CN108347384B - 一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法 - Google Patents

一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法，包含以下过程：树状mesh网络中任意一个中间节点所传输的数据包是从其父节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E2，该中间节点路由表为集合F；中间节点检查路由：S2.2.0判断该中间节点地址是否存在于集合E2中，若是，将该数据包复制一份传递给自己，进入步骤S2.2.1；若否，进入步骤S2.2.2。S2.2.1判断集合E2与集合F是否有交集；若是，根据移除该中间节点地址后的集合E2，形成新的数据包，并将该新的数据包下发给其子节点；若否，结束转发。S2.2.2判断集合E2与集合F是否有交集；若是，将数据包下发给其子节点；若否，结束转发。本发明能够减少控制端的发送带宽，增加传输效率。

Description

一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法
技术领域
本发明涉及mesh网络内数据包的传输领域，特别涉及一种适用于树状mesh网络内一对多的传输数据包的方法。
背景技术
当前mesh 网络技术逐渐成为通信领域中的一种重要组网技术，当前在通过广播方式在mesh网络内转发数据包时，所有设备均收到该数据包，通过这种方法网络内一个设备想要控制多个设备时需要将该数据包发送多次，造成了增加了mesh网络的控制端的发送带宽。且对于较大的mesh 网络，查找路由发送数据包的时延较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法，通过不同于现有技术的广播方式传输数据包，所有设备都可以收到该数据包，本发明实现只有指定的设备才可以收到该数据包，且mesh网络内一个设备想要控制多个设备时不需要将数据包发送多次，只需要一次就可以完成，从而实现减少控制端的发送带宽，增加传输效率的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法，包含以下过程：建立树状mesh网络，所述树状mesh网络中的节点分为根节点，中间节点和叶子节点。所述树状mesh网络中任意一个中间节点所传输的数据包是从其父节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E2，该中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.2.0、判断该中间节点地址是否存在于集合E2中，若是，将该数据包复制一份传递给自己，进入步骤S2.2.1；若否，进入步骤S2.2.2。
S2.2.1、判断集合E2与集合F是否有交集；若是，根据移除该中间节点地址后的集合E2，形成新的数据包，并将该新的数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
S2.2.2、判断集合E2与集合F是否有交集；若是，将数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
优选地，所述中间节点所传输的数据包是从其子节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E3，中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.3.0、判断中间节点地址是否在集合E3中；若是，将所述数据包复制并传递给自己，进入步骤S2.3.1；若否，进入步骤S2.3.2。
S2.3.1、判断集合E3中是否含有其他目的地址元素；若是，进入步骤S2.3.3；若否，结束转发；所述其他地址元素为除所述中间节点地址以外的其他目的地址。
S2.3.2、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.4；若否，将此数据包直接上传给其父节点。
S2.3.3、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.5；若否，根据移除所述中间节点地址后的集合E3，形成新的数据包，并将该新的数据包上发给其父节点。
S2.3.4、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，将该数据包下发给其子节点；若否，将数据包下发给其子节点；根据移除处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素后的集合E3，形成第三数据包，将该第三数据包上发给其父节点。
S2.3.5、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，则该中间节点根据移除中间节点地址后的集合E3，形成第一数据包，并将该第一数据包下发给其子节点；若否，根据移除了中间节点地址的集合E3，形成第一数据包，并将该第一数据包下发给其子节点；根据移除了中间节点地址以及处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素后的集合E3，形成第二数据包，将该第二数据包上发给其父节点。
优选地，所述中间节点所传输的数据包是由该中间节点产生的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E1，该中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.1.0、判断所述集合E1与集合F是否有交集，若否，将该数据包上发给其父节点；若是，进入步骤S2.1.1。
S2.1.1、判断所述集合E1是否包含于集合F；若是，将该数据包下发给其子节点；若否，将该数据包下发给其子节点，根据移除了处于集合E1与集合F的交集部分的目的地址元素后的集合E1，形成新的数据包，并将新的数据包上发给其父节点。
优选地，所述树状mesh网络中任意一个叶子节点产生数据包时，所述叶子节点直接将所述数据包上发给其父节点。
优选地，所述树状mesh网络中根节点所传输的数据包是该根节点产生的数据包时，所述根节点检查路由：若所述数据包的目的地址列表中的目的地址处在根节点的路由表中，则所述根节点将所述数据包下发给其子节点。
优选地，所述根节点所传输的数据包是其从子节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E4，该根节点路由表为集合G，所述根节点检查路由：
S3.2.0、判断根节点地址是否在集合E4中，若是，则复制该数据包并传递给自己，进入步骤S3.2.1；若否，进入步骤S3.2.2。
S3.2.1、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，根据移除了根节点地址的集合E4，形成新的数据包，并将该新的数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
S3.2.2、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，将数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
优选地，在所述树状mesh网络内，收到任意一个数据包的任意节点，检查所述数据包中的始发地址，若检查到所述数据包的始发地址是自己地址时，将此数据包扔掉。
优选地，在所述树状mesh网络内，任意节点收到来自其父节点的且始发地址是自己地址的数据包时，将此数据包扔掉。
本发明另一个技术方案为一种数据包，适用于上文所述的一对多的传输数据包的方法，所述树状mesh网络中任意节点产生或传输的数据包，包含：802.11包，及设置在所述802.11包头前的mesh包头；所述mesh包头包括：始发地址，所需控制节点的个数，以及目的地址列表。
优选地，列表中设有各个所需控制节点的地址；所述始发地址为所述树状mesh网络内产生该数据包的节点的地址。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
现有技术的广播方式传输数据包，所有设备都可以收到该数据包，本发明实现只有指定的设备才可以收到该数据包，且mesh网络内一个设备想要控制多个设备时不需要将数据包发送多次，只需要一次就可以完成，从而减少控制端的发送带宽，增加传输效率。
附图说明
图1为本发明在mesh网络内一对多传输的数据包的结构示意图；
图2为本发明树状mesh网络的结构示意图；
图3~图5分别为本发明的一个实施例基于图2所示的树状mesh网络内一对多传输的各个数据包的结构示意图；
图6为本发明中间节点产生的数据包在树状mesh网络内传输的示意图；
图7为本发明中间节点从父节点收到的数据包在树状mesh网络内传输的示意图；
图8为本发明中间节点从子节点收到的数据包在树状mesh网络内传输的示意图；
图9为本发明根节点从子节点收到的数据包在树状mesh网络内传输的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
本发明树状mesh网络内的每个节点通过wifi station接口向上连接对应的父节点，通过wifi softAP接口往下连接对应的子节点。在树状mesh网络内的节点根据其在树状mesh网络内的转发能力分为根节点，中间节点和叶子节点。根节点是网络的出口连接外部路由器，将网络内的数据包通过路由器转发到外部IP网络，叶子节点只有wifi station接口，其不具有转发能力；中间节点具有wifi station接口和wifi softAP接口，可以向对应的父节点以及对应的子节点转发数据包。
在本实施例中，如图2所示，该树状mesh网络包含：根节点，与根节点连接的三个节点，即节点A1~A3；与所述节点A1连接的叶子节点B1；与所述节点A3连接的叶子节点B4；与所述节点A2连接的节点B2与子节点B3；所述及节点B2连接的叶子节点C以及与所述子节点B3连接的叶子节点C1。
本发明一种适用于树状mesh网络内一对多的传输数据包的方法，包含以下过程：
定义树状mesh网络内数据包的结构，如图1所示，所述数据包为在802.11包头上加上一个mesh包头，所述mesh包头内指定了接收节点或接收设备的个数，以及各个接收节点或接收设备的地址，即目的地址。802.11帧中的目的地址是一个组播地址（例如：01 00 5e00 00 00）。所述mesh包头还记录了该数据包的始发地址。
在节点想要控制上述树状mesh网络内的多个设备时，将其要控制的设备个数及地址按照上述协议放在数据包的mesh头部中，始发地址即为该节点地址，目的地址为该节点想要控制的若干节点的地址。
S1、网络内的叶子节点对于上述数据包的处理：由于叶子节点只具有产生或接收该数据包的能力不具有转发该数据包的能力，因此若该数据包由叶子节点产生，则直接上发给对应该叶子节点的父节点。
S2、网络内的中间节点对于上述数据包的处理：由于中间节点既可以产生该数据包又具有转发该数据包的能力。
如图6所示，S2.1、当数据包由中间节点产生，该中间节点地址为a，定义数据包的目的地址列表为集合E1，该中间节点路由表为集合F。该中间节点检查路由：S2.1.0、判断上述集合E1与集合F是否有交集，若否，将该数据包上发给其父节点。若是，进入步骤S2.1.1。
S2.1.1、判断集合E1是否包含于集合F；若是，将该数据包下发给其子节点。若否；将该数据包下发给其子节点，将处于集合E1与集合F的交集部分的目的地址元素从数据包中移除形成新包，并将新包上发给其父节点。
如图7所示，S2.2当数据包由中间节点从父节点收到时，该中间节点地址为a；定义数据包的目的地址列表为集合E2，该中间节点路由表为集合F。该中间节点检查路由：
S2.2.0、判断该中间节点地址a是否存在于集合E2中，若是，将该数据包复制一份传递给自己，进入步骤S2.2.1；若否，进入步骤S2.2.2
S2.2.1、判断集合E2与集合F是否有交集；若是将该中间节点地址a从集合E2中移除，形成新数据包，并将该新数据包下发给其子节点。若否，结束转发。
S2.2.2、判断集合E2与集合F是否有交集；若是，将数据包下发给其子节点。若否，结束转发。
如图8所示，S2.3当中间节点从子节点收到该数据包时，该中间节点地址为a；定义数据包的目的地址列表为集合E3，该中间节点路由表为集合F。该中间节点检查路由：
S2.3.0、判断该中间节点地址a是否在集合E3中；若是，将此数据包复制并传递给自己，进入步骤S2.3.1。若否，进入步骤S2.3.2。
S2.3.1、判断集合E3中是否含有其他目的地址元素；若是，进入步骤S2.3.3。若否，结束转发。
S2.3.2、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.4。若否，将此数据包直接上传给其父节点。
S2.3.3、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.5。若否，将中间节点地址a从集合E3中移除，形成新数据包，并将该新数据包上发给其父节点。
S2.3.4、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，将该数据包下发给其子节点。若否，将数据包下发给其子节点；将处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素从集合E3中移除，形成第三新数据包，将该第三新数据包上发给其父节点。
S2.3.5、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，则该中间节点将中间节点地址a从集合E3中移除，形成新数据包，并将该新数据包下发给其子节点。若否，将中间节点地址a从集合E3中移除，形成第一新数据包，并将该第一新数据包下发给其子节点。
将中间节点地址a以及处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素从集合E3中移除，形成第二新数据包，将该第二新数据包上发给其父节点。
S3、网络内的根节点对于上述数据包的处理：由于根节点既可以产生该数据包又具有转发该数据包的能力；
S3.1、当这个数据包由根节点产生时：根节点检查路由，该数据包中的目的地址列表中的各个目的地址在该根节点的路由表中，将该数据包下发给其子节点。
S3.2、当根节点从子节点收到这个数据包时，如图9所示，定义该根节点地址为b，数据包的目的地址列表为集合E4，该根节点路由表为集合G，根节点检查路由：
S3.2.0、判断根节点地址b是否在集合E4中，若是，则复制该数据包并传递给自己，进入步骤S3.2.1。若否，进入步骤S3.2.2。
S3.2.1、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，将根节点地址b从集合E4中移除，形成新数据包，并将该新数据包下发给其子节点。若否，结束转发。
S3.2.2、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，将数据包下发给其子节点。若否，结束转发。
在树状mesh网络内，所有节点收到始发地址是自己地址的数据包时，将此数据包扔掉。
所有节点收到来自父节点的且始发地址是自己地址的数据包时，将此数据包扔掉。
在本实施例中，结合图2至图5所示，当该树状mesh网络中的叶子节点C需要控制节点A2，B1，B3以及B4时，其一对多传输数据包的方法包含以下过程：
所述叶子节点C产生一个第一数据包，如图3所示，该第一数据包的mesh包头中的始发地址为叶子节点C地址，需要控制节点的个数为4，目的地址列表中依次为节点A2，B1，B3以及B4地址。
该叶子节点C将上述第一数据包直接向上发给叶子节点C的父节点，即节点B2；节点B2接收到第一数据包后，检查路由，检查到第一数据包的目的地址列表中没有自己地址，并且第一数据包的目的地址列表中各个地址也没有在节点B2的路由表中的，则该节点B2将第一数据包向上转发给其父节点，即节点A2。该节点A2收到该第一数据包后，检查路由，检查到该第一数据包的目的地址列表中有自己地址，则复制该第一数据包并将该第一数据包复制包传递给自己；将原第一数据包中节点A2地址移除，并将需要控制节点的个数为4减一变为3，形成如图4所示的第二数据包，该第二数据包中需要控制节点的个数为3，目的地址列表含有的地址依次为叶子节点B1、子节点B3和叶子节点B4地址；检查到子节点B3地址在节点A2的路由表中，则节点A2将该第二数据包下发给子节点B3；子节点B3收到第二数据包，检查路由，检查到第二数据包地址列表中有自己地址，则自己留存该第二数据包，由于检查到二数据包地址列表中的其余目的地址没有在该子节点B3路由表中，则子节点B3不再转发。
同时，节点A2检查到叶子节点B1和/或叶子节点B4地址不在节点A2的路由表中，则节点A2将子节点B3 地址从第二数据包目的地址列表中移除，控制节点个数变为2，形成如图5所示的第三数据包；所述第三数据包目的地址列表中含有的地址依次为叶子节点B1和叶子节点B4地址；所述节点A2将第三数据包向上发给父节点，即根节点。
根节点收到第三数据包，检查路由，由于根节点的路由表拥有整个树状mesh网络内的所有节点的地址；因此叶子节点B1和叶子节点B4地址在根节点的路由表中，则根节点将第三数据包下发给节点A1、A2和A3，及节点A2检查路由，由于该第三数据包的始发地址是自己的子节点因此其扔掉该第三数据包。
节点A1收到第三数据包后，检查路由，检查到叶子节点B1地址在该节点A1路由表中，则下发给叶子节点B1，由于叶子节点B1不具有转发数据包的能力，因此叶子节点B1接收该第三数据包后，不在转发。
节点A3收到第三数据包后，检查路由，检查到叶子节点B4地址在该节点A3路由表中，则下发给叶子节点B4，由于叶子节点B4不具有转发数据包的能力，因此叶子节点B4接收该第三数据包后，不在转发。
此时，上述树状mesh网络内节点A2，B1，B3以及B4，均收到了叶子节点C发的数据包。
在本实施例中，叶子节点没有路由表，中间节点的路由表只对应记录其子节点地址。在上述实施例中，所述数据包为组控制包。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种适用于mesh网络内一对多的传输数据包的方法，其特征在于，包含以下过程：建立树状mesh网络，所述树状mesh网络中的节点分为根节点，中间节点和叶子节点；
所述树状mesh网络中任意一个中间节点所传输的数据包是从其父节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E2，该中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.2.0、判断该中间节点地址是否存在于集合E2中，若是，将该数据包复制一份传递给自己，进入步骤S2.2.1；若否，进入步骤S2.2.2；
S2.2.1、判断集合E2与集合F是否有交集；若是，根据移除该中间节点地址后的集合E2，形成新的数据包，并将该新的数据包下发给其子节点；若否，结束转发；
S2.2.2、判断集合E2与集合F是否有交集；若是，将数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
2.如权利要求1所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述中间节点所传输的数据包是从其子节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E3，中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.3.0、判断中间节点地址是否在集合E3中；若是，将所述数据包复制并传递给自己，进入步骤S2.3.1；若否，进入步骤S2.3.2；
S2.3.1、判断集合E3中是否含有其他目的地址元素；若是，进入步骤S2.3.3；若否，结束转发；所述其他地址元素为除所述中间节点地址以外的其他目的地址；
S2.3.2、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.4；若否，将此数据包直接上传给其父节点；
S2.3.3、判断集合E3中其他目的地址元素是否在集合F中，若是，进入步骤S2.3.5；若否，根据移除所述中间节点地址后的集合E3，形成新的数据包，并将该新的数据包上发给其父节点；
S2.3.4、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，将该数据包下发给其子节点；若否，将数据包下发给其子节点；根据移除处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素后的集合E3，形成第三数据包，将该第三数据包上发给其父节点；
S2.3.5、判断集合E3中其他目的地址元素是否全部在集合F中，若是，则该中间节点根据移除中间节点地址后的集合E3，形成第一数据包，并将该第一数据包下发给其子节点；若否，根据移除了中间节点地址的集合E3，形成第一数据包，并将该第一数据包下发给其子节点；根据移除了中间节点地址以及处于集合E3与集合F交集部分的目的地址元素后的集合E3，形成第二数据包，将该第二数据包上发给其父节点。
3.如权利要求1所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述中间节点所传输的数据包是由该中间节点产生的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E1，该中间节点路由表为集合F；所述中间节点检查路由：
S2.1.0、判断所述集合E1与集合F是否有交集，若否，将该数据包上发给其父节点；若是，进入步骤S2.1.1；
S2.1.1、判断所述集合E1是否包含于集合F；若是，将该数据包下发给其子节点；若否，将该数据包下发给其子节点，根据移除了处于集合E1与集合F的交集部分的目的地址元素后的集合E1，形成新的数据包，并将新的数据包上发给其父节点。
4.如权利要求1所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述树状mesh网络中任意一个叶子节点产生数据包时，所述叶子节点直接将所述数据包上发给其父节点。
5.如权利要求1所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述树状mesh网络中根节点所传输的数据包是该根节点产生的数据包时，所述根节点检查路由：若所述数据包的目的地址列表中的目的地址处在根节点的路由表中，则所述根节点将所述数据包下发给其子节点。
6.如权利要求5所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述根节点所传输的数据包是其从子节点收到的数据包时，数据包的目的地址列表为集合E4，该根节点路由表为集合G，所述根节点检查路由：
S3.2.0、判断根节点地址是否在集合E4中，若是，则复制该数据包并传递给自己，进入步骤S3.2.1；若否，进入步骤S3.2.2；
S3.2.1、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，根据移除了根节点地址的集合E4，形成新的数据包，并将该新的数据包下发给其子节点；若否，结束转发；
S3.2.2、判断集合E4与集合G是否有交集，若是，将数据包下发给其子节点；若否，结束转发。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，包含以下过程：
在所述树状mesh网络内，收到任意一个数据包的任意节点，检查所述数据包中的始发地址，若检查到所述数据包的始发地址是自己地址时，将此数据包扔掉。
8.如权利要求1～6中任意一项所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，包含以下过程：
在所述树状mesh网络内，任意节点收到来自其父节点的且始发地址是自己地址的数据包时，将此数据包扔掉。
9.一种数据包，适用于权利要求1～8中任意一项所述的一对多的传输数据包的方法，其特征在于，所述树状mesh网络中任意节点产生或传输的数据包，包含：802.11数据包，及设置在所述802.11数据包包头前的mesh数据包包头；所述mesh数据包包头包括：始发地址，所需控制节点的个数，以及目的地址列表。
10.如权利要求9所述的一种数据包，其特征在于，所述地址列表中设有各个所需控制节点的地址；所述始发地址为所述树状mesh网络内产生该数据包的节点的地址。
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