CN108347701A - 在Mesh网络内推选根节点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在Mesh网络内推选根节点的方法，包含：S1、在Mesh网络内确定未有根节点时，所有设备分别将其与路由器的实时信号强度进行广播发送；S2、所有设备分别进行一次扫描，每个设备从接收到的其他设备与路由器的实时信号强度、以及本身与路由器的实时信号强度中，选出实时信号强度最大的设备作为根节点候选者进行广播发送；S3、所有设备分别进行再次扫描，每个设备从接收到的其他设备分别选出的根节点候选者中，选出实时信号强度最大的作为新的根节点候选者，并再次进行广播发送，直至选出唯一根节点。本发明可将设备的信号强度等信息在整个Mesh网络内相互传递，使得所有设备都可以参与比较并投票，以推选出最优根节点。

Description

在Mesh网络内推选根节点的方法

技术领域

本发明涉及无线通讯网络技术，具体涉及一种在Mesh网络内推选根节点作为出口设备的方法。

背景技术

为减少无线设备对路由器的负荷，Mesh网络（无线网格网络）内需要有且仅有一个根节点作为出口设备，用于通过连接路由器访问因特网。在Mesh网络里，每个扫描到路由器的设备都可以连接路由器成为根节点。根节点作为Mesh网络内唯一与外部因特网通信的出口设备，其与路由器之间的连接通信质量至关重要。因此，如何在Mesh网络里的所有设备中，找到并确定其中通信质量最好的设备来成为根节点，是目前亟需解决的问题。

基于上述，本发明提出一种在Mesh网络内推选根节点的方法，通过设备信息传递使相互不能扫描到的设备间也能够分享到根节点候选者的信息，最终网络信息收敛选出唯一的根节点，使得被推选成为根节点的设备具有Mesh网络内最好的连接通信质量，从而有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种在Mesh网络内推选根节点的方法，通过扫描网络内设备、比较信号强度、投票产生根节点，可将设备的信号强度等信息在整个Mesh网络内相互传递，使得所有设备都可以参与比较并投票，以推选出最优根节点。

为达到上述目的，本发明提供了一种在Mesh网络内推选根节点的方法，包含以下步骤：

S1、在Mesh网络内确定未有根节点时，Mesh网络内的所有设备分别将其与路由器的实时信号强度进行广播发送；

S2、Mesh网络内的所有设备分别进行一次扫描，每个设备从接收到的其他设备与路由器的实时信号强度、以及本身与路由器的实时信号强度中，选出实时信号强度最大的设备作为根节点候选者进行广播发送；

S3、Mesh网络内的所有设备分别进行再次扫描，每个设备从接收到的其他设备分别选出的根节点候选者中，选出实时信号强度最大的作为新的根节点候选者，并再次进行广播发送，直至选出Mesh网络内的唯一根节点。

所述的S1中，具体包含以下步骤：

S11、在Mesh网络内，每个设备分别将其与路由器的实时信号强度通过信标周期性的广播发送给其他各个设备；

S12、在Mesh网络内，每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，分别将其与路由器的实时信号强度通过探测响应包，回复发送给各个请求设备。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、在Mesh网络内，所有设备分别进行一次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备与路由器的实时信号强度；

S22、每个设备将其接收到的其他设备与路由器的实时信号强度分别与其本身与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的设备作为根节点的候选者；

S23、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的根节点候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包单播发送给其他各个请求设备，并通过信标周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的投票。

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、在Mesh网络内，所有设备分别进行再次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备选出的根节点候选者；

S32、根据各个其他设备选出的根节点候选者，判断是否仅包含唯一的根节点候选者；如是，则该根节点候选者主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点；如否，则继续执行S33；

S33、根据各个其他设备选出的根节点候选者，每个设备统计其中投给自身的得票数；

S34、每个设备将其自身与路由器的实时信号强度分别与各个其他设备选出的根节点候选者与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的作为新的根节点的候选者；

S35、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的新的根节点的候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包单播发送给其他各个请求设备，并通过信标周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的新一轮投票，并返回执行S31。

所述的S33中，如果某个设备在统计后发现，其接收到的所有其他设备均选择了该设备本身作为根节点候选者，则该设备主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点。

本发明提供的在Mesh网络内推选根节点的方法中，当Mesh网络内已有根节点，且该根节点并非最优根节点时，在所述的S1之前还包含：S0、Mesh网络内的任意设备发起切换请求，现有根节点广播发送；在所述的S3之后还包含：S4、推选出的新根节点切换现有根节点，并与路由器连接。

所述的S0中，具体包含以下步骤：

S01、Mesh网络内的任意其他设备向现有根节点发起切换请求，或由现有根节点主动发起切换请求；

S02、现有根节点将其即将退出的信息进行广播发送；

S03、Mesh网络内的其他设备接收现有根节点广播发送的即将退出的信息，确定Mesh网络内即将未有根节点。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、推选出的新根节点主动向现有根节点发送切换根节点的请求；

S42、现有根节点接收到切换请求后，向新根节点回复确认信息，并主动断开与路由器的连接；

S43、现有根节点在Mesh网络内重新选择一个设备作为父节点进行连接；

S44、新根节点收到确认信息后，断开现有的与其他设备的连接，主动与路由器连接并成为Mesh网络的正式根节点。

综上所述，本发明所提供的在Mesh网络内推选根节点的方法，是通过扫描网络内设备、比较信号强度进而投票产生根节点的方法，可以将设备的信号强度等信息在整个Mesh网络内相互传递，使得所有设备都可以参与比较并投票，并推选出最优根节点，有效避免网络内设备之间因为相互扫描不到而无法直接比较相互与路由器的信号强度值而出现多个根节点的情况。

附图说明

图1为本发明中的在Mesh网络内无根节点的情况下，推选根节点的方法的流程图；

图2为本发明中的探测响应包和信标的结构示意图；

图3为本发明中的在Mesh网络内推选根节点的方法的一个具体实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明提供的在Mesh网络内推选根节点的方法，包含以下步骤：

S1、在Mesh网络内确定未有根节点时，Mesh网络内的所有设备分别将其与路由器的实时信号强度进行广播发送；

S2、Mesh网络内的所有设备分别进行一次扫描，每个设备从接收到的其他设备与路由器的实时信号强度、以及本身与路由器的实时信号强度中，选出实时信号强度最大的设备作为根节点候选者进行广播发送；

S3、Mesh网络内的所有设备分别进行再次扫描，每个设备从接收到的其他设备分别选出的根节点候选者中，选出实时信号强度最大的作为新的根节点候选者，并再次进行广播发送，直至选出Mesh网络内的唯一根节点。

所述的S1中，具体包含以下步骤：

S11、在Mesh网络内，每个设备分别将其与路由器的实时信号强度通过信标（Beacon）周期性的广播发送给其他各个设备；

S12、在Mesh网络内，每个接收到其他设备发送的探测请求包（Probe Request）的设备，分别将其与路由器的实时信号强度通过探测响应包（Probe Response），回复发送给各个请求设备。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、在Mesh网络内，所有设备分别进行一次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备与路由器的实时信号强度；

S22、每个设备将其接收到的其他设备与路由器的实时信号强度分别与其本身与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的设备作为根节点的候选者；

S23、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的根节点候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包（如图2所示）单播发送给其他各个请求设备，并通过信标（如图2所示）周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的投票。

所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、在Mesh网络内，所有设备分别进行再次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备选出的根节点候选者；

S32、根据各个其他设备选出的根节点候选者，判断是否仅包含唯一的根节点候选者；如是，则该根节点候选者主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点；如否，则继续执行S33；

S33、根据各个其他设备选出的根节点候选者，每个设备统计其中投给自身的得票数；

S34、每个设备将其自身与路由器的实时信号强度分别与各个其他设备选出的根节点候选者与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的作为新的根节点的候选者；

S35、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的新的根节点的候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包（如图2所示）单播发送给其他各个请求设备，并通过信标（如图2所示）周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的新一轮投票，并返回执行S31。

其中，重复执行多次S3的目的是，为了避免因实时信号强度的不稳定而造成Mesh网络内同时出现多个根节点；因此，可以根据Mesh网络内所有设备的数量，重复执行多次S3，使得最终所有设备均会通过投票产生唯一的根节点。

所述的S33中，如果某个设备在统计后发现，其接收到的所有其他设备均选择了该设备本身作为根节点候选者，则该设备主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点。

本发明提供的在Mesh网络内推选根节点的方法中，当Mesh网络内已有根节点，且该根节点并非最优根节点时，在所述的S1之前还包含：S0、Mesh网络内的任意设备发起切换请求，现有根节点广播发送；在所述的S3之后还包含：S4、推选出的新根节点切换现有根节点，并与路由器连接。

所述的S0中，具体包含以下步骤：

S01、Mesh网络内的任意其他设备向现有根节点发起切换请求，或由现有根节点主动发起切换请求；

S02、现有根节点将其即将退出的信息进行广播发送；

S03、Mesh网络内的其他设备接收现有根节点广播发送的即将退出的信息，确定Mesh网络内即将未有根节点。

所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、推选出的新根节点主动向现有根节点发送切换根节点的请求；

S42、现有根节点接收到切换请求后，向新根节点回复确认信息，并主动断开与路由器的连接；

S43、现有根节点在Mesh网络内重新选择一个设备作为父节点进行连接；

S44、新根节点收到确认信息后，断开现有的与其他设备的连接，主动与路由器连接并成为Mesh网络的正式根节点。

如图3所示，为本发明中的在Mesh网络内推选根节点的方法的一个具体实施例，通过运用本发明方法可在Mesh网络内自动推选出与路由器连接强度最好的根节点B。具体为，在Mesh网络内，Mesh子网络1里的设备投票选出根节点候选者A，Mesh子网络2里的设备投票选出根节点候选者B，Mesh子网络3里的设备投票选出根节点候选者C；这里给出的实施例中所示的是布置Mesh网络是可能存在的区域划分明显的极端场景，会有明显的区域分块存在，设备间存在互相扫描不到的情况，但是采用本发明方法能有效解决该极端情况下根节点的推选。

其中，Mesh子网络1与Mesh子网络2的设备能够互相扫描到，Mesh子网络1与Mesh子网络3的设备能够互相扫描到，但是Mesh子网络2与Mesh子网络3的设备互相扫描不到，无法进行消息发送和接收；因此，Mesh子网络1的根节点候选者A在与Mesh子网络3的根节点候选者C进行比较时，被Mesh子网络3投票选为新的根节点候选者；但是，Mesh子网络2的根节点候选者B在与Mesh子网络1的根节点候选者A进行比较时，被Mesh子网络1投票选为新的根节点候选者；因此，整个Mesh网络最终投票产生的正式且唯一的根节点为B，由B主动连接路由器成为Mesh网络与外部网络连接的出口设备。

综上所述，本发明所提供的在Mesh网络内推选根节点的方法，是通过扫描网络内设备、比较信号强度进而投票产生根节点的方法，可以将设备的信号强度等信息在整个Mesh网络内相互传递，使得所有设备都可以参与比较并投票，并推选出最优根节点，有效避免网络内设备之间因为相互扫描不到而无法直接比较相互与路由器的信号强度值而出现多个根节点的情况。

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 (8)

1.一种在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在Mesh网络内确定未有根节点时，Mesh网络内的所有设备分别将其与路由器的实时信号强度进行广播发送；

S2、Mesh网络内的所有设备分别进行一次扫描，每个设备从接收到的其他设备与路由器的实时信号强度、以及本身与路由器的实时信号强度中，选出实时信号强度最大的设备作为根节点候选者进行广播发送；

S3、Mesh网络内的所有设备分别进行再次扫描，每个设备从接收到的其他设备分别选出的根节点候选者中，选出实时信号强度最大的作为新的根节点候选者，并再次进行广播发送，直至选出Mesh网络内的唯一根节点。

2.如权利要求1所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S1中，具体包含以下步骤：

S11、在Mesh网络内，每个设备分别将其与路由器的实时信号强度通过信标周期性的广播发送给其他各个设备；

S12、在Mesh网络内，每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，分别将其与路由器的实时信号强度通过探测响应包，回复发送给各个请求设备。

3.如权利要求2所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、在Mesh网络内，所有设备分别进行一次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备与路由器的实时信号强度；

S22、每个设备将其接收到的其他设备与路由器的实时信号强度分别与其本身与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的设备作为根节点的候选者；

S23、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的根节点候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包单播发送给其他各个请求设备，并通过信标周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的投票。

4.如权利要求3所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、在Mesh网络内，所有设备分别进行再次扫描，从接收到的所有其他设备发送的探测响应包和信标中，提取每个其他设备选出的根节点候选者；

S32、根据各个其他设备选出的根节点候选者，判断是否仅包含唯一的根节点候选者；如是，则该根节点候选者主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点；如否，则继续执行S33；

S33、根据各个其他设备选出的根节点候选者，每个设备统计其中投给自身的得票数；

S34、每个设备将其自身与路由器的实时信号强度分别与各个其他设备选出的根节点候选者与路由器的实时信号强度进行比较，从中选出实时信号强度最大的作为新的根节点的候选者；

S35、每个接收到其他设备发送的探测请求包的设备，将其选出的新的根节点的候选者的MAC地址、以及该根节点候选者与路由器的实时信号强度通过探测响应包单播发送给其他各个请求设备，并通过信标周期性的广播发送给其他各个设备，完成对根节点候选者的新一轮投票，并返回执行S31。

5.如权利要求4所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S33中，如果某个设备在统计后发现，其接收到的所有其他设备均选择了该设备本身作为根节点候选者，则该设备主动连接路由器并成为Mesh网络的正式根节点。

6.如权利要求5所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，当Mesh网络内已有根节点，且该根节点并非最优根节点时，在所述的S1之前还包含：S0、Mesh网络内的任意设备发起切换请求，现有根节点广播发送；在所述的S3之后还包含：S4、推选出的新根节点切换现有根节点，并与路由器连接。

7.如权利要求6所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S0中，具体包含以下步骤：

S01、Mesh网络内的任意其他设备向现有根节点发起切换请求，或由现有根节点主动发起切换请求；

S02、现有根节点将其即将退出的信息进行广播发送；

S03、Mesh网络内的其他设备接收现有根节点广播发送的即将退出的信息，确定Mesh网络内即将未有根节点。

8.如权利要求6所述的在Mesh网络内推选根节点的方法，其特征在于，所述的S4中，具体包含以下步骤：

S41、推选出的新根节点主动向现有根节点发送切换根节点的请求；

S42、现有根节点接收到切换请求后，向新根节点回复确认信息，并主动断开与路由器的连接；

S43、现有根节点在Mesh网络内重新选择一个设备作为父节点进行连接；

S44、新根节点收到确认信息后，断开现有的与其他设备的连接，主动与路由器连接并成为Mesh网络的正式根节点。