CN108123841B - 一种可扩展控制路由器及路由器性能扩充方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩展控制路由器ECR及路由器性能扩展方法，该ECR由一个主设备模块和至少一个从设备模块集成到一个印刷电路板封装而成，ECR通过集成多个从设备模块达到性能翻倍的效果，同时节约成本；同时还可将多个独立的从设备分布式部署在ECR的局域网中；路由器性能扩展方法通过ECR设备对所有从设备和从设备模块进行集中配置和控制管理，新加从设备只需要通过网线直连不需任何配置即可介入网络，部署起来简单方便。

Description

一种可扩展控制路由器及路由器性能扩充方法

技术领域

本发明涉及计算机网络通信技术领域，具体涉及一种可扩展控制路由器及路由器性能扩充方法。

背景技术

伴随万物互联时代的开启，人们身边出现了越来越多的无线设备，如笔记本电脑、智能手机、平板电脑、4K超高清电视、智能空调、可穿戴设备等等都开始支持Wi-Fi连网功能，并且随着人们在高清晰度、高质量内容上的追求，对于网络连接速度的需求也在快速增长。

而无线路由器作为承载Wi-Fi信号的物理实体平台，面对人们愈来愈旺盛的无线网络需求，现已成为支撑“家庭网络枢纽”的关键角色。目前的家用路由器和小微企业路由器，普遍存在性能较低，无线最大接入数低，性能扩充不方便的问题；同时，在原有的网络中添加一个新设备往往需要重新配置设备和部署网络，一方面成本翻倍，另一方面对非专业人员来说不易部署。因此，迫切需要研究成本低、且性能扩充方便、部署简单的无线路由器。

发明内容

本发明提供一种路由器性能扩充方法及可扩充无线路由器，解决了现有路由器接入低、性能不高、性能扩充不变等问题。

本发明一方面提供了一种可扩展控制路由器ECR。

一种可扩展控制路由器，包括一个主设备模块、至少一个从设备模块和电源模块；主从设备模块均包含处理器、Flash、无线芯片、交换芯片和其他外设；且Flash、无线芯片、交换芯片和其他外设均与处理器连接；主设备模块中以特定GPIO的电平高低位标志，标志该设备为主设备模块；主设备模块的交换芯片和从设备模块的交换芯片相连，主设备模块的处理器和从设备模块的处理器通过SPI进行连接。

进一步，所述Flash通过SPI总线和处理器连接，无线芯片通过PCIE总线和处理器连接；交换芯片通过GMII和处理器连接进行网络数据传输，同时交换芯片通过I2C和处理器连接进行控制信息的传输。

基于上述可扩展控制路由器，本发明另一方面提供了一种路由器性能扩充方法。

一种路由器性能扩充方法，该方法上述的可扩展控制路由器来实现；

启动主从设备模块，主设备模块运行主控程序，从设备模块运行受控程序，主控程序和受控程序建立通信；

主设备模块接收从设备模块发送的报文，根据从设备当前的状态，对从设备模块的报文进行相应的应答和处理；

通过可扩展控制路由器提供的用户界面对该路由器及路由器下所有从设备模块进行集中配置和控制。

进一步，该方法还包括至少一个独立的从设备分布式部署在可扩展控制路由器的局域网中，通过用户界面实现对多个从设备的集中配置和控制。

进一步，所述从设备是无线路由器或AP。

进一步，受控程序中定义了一个状态机，包括四个状态：Init、Discovery、Configure、Running；具体通信过程如下：

从设备模块启动后，运行受控程序，初始状态为Init，此时主动发送发现请求报文，发送请求报文成功后，从设备模块状态变更为Discovery；主设备模块收到该从设备模块的发现请求报文后，为该设备分配唯一ID，并回复发现请求应答报文；如果从设备模块在主动发送发现请求报文30秒内未收到发现请求应答报文，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块接收到发现请求应答报文后，发送配置请求报文，且状态变更为Configure，主设备模块收到该从设备模块的配置请求报文后，回复配置请求应答报文；如果从设备模块在主动发送配置请求报文在规定时间内未收到配置请求应答报文，从设备模块重发配置请求报文，若重发规定次数都未收到应答，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块收到配置请求应答报文后，调用应用接口将配置解析应用到从设备模块中，然后将从设备模块状态变更为Running；从设备模块在Running状态时，每隔设定时间发送一个维链请求报文，主设备模块在收到维链请求报文后，回复维链应答报文；若从设备模块发送维链请求报文，连续设定次数未能收到维链应答报文，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块的状态为Running时，通过可扩展控制路由器提供的用户界面对可扩展控制路由器以及其下所有从设备模块和从设备进行集中控制。

进一步，从设备模块中提供统一的配置接口，屏蔽底层的实现方法和硬件差异。

本发明的可扩展控制路由器，通过将1个主设备模块和多个从设备模块集成到一个印刷电路板，达到单个设备性能的扩充，同时还能降多个从设备分布式部署到ECR的局域网中，实现分布式布局；通过ECR-从设备控制系统对所有ECR下的从设备模块和从设备进行集中配置和控制管理，使得新加从设备只需要通过网线直连即可接入网络，ECR将当前配置直接下发给从设备，不需要其他配置即可部署完成，使得部署简单方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的可扩展控制路由器的结构框图。

图2为本发明的路由器性能扩充方法的实施例流程图。

图3为路由器性能扩充方法中受控程序中状态机的状态变迁图。

图4为本发明的报文格式。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明的可扩展控制路由器(英文：Extensible Control Router，下文简称ECR)，通过集成多个从设备模块达到性能翻倍的效果，同时成本提升的比例降低；ECR对所有从设备模块进行管理，达到单个设备性能的扩充。

如图1所示，可扩展控制路由器ECR包括一个主设备模块和多个(大于等于1)从设备模块。主设备模块包含处理器(CPU)、flash(闪存)、无线芯片、交换芯片和其他外设。

Flash通过spi(英文：serial peripheral interface串行外围设备接口)总线和处理器连接；无线芯片通过PCIE总线和处理器连接；交换芯片通过GMII和处理器连接进行网络数据传输，同时交换芯片通过I2C和处理器连接进行控制消息的传输；处理器采用封装了内存的处理器。

主设备模块中以特定GPIO的电平高低为标志，标志该设备为主设备模块。主设备模块的交换芯片端口5和从设备模块的交换芯片端口1相连。主设备模块的处理器和从设备模块的处理器通过SPI进行连接。从设备模块和主设备模块在结构上的区别为，从设备模块没有特定GPIO的电平标志。

Flash用于存储路由器的固件以及配置信息。无线芯片用来提供无线上网服务。交换芯片用于提供有线网口。其他外设包括USB口，LED灯等，用于路由器功能上的多样性需求。

所有的数据和业务处理都通过CPU控制完成。

实施例2

本发明基于实施例1提供的可扩展控制路由器，提出了一种路由器性能扩充方法，既能通过ECR中集成多个从设备模块实现单个设备性能的扩充，又能在ECR的局域网内分布式接入多个从设备，进一步实现性能的扩充，且通过ECR-从设备控制系统进行集中控制和配置所有设备，使得新加从设备只需要通过网线直连不需任何配置即可接入网络，部署起来简单方便。

一种基于ECR的路由器性能扩充方法，主要包括：

启动主从设备模块，主设备模块运行主控程序，从设备模块运行受控程序，主控程序和受控程序通过下文定义的机制建立通信；

主设备模块接收从设备模块发送的报文，根据从设备当前的状态，对从设备模块的报文进行相应的应答和处理；

通过可扩展控制路由器提供的用户界面对该路由器及路由器下所有从设备模块进行集中配置和控制。

具体的，受控程序中定义了一个状态机，包括四个状态：Init、Discovery、Configure、Running；状态机的状态变迁见附图3所示。具体通信过程如图2所示。

从设备模块启动后，运行受控程序，初始状态为Init，此时主动发送发现请求报文，发送请求报文成功后，从设备模块状态变更为Discovery；主设备模块收到该从设备模块的发现请求报文后，为该设备分配唯一ID，并回复发现请求应答报文；如果从设备模块在主动发送发现请求报文30秒内未收到发现请求应答报文，从设备模块状态变更为Init；

发现请求报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝1 代表发现请求消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(发现请求报文中不填充内容)。

发现请求应答报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝2 代表发现应答消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(应答报文中不填充内容)。

从设备模块接收到发现请求应答报文后，发送配置请求报文，且状态变更为Configure，主设备模块收到该从设备模块的配置请求报文后，回复配置请求应答报文；如果从设备模块在主动发送配置请求报文在规定时间内未收到配置请求应答报文，从设备模块重发配置请求报文，若重发规定次数都未收到应答，从设备模块状态变更为Init；

配置请求报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝3 代表配置请求消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(配置请求报文中不填充内容)。

配置请求应答报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝4 代表配置应答消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(配置应答报文中填充ECR给从设备下发的具体配置信息)。

从设备模块收到配置请求应答报文后，调用应用接口将配置解析应用到从设备模块中，然后将从设备模块状态变更为Running；从设备模块在Running状态时，每隔设定时间发送一个维链请求报文，主设备模块在收到维链请求报文后，回复维链应答报文；若从设备模块发送维链请求报文，连续设定次数未能收到维链应答报文，从设备模块状态变更为Init；

维链请求报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝5 代表维链请求消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(维链请求报文中可附加从设备状态信息)。

维链请求应答报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝6 代表维链请求消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(维链应答报文中不填充内容)。

从设备模块的状态为Running时，通过可扩展控制路由器提供的用户界面对可扩展控制路由器以及其下所有从设备模块和从设备进行集中控制。

控制报文：

VendorID 标志从设备的厂商；

ProductID 代表从设备产品的型号；

MessageeType＝7 代表维链请求消息；

MessageLen 代表Messages消息内容的长度；

Version 代表协议版本；

Reserv 保留字段；

Messages 消息内容，具体需要的消息内容，可选字段(控制报文中具体的控制内容)

从设备模块中提供统一的配置接口，屏蔽底层的实现方法和硬件差异。

该方法还包括至少一个独立的从设备分布式部署在ECR的局域网中，通过ECR提供的用户界面实现对ECR下所有从设备的集中配置和控制。所述从设备是无线路由器或AP。所述从设备通过LAN口(局域网接口)与主设备的LAN口通过网线直接连接，或者从设备的LAN口和主设备的LAN口接到同一个交换机上。

从设备运行受控程序，且ECR-从设备具体通信过程如下：

主设备模块接收从设备发送的报文，根据从设备的状态，对从设备的报文进行相应的应答和处理。主设备模块启动后，运行主控程序，监听特定端口，接收从设备的报文，根据从设备当前的状态，对从设备的报文进行相应的应答和处理。

从设备启动后，运行受控程序，初始状态为Init，此时主动发送发现请求报文。

从设备发送发现请求报文成功后，状态变更为Discovery；主设备模块收到该从设备的发现请求报文后，为该设备分配唯一ID(ID为英文identification的缩写)，并回复发现请求应答报文。

如果从设备在主动发送发现请求报文30秒内未收到发现请求应答报文，从设备状态变更为Init。

从设备接收到发现请求应答报文后，发送配置请求报文，状态变更为Configure；主设备模块收到该从设备的配置请求报文后，回复配置请求应答报文。

如果从设备在主动发送配置请求报文30秒内未收到配置请求应答报文，从设备重发配置请求报文，若重发3次都为收到应答，状态变更为Init。

从设备收到配置请求应答报文后，调用应用接口将配置解析应用到从设备子系统中；然后将从设备状态变更为Running。

从设备在running状态时，每隔20秒发送一个维链请求报文，主设备在收到维链请求报文后，恢复维链应答报文。若从设备发送维链请求报文，连续6次未能收到维链应答报文，从设备状态变更为Init。

当从设备的状态变为Running是，可通过ECR提供的用户界面对ECR以及ECR下所有从设备和从设备进行集中控制。从设备中提供统一的配置接口，屏蔽底层的实现方法和硬件差异。

通过本申请的可扩展控制路由器，可提供两方面的可扩展性。一方面ECR通过集成多个从设备模块达到性能翻倍的效果，同时成本提升的比例低；另一方面从设备模块除了可集成到ECR中，还可作为一个完整的从设备进行分布式部署，一个ECR下可接入多个从设备，即可得到对单个设备性能的扩充，又能分布式布局。通过ECR设备对所有从设备和从设备模块进行集中配置和控制管理，新加从设备只需要通过网线直连不需任何配置即可接入网络，部署起来简单方便。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可扩展控制路由器，其特征在于，包括一个主设备模块、至少一个从设备模块和电源模块；主从设备模块均包含处理器和内存GMII、Flash、无线芯片、交换芯片和其他外设；所述交换芯片有5个端口，分别为端口1-5；且Flash、无线芯片、交换芯片和其他外设均与处理器连接；主设备模块中以特定GPIO的电平高低位标志，标志该设备为主设备模块；主设备模块交换芯片的端口5和从设备模块交换芯片的端口1相连，主设备模块的处理器和从设备模块的处理器通过SPI进行连接；

所述Flash通过SPI总线和处理器连接，无线芯片通过PCIE总线和处理器连接；交换芯片通过内存GMII和处理器连接进行网络数据传输，同时交换芯片通过I2C和处理器连接进行控制信息的传输。

2.一种路由器性能扩充方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的可扩展控制路由器来实现；

启动主从设备模块，主设备模块运行主控程序，从设备模块运行受控程序，主控程序和受控程序建立通信；

主设备模块接收从设备模块发送的报文，根据从设备当前的状态，对从设备模块的报文进行相应的应答和处理；

通过可扩展控制路由器提供的用户界面对该路由器及路由器下所有从设备模块进行集中配置和控制。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括至少一个独立的从设备分布式部署在可扩展控制路由器的局域网中，通过用户界面实现对多个从设备的集中配置和控制。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从设备是无线路由器或AP。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，受控程序中定义了一个状态机，包括四个状态：Init、Discovery、Configure、Running；具体通信过程如下：

从设备模块启动后，运行受控程序，初始状态为Init，此时主动发送发现请求报文，发送请求报文成功后，从设备模块状态变更为Discovery；主设备模块收到该从设备模块的发现请求报文后，判断该报文合法，则为该从设备模块分配唯一ID，并回复发现请求应答报文；如果从设备模块在主动发送发现请求报文30秒内未收到发现请求应答报文，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块接收到发现请求应答报文后，发送配置请求报文，且状态变更为Configure，主设备模块收到该从设备模块的配置请求报文后，回复配置请求应答报文；如果从设备模块在主动发送配置请求报文在规定时间内未收到配置请求应答报文，从设备模块重发配置请求报文，若重发规定次数都未收到应答，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块收到配置请求应答报文后，调用应用接口将配置解析应用到从设备模块中，然后将从设备模块状态变更为Running；从设备模块在Running状态时，每隔设定时间发送一个维链请求报文，主设备模块在收到维链请求报文后，回复维链应答报文；若从设备模块发送维链请求报文，连续设定次数未能收到维链应答报文，从设备模块状态变更为Init；

从设备模块的状态为Running时，通过可扩展控制路由器提供的用户界面对可扩展控制路由器以及其下所有从设备模块和从设备进行集中控制。

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