信号强度E_RSSI与接收信号强度阈值E_{R_th}的大小进行比较：

若ERSSI大于E_{R_th}，则返回步骤1a.3)；

若ERSSI小于或等于E_{R_th}，则断开与移动终端的连接，并设置终端连接状态位为0；

步骤(1a)中为接入点设置接收信号强度阈值，其步骤如下：

1a1)假设实际应用中，终端可接受的数据丢失率阈值为R；

1a2)将测试终端接入无线Mesh网络；

1a3)监测测试终端的数据包丢失率N；

1a4)将N与R进行比较：

若N小于R，则增大测试终端和接入点之间的距离，返回步骤1a3)；

若N大于R，则减小测试终端和接入点之间的距离，返回步骤1a3)；

若N等于R，则获取接入点中的接收信号强度值，并将该值作为接收信号强度阈值E_{R_th}。

2.根据权利要求1所述的无线Mesh网络高效处理终端移动方法，其特征在于，步骤(1b1)中在接入点收到数据源发给移动终端的数据时，将该数据放入缓存空间，具体步骤如下：

1b1.1)接入点等待接收数据源发给移动终端的数据；

1b1.2)接入点收到数据源发给移动终端的数据，查询本地代理表，判断该终端的连接状态位ST的值：

若ST＝1，则直接将数据转发给移动终端，返回步骤1b1.1)；

若ST＝0，则将数据存入缓存空间中，返回步骤1b1.1)。