CN107493585B - 一种无线mesh网络中通信风暴抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法，包括根据配置参数设置无线收发器，调节无线收发器和串口进入接收模式；判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包；判断是否接收到串口发送的串口数据包；执行有线命令过程，判断是否需要无线发送或本地应答；通过无线或串口发送处理过程；判断无线数据包是否有效；执行无线命令过程，判断是否需要转发或应答。通过采用上述技术方案进行实施，提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性，同时降低技术本身的复杂性，提升可维护性。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法，可在保持通信可靠性的基础上，解决网络通信时传输效率低的问题。

Description

一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法
技术领域
本发明涉及网络优化领域，具体涉及一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法。
背景技术
随着物联网的发展，越来越多的设备需要连接通信，相互沟通信息，越来越多的实际应用也需要大量设备间的连接和组网通信。为了达到连接和组网的目的，特别需要具备低功耗、低成本、组网灵活、网络容量大、支持设备类型多等特征的通信技术。而在目前的通信技术中，适合物联网需求的最佳技术是无线MESH组网通信类技术。
但是普通的无线通信技术，一般只能组成星形网络，各设备只能通过一跳无线通信到达处理中心，这必然会限制其在实际中的应用。而标准zigbee协议，由于其技术结构较复杂，同时对网络中的设备数量有限制，其在行业应用中受到极大限制。 例如在路灯应用中，其网络结构为链式拓扑，大量企业尝试使用标准zigbee通信协议，都以失败告终。
因此，有必要提供一种降低无线MESH通信协议复杂度，提高其在行业应用中的适应性，更适合链式、环式等不同传输网络拓扑的应用，达到通信稳定、可靠、介质访问效率高等效果。
发明内容
本发明的目的就是提供一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法，其可有效解决上述问题，可在保持通信可靠性的基础上，解决网络通信时传输效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法，其特征在于，包括如下操作:
S1: 处理器或控制器根据配置参数设置无线收发器，调节无线收发器和串口进入接收模式；
S2:判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包，若没有接收到无线数据包则执行操作S3，若接收到无线数据包则执行操作S6；
S3:判断是否接收到串口发送的串口数据包，若没有接收到串口数据包则执行操作S2，若接收到串口数据包则执行操作S4；
S4:执行有线命令过程，判断是否需要无线发送或本地应答，若不需要无线发送或本地应答则执行操作S2，若需要无线发送或本地应答则执行操作S5；
S5:通过无线或串口发送处理过程，然后执行操作S2；
S6:判断无线数据包是否有效，若无线数据包有效则执行操作S7，若无线数据包无效则执行操作S2；
S7: 执行无线命令过程，判断是否需要转发或应答，若不需要转发或应答则执行操作S2，若需要转发或应答则执行操作S5。
具体的操作为:
操作S4中有线命令过程具体如下:
S41:若命令为配置设备参数，则配置参数并保存，然后结束；
S42:若命令为发送内容，则准备发送内容，将数据帧中的当前地址修改为本设备地址，如果是转发数据帧，则不修改序列号、目的地址、源地址；
S43:组建数据帧，并进行发送，然后结束。
操作S43中发送数据帧具体包括如下操作:
S431:检测信道能量，判断当前信道是否空闲，若检测到能量大于设定值，则代表此信道目前有数据通信，需要随机计算几个符号位的退避时间值；
S432:如果累计判断次数大于设定值，则证明此时此信道受到异常干扰，则转至操作S434，直接发送数据帧；
S433:如果此信道处于忙碌状态，则转至操作S431；
S434:无线发送数据帧；
S435:判断是否需要重发此数据帧，判断依据是:如果没有收到应答帧，同时已经重发次数小于设定值，则重发；重发时，执行操作S434；
S436:结束。
操作S6的具体包括如下操作:
S61:如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同，则转至操作S68；
S62:如果数据帧为重复接收数据帧，则转至操作S68；重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表，如果有相应的记录，则代表已经接收并处理过相应的数据帧；
S63:如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配，则转至操作S66；
S64:转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址，同时不修改其它内容；
S65:执行无线发送逻辑过程，然后执行操作S43；
S66:执行无线命令过程；
S67:如果需要无线发送，则执行操作S65；
S68:结束。
操作S7中判断是否需要转发或应答的具体操作如下:
S71:判断数据帧类型；
S72:如果是上行数据，且本设备地址为中心地址，则转结束；如果本设备地址不为中心地址，则需要转发处理，执行无线命令过程；
S73:如果是下行数据，则需要回复应答数据帧；
S74:结束。
通过采用上述技术方案进行实施，提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性，同时降低技术本身的复杂性，提升可维护性。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法，可在保持通信可靠性的基础上，解决网络通信时传输效率低的问题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为数据帧的结构示意图；
图3为有线命令执行过程的示意图；
图4为数据帧的发送示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法，操作如图1所示，包括以下操作:
步骤1:通过处理器或控制器读取配置参数，设置收发器及相关外设的工作状态，主要参数包括频率、网络标识、设备地址、加密秘钥；
步骤2:设置收发器及本地有线通信接口处于接收状态；
步骤3:如果从无线收发器接收到完整数据包，转到步骤10；
步骤4:如果无法从本地有线通信接口接收到完整的数据包，转回步骤3；
步骤5:执行有线通信接口命令过程；
步骤6:如果不需要回复或无线发送，则转到步骤3；
步骤7:如果需要无线发送，则转到步骤8；如果需要本地有线通信接口发送则转到步骤9；
步骤8:无线发送处理过程；转到步骤3；
步骤9:本地有线接口发送处理过程；转到步骤3；
步骤10:如果无线数据包无效，则转到步骤4；
步骤11:执行无线命令处理过程；
步骤12:如果不需要无线转发或本地有线通信接口发送，转步骤3；否则转步骤7。
本发明中的数据包转发逻辑，可实现全网络设备至少接收到一次数据包，保证了数据包的可达性，同时，对于数据包格式的定义及风暴处理的逻辑算法，可实现每个设备最多处理一次相同的数据包。相比较传统的泛洪式广播传输和标准zigbee 的载波侦听，在保证传输可靠性的基础上，降低了实际物理介质的负载，可使得网络容纳更多的设备数量。
同时，本发明中的分布式处理逻辑算法，也特别适合组合通信及情景等功能的实现，在效果上，相比传统MESH网络和标准zigbee协议来说，通信可靠性、动作一致性更好，容纳设备数量更多。
步骤5具体包括以下操作，如图3所示:
步骤51:如果命令为配置设备参数，则转步骤55；
步骤52:准备发送内容，包括目的地址、序列号等参数；将数据帧中的当前地址修改为本设备地址，如果是转发数据帧，则不修改序列号、目的地址、源地址；
步骤53:组建数据帧，数据帧的结构如图2所示；
步骤54:发送过程，具体内容见步骤8详细内容，然后转结束；
步骤55:配置参数并保存；
步骤56:结束。
步骤8中具体包括以下步骤:
步骤81:检测信道能量，判断当前信道是否空闲；如果检测到能量大于设定值，则代表此信道目前有数据通信，需要随机计算几个符号位的退避时间值；
步骤82:如果累计判断次数大于设定值，则证明此时此信道受到异常干扰，则转到步骤84，直接发送数据帧；
步骤83:如果此信道处于忙碌状态，则转到步骤81；
步骤84:无线发送数据帧，如图4所示；
步骤85:判断是否需要重发此数据帧；主要判断依据是：如果没有收到应答帧，同时已经重发次数小于设定值，则重发；重发时，转步骤84；
步骤86:结束。
步骤10具体包括以下步骤:
步骤101:如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同，则转步骤108；
步骤102:如果数据帧为重复接收数据帧，则转步骤108；重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表，如果有相应的记录，则代表已经接收并处理过相应的数据帧。
步骤103:如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配，则转步骤106；
步骤104:转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址，同时不修改其它内容；
步骤105:无线发送逻辑过程，详细见步骤8中处理；转步骤108；
步骤106:无线命令处理过程，详细见步骤11中处理过程；
步骤107:如果需要无线发送，则转步骤105；
步骤108:结束。
步骤12中具体包括以下步骤:
步骤121:判断数据帧类型，转到相应的步骤进行处理；
步骤122:如果是上行数据，如果本设备地址为中心地址，则转结束；如果本设备地址不为中心地址，则需要转发处理，转步骤8；
步骤123:如果是下行数据，则需要回复应答数据帧；
步骤124:结束。
本发明为了提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性，同时降低技术本身的复杂性，提升可维护性等方面。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法，可在保持通信可靠性的基础上，解决网络通信时传输效率低的问题。
本发明未能详尽描述的设备、机构、组件和操作方法，本领域普通技术人员均可选用本领域常用的具有相同功能的设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。或者依据生活常识选用的相同设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法，其特征在于，包括如下操作：
S1：处理器或控制器根据配置参数设置无线收发器，调节无线收发器和串口进入接收模式；
S2：判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包，若没有接收到无线数据包则执行操作S3，若接收到无线数据包则执行操作S6；
S3：判断是否接收到串口发送的串口数据包，若没有接收到串口数据包则执行操作S2，若接收到串口数据包则执行操作S4；
S4：执行有线命令过程，判断是否需要无线发送或本地应答，若不需要无线发送或本地应答则执行操作S2，若需要无线发送或本地应答则执行操作S5；
S5：通过无线或串口发送处理过程，然后执行操作S2；
S6：判断无线数据包是否有效，若无线数据包有效则执行操作S7，若无线数据包无效则执行操作S2；
S7：执行无线命令过程，判断是否需要转发或应答，若不需要转发或应答则执行操作S2，若需要转发或应答则执行操作S5；
其中操作S4中有线命令过程具体如下：
S41：若命令为配置设备参数，则配置参数并保存，然后结束；
S42：若命令为发送内容，则准备发送内容，将数据帧中的当前地址修改为本设备地址，如果是转发数据帧，则不修改序列号、目的地址、源地址；
S43：组建数据帧，并进行发送，然后结束；
其中，操作S43中发送数据帧具体包括如下操作：
S431：检测信道能量，判断当前信道是否空闲，若检测到能量大于设定值，则代表此信道目前有数据通信，需要随机计算几个符号位的退避时间值；
S432：如果累计判断次数大于设定值，则证明此时此信道受到异常干扰，则转至操作S434，直接发送数据帧；
S433：如果此信道处于忙碌状态，则转至操作S431；
S434：无线发送数据帧；
S435：判断是否需要重发此数据帧，判断依据是：如果没有收到应答帧，同时已经重发次数小于设定值，则重发；重发时，执行操作S434；
S436：结束；
其中操作S6的具体包括如下操作：
S61：如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同，则转至操作S68；
S62：如果数据帧为重复接收数据帧，则转至操作S68；重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表，如果有相应的记录，则代表已经接收并处理过相应的数据帧；
S63：如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配，则转至操作S66；
S64：转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址，同时不修改其它内容；
S65：执行无线发送逻辑过程，然后执行操作S43；
S66：执行无线命令过程；
S67：如果需要无线发送，则执行操作S65；
S68：结束；其中，操作S7中判断是否需要转发或应答的具体操作如下：
S71：判断数据帧类型；
S72：如果是上行数据，且本设备地址为中心地址，则转结束；如果本设备地址不为中心地址，则需要转发处理，执行无线命令过程；
S73：如果是下行数据，则需要回复应答数据帧；
S74：结束。
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