CN110087268B - 一种基于无线局域网的路由切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，尤其一种基于无线局域网的路由切换方法，包括：步骤S1，对无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取邻居信息；步骤S2，对无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取业务节点信息；步骤S3，根据邻居信息与业务节点信息，以形成一双向有权图；步骤S4，定期计算双向有权图内所有的MESH节点的路由的权值，并实时判断路由的权值是否符合一预设切换规则，当符合预设切换规则时，无线局域网自动切换路由。本发明技术方案的有益效果在于：通过管理帧提前感知无线局域网的带宽变化，并预先计算路由，使MESH节点在100km/h以上的移动速度下实现路由的无缝切换和业务终端的无缝漫游，进一步地，提高了无线局域网的稳定性。

Description

一种基于无线局域网的路由切换方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于无线局域网的路由切换方法。

背景技术

无线MESH技术是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的WLAN中，每个客户端均通过一条与接入点(AP)相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的AP，这种网络结构称为单跳网络。而在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或多个对等节点进行直接通信。消防武警与海陆军作战小分队需要一个具有一定容量以及抗毁性，多跳延伸，适应快速运动的无中心网络。在这个网络中，无论是人还是汽车都可以通过一跳或者多跳，传输数据到另外一端，并且在高速运动过程中，路由无缝切换，业务不中断，并且可以有多个落地点。

现有的MESH网络协议大部分都是基于固定组网环境，每一跳的带宽变化慢的场景，在该种场景下，只有需要发包或者出现链路异常的时候，才会发送MESH选路协议帧，进行链路探测，该方法选路慢，并且无法预判网络的变化，无法做到无缝切换，更多的是起到一个网络冗余备份的作用，当一个网络设备出问题后，需要在一定时间内从其他链路恢复通信，在链路恢复通信的期间会导致网络中断。因此，现迫切需要一种可以实现路由无缝切换和业务终端无缝漫游的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于无线局域网的路由切换方法。

具体技术方案如下：

本发明包括一种基于无线局域网的路由切换方法，所述路由切换方法包括以下步骤：

步骤S1，对所述无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取邻居信息；

步骤S2，对所述无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取业务节点信息；

步骤S3，根据所述邻居信息与所述业务节点信息，以形成一双向有权图；

步骤S4，定期计算所述双向有权图内所有的所述MESH节点的路由的权值，并实时判断当前的所述路由的权值是否符合一预设切换规则，当符合所述预设切换规则时，所述无线局域网自动切换当前的所述路由。

优选的，所述路由切换方法包括：

预先将MESH路由协议设置于链路层，以使每个所述MESH节点在与其他所述MESH节点交互时获得链路质量信息。

优选的，所述路由切换方法还包括：

于所述无线局域网内设置一防环路检测，通过设置多个落地点，以使所述业务节点选择路径最短的所述落地点接入。

优选的，所述步骤S1包括：

步骤S11，所述无线局域网内所有的所述MESH节点周期性发送无线广播帧，以使每个所述MESH节点发现对应的邻居节点，并与所述邻居节点交互所述邻居信息；

步骤S12，所述MESH节点向一预设时间内没有业务数据流通的所述邻居节点发送无线单播帧，以使所述MESH节点与所述邻居节点交互所述邻居信息；

步骤S13，每个所述MESH节点依次向对应的所述邻居节点发送一第一泛洪帧，以将所述邻居信息告知所述无线局域网内的其他所述MESH节点。

优选的，所述步骤S2包括：

每个所述MESH节点向所述无线局域网内的其他所述MESH节点发送第二泛洪帧，以将自己对应的所述业务节点信息告知所述无线局域网内的其他所述MESH节点。

优选的，所述预设切换规则包括：

预设一切换阈值；

将当前的所述路由的权值与上一次切换时的所述路由的权值比较，若当前的所述路由的权值小于上一次切换时的所述路由的权值，且两者的差值大于等于所述切换阈值时，所述无线局域网自动切换至当前的所述路由。

优选的，所述步骤S4中，采用Dijkstra算法计算所述双向有权图内所有的所述MESH节点的路由的权值。

本发明技术方案的有益效果在于：通过管理帧提前感知无线局域网的带宽变化，并预先计算路由，使MESH节点在100km/h以上的移动速度下实现路由的无缝切换和业务终端的无缝漫游，进一步地，提高了无线局域网的稳定性。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中基于无线局域网的路由切换方法的流程图；

图2为本发明实施例中防环路检测的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种基于无线局域网的路由切换方法，如图1所示，路由切换方法包括以下步骤：

步骤S1，对无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取邻居信息；

步骤S2，对无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取业务节点信息；

步骤S3，根据邻居信息与业务节点信息，以形成一双向有权图；

步骤S4，定期计算双向有权图内所有的MESH节点的路由的权值，并实时判断当前的路由的权值是否符合一预设切换规则，当符合预设切换规则时，无线局域网自动切换当前的路由。

通过上述技术方案，首先将MESH路由协议设置于链路层，以使MESH节点处理报文以及路由更及时，并能直接从每包中获取速率、信号强度、丢包情况等无线数据，并根据无线数据综合判断链路质量，从而切换路由。MESH路由协议的管理帧包括无线广播帧(neigh-report)、无线单播帧(neigh-prob)、第一泛洪帧(neigh-flood)、第二泛洪帧(anode-flood)。

具体地，步骤S1包括：步骤S11，无线局域网内所有的MESH节点周期性发送无线广播帧，发送无线广播帧的周期可设置在100～500ms之间，以使每个MESH节点发现对应的邻居节点，并与邻居节点交互邻居信息；步骤S12，MESH节点向一预设时间(本实施例中预设时间为500ms)内没有业务数据流通的邻居节点发送无线单播帧，以使MESH节点与邻居节点交互邻居信息，例如：MESH节点A发送第一报文，MESH节点B接收第一报文，同时，MESH节点B从无线驱动获得到第一报文方向的无线链路质量，并发送第二报文给MESH节点A，在MESH节点A接收到第二报文后，MESH节点A从第二报文中得到自己发送往MESH节点B的质量，同时从无线驱动得到从MESH节点B发往MESH节点A的无线链路质量；步骤S13，在所有的MESH节点都知道了自己的邻居信息之后需要把这些信息通知到网络里的所有其他MESH节点，因此，每个MESH节点依次向对应的邻居节点发送一第一泛洪帧，以将邻居信息告知无线局域网内的其他MESH节点，MESH节点A以广播的形式把自己的邻居信息广播出来之后，邻居MESH节点B收到第一泛洪帧后，MESH节点B接收一份第一泛洪帧并自己处理，然后继续广播；MESH节点B的邻居MESH节点C收到第一泛洪帧后，也会自己处理一份，并继续广播，每广播一次，第一泛洪帧的生命周期都会递减，直到为0，则不再继续转发，并且每个MESH节点都会记录序列号，不会重复处理或转发同一个报文(MESH节点与其邻居间的链路质量变化超过阀值，则立马泛洪发送，如链路质量变化不超过阀值，则每30s发送一次保活)。

具体地，当无线局域网的所有MESH节点交互邻居信息后，开始进行步骤S2，每个MESH节点向无线局域网内的其他MESH节点发送第二泛洪帧，以将自己对应的业务节点信息告知无线局域网内的其他MESH节点。在步骤S2中，所有经过设备上的MESH端口的MAC地址(MediaAccessControl Address，媒体访问控制地址)都会被记录下来，并泛洪给所有MESH节点(业务节点有变化则泛洪，无变化则每60s发送一次保活)，以使无线局域网内的每个MESH节点知道所有MESH节点对应的业务节点。

具体地，在步骤S3中，MESH路由协议根据邻居信息与业务节点信息进行周期性计算得到每个MESH节点到其他MESH节点的路由的权值。由于此时每个MESH节点都知道整个无线局域网的所有MESH节点对邻居的收发链路质量，因此而得到一个双向有权图，采用Dijkstra算法(迪杰斯特拉算法，是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法，解决的是有向图中最短路径问题)得到该节点到其他任意节点的路由表，通过双向有权图周期性地计算所有MESH节点之间的权值得到最短路径，从而提前感知到无线网络的变化。

具体地，通过上述技术方案，预设一切换阈值，本实施例中的切换阈值为10，在步骤S4中，将当前的路由的权值与上一次切换时的路由的权值比较，若当前的路由的权值小于上一次切换时的路由的权值，且两者的差值大于等于切换阈值时(即两者差值≥10时)，无线局域网自动切换至当前的路由，而不是等到业务数据出现异常再进行切换。进一步地，设置切换阈值的目的是为了提高无线局域网的稳定性，防止两个权值相近的路由来回震荡，当前路由的权值和上次切换时的权值的差值必须达到切换阈值后才会切换路由。由于步骤S4中的路由计算在每次收到任何一个MESH节点的第一泛洪帧后触发，并且1s内只会触发一次路由计算，所以该MESH路由协议为实时路由协议，通过本实施例中的MESH路由协议可以提前感知无线局域网的链路质量，并提前计算路由，选择最佳的切换路径。

在一种较优的实施例中，如图2所示，路由切换方法还包括：

于无线局域网内设置一防环路检测，通过设置多个落地点，以使业务节点选择路径最短的落地点接入。

具体地，如图2所示，防环路检测(check-loop)，MESH节点A和MESH节点C会往以太网链路层发送防环路探测报文，如发现无线局域网有二层通路，则MESH节点A无法发送数据给MESH节点C，MESH节点C也不会接收来自MESH节点A的数据报文，反之亦然，简而言之，MESH节点A与MESH节点C之间不会建立数据通信。在发生第二泛洪帧的过程中，MESH节点A与MESH节点C特别标记自身是环路节点，则一个MESH节点可对应多个MESH节点，当MESH节点F从MESH节点D附近移动到MESH节点E附近过程中，第二业务终端2访问第一业务终端1的路由则会从F->D->A自动切换到F->E->C，而不是F->E->B->D->A，从而减少多跳的资源浪费。

本发明技术方案的有益效果在于：通过管理帧提前感知无线局域网的带宽变化，并预先计算路由，使MESH节点在100km/h以上的移动速度下实现路由的无缝切换和业务终端的无缝漫游，进一步地，提高了无线局域网的稳定性。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于无线局域网的路由切换方法，其特征在于，所述路由切换方法包括以下步骤：

步骤S1，对所述无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取邻居信息；

步骤S2，对所述无线局域网内所有的MESH节点进行交互，以获取业务节点信息；

步骤S3，根据所述邻居信息与所述业务节点信息，以形成一双向有权图；

步骤S4，定期计算所述双向有权图内所有的所述MESH节点的路由的权值，并实时判断当前的所述路由的权值是否符合一预设切换规则，当符合所述预设切换规则时，所述无线局域网自动切换当前的所述路由；

所述步骤S1包括：

步骤S11，所述无线局域网内所有的所述MESH节点周期性发送无线广播帧，以使每个所述MESH节点发现对应的邻居节点，并与所述邻居节点交互所述邻居信息；

步骤S12，所述MESH节点向一预设时间内没有业务数据流通的所述邻居节点发送无线单播帧，以使所述MESH节点与所述邻居节点交互所述邻居信息；

步骤S13，每个所述MESH节点依次向对应的所述邻居节点发送一第一泛洪帧，以将所述邻居信息告知所述无线局域网内的其他所述MESH节点；

所述预设切换规则包括：

预设一切换阈值；

将当前的所述路由的权值与上一次切换时的所述路由的权值比较，若当前的所述路由的权值小于上一次切换时的所述路由的权值，且两者的差值大于等于所述切换阈值时，所述无线局域网自动切换至当前的所述路由；

所述邻居信息为节点间的链路质量信息，所述业务节点信息为所有经过设备数行MESH端口的MAC地址信息。

2.根据权利要求1所述的基于无线局域网的路由切换方法，其特征在于，所述路由切换方法包括：

预先将MESH路由协议设置于链路层，以使每个所述MESH节点在与其他所述MESH节点交互时获得链路质量信息。

3.根据权利要求1所述的基于无线局域网的路由切换方法，其特征在于，所述路由切换方法还包括：

于所述无线局域网内设置一防环路检测，通过设置多个落地点，以使所述业务节点选择路径最短的所述落地点接入。

4.根据权利要求1所述的基于无线局域网的路由切换方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

每个所述MESH节点向所述无线局域网内的其他所述MESH节点发送第二泛洪帧，以将自己对应的所述业务节点信息告知所述无线局域网内的其他所述MESH节点。

5.根据权利要求1所述的基于无线局域网的路由切换方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用Dijkstra算法计算所述双向有权图内所有的所述MESH节点的路由的权值。

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