CN108259283A

CN108259283A - 基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统

Info

Publication number: CN108259283A
Application number: CN201810364484.6A
Authority: CN
Inventors: 陈文辉
Original assignee: SHENZHEN GALAXYWIND NETWORK SYSTEMS Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN GALAXYWIND NETWORK SYSTEMS Co Ltd
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2018-07-06
Anticipated expiration: 2038-04-19
Also published as: CN108259283B

Abstract

本发明提供了基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统，涉及计算机网络技术领域，包括在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；根据用户配置，Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；接入服务器根据用户配置，将多个局域网Mesh链接为广域网Mesh；接入服务器通过各个Master网关将用户配置发送给对应的其他网关；在广域网Mesh内，终端设备之间通过传输通道对通信数据进行交互。本发明可以提高2.4G无线覆盖范围和业务链路的稳定性，同时具有安装部署简单、扩展性强、施工简单成本低、使用成本低的优点。

Description

基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，尤其是涉及基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统。

背景技术

当前，与无线设备通信的广域网Mesh(无线网格网络)技术比较相似的技术就是ZigBee Mesh，其组网方式如图1所示。ZigBee Mesh特点如下：存在一个ZigBeeCoordinator(协调器)，负责整个mesh的组网，以及作为和其他网络通信的节点。使用基于距离矢量按需路由算法实现动态通信链路，此算法保证mesh链路的自适应性、可靠性和健壮性。但是，第一，ZigBee Mesh Link都是无线通信链路，当大范围布网时，无线链路数据增多，冲突增加，导致数据交互效率变低。特别是组网发生变化网络动荡时，极有可能导致较大数量丢包。第二，ZigBee Coordinator起着组网作用，起着和其他网络通信桥梁的作用，因此大量数据会通过ZigBee Coordinator进行处理。这样就导致两个隐患：1)对ZigBee Coordinator硬件性能要求比较高，这样才有足够的处理数据能力；2)一旦ZigBee Coordinator发生故障或者宕机，将无法完成组网，已经组成的网络将进入瘫痪状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统，以提高2.4G无线覆盖范围和业务链路的稳定性，同时具有安装部署简单、扩展性强、施工简单成本低、使用成本低的优点。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法，其中，包括：

在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；

根据用户配置，所述Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；

所述接入服务器根据所述用户配置，将多个所述局域网Mesh链接为广域网Mesh；

所述接入服务器通过各个所述Master网关将所述用户配置发送给对应的其他网关；

在所述广域网Mesh内，终端设备之间通过所述传输通道对通信数据进行交互。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述在每个所述局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关，包括：

在每个所述局域网Mesh内，各个所述网关分别发送广播报文，所述广播报文包括所述类型和序列号；

每个所述网关判断自己的第一类型和序列号的优先级是否高于所接收到的其他网关的第二类型和序列号的优先级；

如果不是，则停止发送所述广播报文；

如果是，则继续发送所述广播报文，并判断是否在预设时间内接收到其他的所述广播报文；

如果没有，则将对应的所述网关确定为所述Master网关。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述在所述广域网Mesh内，终端设备之间通过所述传输通道对通信数据进行交互，包括：

在所述广域网Mesh的第一局域网Mesh内，至少一个第一终端设备将通信数据发送至第一Master网关；

所述第一Master网关将所述通信数据进行汇总并通过所述传输通道发送至所述接入服务器；

所述接入服务器通过所述传输通道将所述通信数据发送至第二局域网Mesh内的第二Master网关；

所述第二Master网关将所述通信数据发送至对应的第二终端设备并完成数据交互。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述终端设备支持2.4G通信协议，所述网关支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，所述接入服务器支持TCP/IP协议。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于广域网Mesh技术的无线设备通信系统，其中，包括：

确定Master网关单元，用于在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；

建立通道单元，用于根据用户配置，所述Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；

组网单元，用于所述接入服务器根据所述用户配置，将多个所述局域网Mesh链接为广域网Mesh；

发送配置单元，用于所述接入服务器通过各个所述Master网关将所述用户配置发送给对应的其他网关；

数据交互单元，用于在所述广域网Mesh内，终端设备之间通过所述传输通道对通信数据进行交互。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述确定Master网关单元包括：

每个所述网关判断自己的第一类型和序列号的优先级是否高于所接收到的其他网关的第二类型和序列号的优先级，并在不是的情况下，停止发送所述广播报文；

以及在是的情况下，继续发送所述广播报文，并判断是否在预设时间内接收到其他的所述广播报文，并在没有的情况下，将对应的所述网关确定为所述Master网关。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述数据交互单元包括：

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述终端设备支持2.4G通信协议，所述网关支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，所述接入服务器支持TCP/IP协议。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统，包括在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；根据用户配置，Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；接入服务器根据用户配置，将多个局域网Mesh链接为广域网Mesh；接入服务器通过各个Master网关将用户配置发送给对应的其他网关；在广域网Mesh内，终端设备之间通过传输通道对通信数据进行交互。本发明可以提高2.4G无线覆盖范围和业务链路的稳定性，同时具有安装部署简单、扩展性强、施工简单成本低、使用成本低的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明现有技术提供的ZigBee Mesh组网方式示意图；

图2为本发明实施例一提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法流程图；

图3为本发明实施例一提供的广域网Mesh的组网图；

图4为本发明实施例二提供的确定Master网关的原理示意图；

图5为本发明实施例三提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信系统示意图。

图标：

100-确定Master网关单元；200-建立通道单元；300-组网单元；400-发送配置单元；500-数据交互单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当前，ZigBee Mesh特点如下：存在一个ZigBeeCoordinator(协调器)，负责整个mesh的组网，以及作为和其他网络通信的节点。但是，第一，ZigBee Mesh Link都是无线通信链路，当大范围布网时，无线链路数据增多，冲突增加，导致数据交互效率变低。特别是组网发生变化网络动荡时，极有可能导致较大数量丢包。第二，ZigBee Coordinator起着组网作用，起着和其他网络通信桥梁的作用，因此大量数据会通过ZigBee Coordinator进行处理。这样就导致两个隐患：1)对ZigBee Coordinator硬件性能要求比较高，这样才有足够的处理数据能力；2)一旦ZigBee Coordinator发生故障或者宕机，将无法完成组网，已经组成的网络将进入瘫痪状态。

基于此，本发明实施例提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统，可以提高2.4G无线覆盖范围和业务链路的稳定性，同时具有安装部署简单、扩展性强、施工简单成本低、使用成本低的优点。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法进行详细介绍。

实施例一：

图2为本发明实施例一提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法流程图。

在此2.4G Mesh网络中有三种角色：终端设备、网关和接入服务器。终端设备只支持2.4G通信协议，网关同时支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，接入服务器支持TCP/IP协议。本实施方案的的核心是利用IP网络成熟的路由协议、UDP/TCP等稳定可靠的传输协议，在网关与网关之间构建一条高效、稳定、可靠的传输通道，终端设备的数据通过此通道进行传输。

参照图2，基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法包括如下步骤：

步骤S01，在每个局域网Mesh中，根据网关的类型(Type)和序列号(SN)的优先级确定Master网关；

具体的，网关之间通过局域网二层协议相互发现，各网关分别对Type和SN进行广播，Type决定网关设备的性能，自动优先选用设备性能强且SN更大的网关作为Master网关。Master网关确定后，Master网关将负责和接入服务器进行通信，转发管理数据和业务数据。

步骤S02，根据用户配置，Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；

步骤S03，接入服务器根据用户配置，将多个局域网Mesh链接为一个广域网Mesh；

具体的，当终端设备需要进行大范围跨路由覆盖部署时，二层局域网网络不能满足要求，此时终端数据必须通过广域网进行数据交换。广域网Mesh如图3所示，广域网Mesh为多个局域网Mesh通过接入服务器中转数据进行互联互通。局域网Mesh内包括多个网关，且其中一个网关为Master网关，网关下接入了终端设备。

步骤S04，接入服务器通过各个Master网关将用户配置发送给对应的其他网关；

具体的，用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。广域网Mesh统一由接入服务器进行配置管理，再通过各个局域网Mesh内的Master网关将用户配置发送给对应的其他网关，不需要对每个网关单独配置，所以部署简单、方便扩展、施工成本低。

步骤S05，在广域网Mesh内，终端设备之间通过传输通道对通信数据进行交互。

具体的，该传输通道的主体为各个局域网Mesh内的Master网关与接入服务器之间的数据传输路线，再详细的为涉及到终端设备，可参考图3中虚线所连接的路线，在进行广域网通信时，局域网Mesh内通信数据先汇总到Master网关，然后Master网关将通信数据发送到接入服务器，接入服务器再在广域网中转发。因此，广域网Mesh可以简单理解为多个局域网Mesh通过接入服务器进行中转数据，进而实现互联互通。

上述实施例所提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法，使得2.4G无线覆盖范围更广，在大范围覆盖的同时，无线干扰没有增加，业务链路更加稳定，而且，广域网Mesh统一由接入服务器进行配置管理，不需要对每个网关单独配置，所以部署简单、方便扩展、施工成本低。

实施例二：

图4为本发明实施例二提供的确定Master网关的原理示意图。

在本实施例中将对上述实施例的多个步骤进行详细的展开描述。

参照图4，局域网Mesh内，每个网关都广播各自的Type和SN，并且网关之间进行报文交互。因此，在基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法的步骤S01中，确定Master网关的方法包括如下步骤：

首先，在每个局域网Mesh内，各个网关分别发送广播报文，广播报文包括类型和序列号；

其次，每个网关判断自己的第一类型和序列号的优先级是否高于所接收到的其他网关的第二类型和序列号的优先级；并在不是的情况下，停止发送广播报文；以及在是的情况下，继续发送广播报文，并判断是否在预设时间内接收到其他的广播报文，如果没有，则将对应的网关确定为Master网关。也就是说，如果自己是最优选就继续发送广播报文，30s内没有收到其他广播报文，即确定自己为Master网关。

另外，在临时有新网关加入到局域网的情况下，新网关也会先广播自己的Type和SN，如果局域网内已有Master网关，Master网关就会发送一个选举完成的报文给新网关，新网关停止发送广播报文。Master网关广播通知自己的Master身份，并与各个非Master网关维护保活连接，如果保活连接中断，将重新进行Master网关的选举。

进一步的，在基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法的步骤S05中，数据交互的过程包括：

首先，在广域网Mesh的第一局域网Mesh内，至少一个第一终端设备将通信数据发送至第一Master网关；

其次，第一Master网关将通信数据进行汇总并通过传输通道发送至接入服务器；

再次，接入服务器通过传输通道将通信数据发送至第二局域网Mesh内的第二Master网关；

最后，第二Master网关将通信数据发送至对应的第二终端设备并完成数据交互。

实施例三：

本发明实施例还提供了基于广域网Mesh技术的无线设备通信系统，用于实现上述实施例提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法。参照图5，基于广域网Mesh技术的无线设备通信系统包括如下单元：

确定Master网关单元100，用于在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；

建立通道单元200，用于根据用户配置，Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；

组网单元300，用于接入服务器根据用户配置，将多个局域网Mesh链接为一个广域网Mesh；

发送配置单元400，用于接入服务器通过各个Master网关将用户配置发送给对应的其他网关；

数据交互单元500，用于在广域网Mesh内，终端设备之间通过传输通道对通信数据进行交互。

进一步的，确定Master网关单元100包括：

在每个局域网Mesh内，各个网关分别发送广播报文，广播报文包括类型和序列号；

每个网关判断自己的第一类型和序列号的优先级是否高于所接收到的其他网关的第二类型和序列号的优先级，并在不是的情况下，停止发送广播报文；

以及在是的情况下，继续发送广播报文，并判断是否在预设时间内接收到其他的广播报文，并在没有的情况下，将对应的网关确定为Master网关。

进一步的，数据交互单元500包括：

在广域网Mesh的第一局域网Mesh内，至少一个第一终端设备将通信数据发送至第一Master网关；

第一Master网关将通信数据进行汇总并通过传输通道发送至接入服务器；

接入服务器通过传输通道将通信数据发送至第二局域网Mesh内的第二Master网关；

第二Master网关将通信数据发送至对应的第二终端设备并完成数据交互。

进一步的，用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。

进一步的，终端设备支持2.4G通信协议，网关支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，接入服务器支持TCP/IP协议。

本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例带来了以下有益效果：

上述多个实施例所提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法及系统，包括在每个局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关；根据用户配置，Master网关和接入服务器进行通信，建立传输通道；接入服务器根据用户配置，将多个局域网Mesh链接为广域网Mesh；接入服务器通过各个Master网关将用户配置发送给对应的其他网关；在广域网Mesh内，终端设备之间通过传输通道对通信数据进行交互。本发明可以提高2.4G无线覆盖范围和业务链路的稳定性，同时具有安装部署简单、扩展性强、施工简单成本低、使用成本低的优点。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法的步骤。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于广域网Mesh技术的无线设备通信方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个所述局域网Mesh中，根据网关的类型和序列号的优先级确定Master网关，包括：

如果不是，则停止发送所述广播报文；

如果没有，则将对应的所述网关确定为所述Master网关。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述广域网Mesh内，终端设备之间通过所述传输通道对通信数据进行交互，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备支持2.4G通信协议，所述网关支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，所述接入服务器支持TCP/IP协议。

6.一种基于广域网Mesh技术的无线设备通信系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述确定Master网关单元包括：

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据交互单元包括：

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用户配置包括Mesh ID和2.4G无线配置。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述终端设备支持2.4G通信协议，所述网关支持2.4G通信协议和TCP/IP协议，所述接入服务器支持TCP/IP协议。