CN111131033A - 基于mesh网络的智能路由切换方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式提供一种基于MESH网络的智能路由切换方法、系统及存储介质,属于路由的选择技术领域。所述智能路由切换方法包括:判断是否接收到路径请求;在判断接收到路径请求的情况下,控制源节点发送路径请求消息;通过路由协议与所述源节点连接的中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建所述源节点到所述中间节点的第一最优路径;位于两个所述中间节点之间的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到位于两个所述中间节点之间的所述中间节点的第一最优路径;通过所述路由协议与目标节点连接的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息。
Description
技术领域
本发明涉及路由的选择技术领域,具体地涉及一种基于MESH网络的智能路由切换方法、系统及存储介质。
背景技术
目前常见的自组网切换算法是基于无线信号的强度和质量的切换算法,由于自组网的网络拓扑结构是不断变化的,使用场景也是变化的,无线环境的随机性较大,这就增加了设备里切换参数的设置难度,设备使用人员不可能每到新的无线环境和使用场景都去重新设置切换的参数。而且单纯的依靠无线信号强度和质量作为切换判断条件,在实际应用时会出现两台设备之间信号强度和质量已经下降,用户的体验速率已经降低,但是还没到触发切换条件;此时周围可能存在和这两台相连的信号较好的设备,如果此时断开两者之间路由路径连接,通过中间设备路由转发数据可以获得更好的用户体验速率。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种基于MESH网络的智能路由切换方法、系统及存储介质。该智能路由切换方法、系统及存储介质能够很好地适应MESH网络的网络拓扑结构不断变化的节点。
为了实现上述目的,本发明实施方式提供一种基于MESH网络的智能路由切换方法包括:
判断是否接收到路径请求;
在判断接收到路径请求的情况下,控制源节点发送路径请求消息;
通过路由协议与所述源节点连接的中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建所述源节点到所述中间节点的第一最优路径;
位于两个所述中间节点之间的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到位于两个所述中间节点之间的所述中间节点的第一最优路径;
通过所述路由协议与目标节点连接的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到通过所述路由协议与目标节点连接的所述中间节点的第一最优路径;
所述目标节点接收所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到所述目标节点的第一最优路径;
所述目标节点集成每个所述第一最优路径以形成第一最优路由,并发出路径响应消息,其中,所述路径响应消息包括所述第一最优路由;
通过所述路由协议与所述目标节点连接的所述中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建所述目标节点到所述目标节点的第二最优路径;
位于两个所述中间节点之间的所述中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到位于两个所述中间节点之间的所述中间节点的第二最优路径;
通过所述路由协议与所述源节点连接的中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到通过所述路由协议与所述源节点连接的所述中间节点的第二最优路径;
所述源节点接收所述路由响应消息,集成每个所述第二最优路径以形成第二最优路由;
所述源节点判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值是否相等;
在判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值相等的情况下,确定所述第一最优路由或所述第二最优路由为最终形成的最优路由;
在判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值不相等的情况下,再次发出新的路由请求消息知道所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值相等。
可选地,所述智能路由切换方法包括:
在确定所述最优路由的情况下,每隔一个预定的时间周期发送所述路由请求消息。
可选地,所述智能路由切换方法包括:
针对归一化计算后的信号质量、信号强度、传输速率、丢包率、时延参数和带宽中的至少一者设置对应的权重值;
根据设置的权重值确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值。
可选地,根据设置的权重值确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值具体包括:
根据所述权重值、预设的相对余量阈值和预设的迟滞时间参数确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值。
可选地,所述智能路由切换方法包括:
在预定时间长度后所述源节点未接收到所述路径响应消息的情况下,控制所述源节点将所述路由请求消息的DO标志位设置为0,RF标志位设置为1,其中,初始的所述DO标志位的值为1。
可选地,所述MESH网络包括:
高层;
位于所述高层下的服务层,用于设置所述路由协议;以及
位于所述服务层下的MAC层和物理层,用于测量和管理无线信号。
可选地,所述路由协议包括无线HWMP协议,所述无线HWMP协议包括路径请求消息、路径响应消息、路径错误消息、路径响应确认以及根宣告消息。
另一方面,本发明还提供一种基于MESH网络的智能路由切换选择系统,所述智能路由切换系统包括处理器,所述处理器用于执行如上述任一所述的智能路由切换方法。
再一方面,本发明还提供一种存储介质,所述存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的智能路由切换方法。
通过上述技术方案,本发明提供的基于MESH网络的智能路由切换方法、系统及存储介质通过源节点和目标节点生成计的第一最优路径和第二最优路径来确定由源节点到目标节点的最优路由,在MESH网络的网络拓扑不断变化的情况下,依然能够准确选择出最优理由,提高了路由的选择效率。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式,但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中:
图1是根据本发明的一个实施方式的基于MESH网络的智能路由切换方法的流程图;
图2是根据本发明的一个实施方式的MESH网络的结构示意图;以及
图3是根据本发明的一个实施方式的路由协议的协议表的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式,并不用于限制本发明实施方式。
在本发明实施方式中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外,若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的基于MESH网络的智能路由切换方法的流程图。在图1中,该智能路由切换方法可以包括:
在步骤S10中,判断是否接收到路径请求。
在步骤S11中,在判断接收到路径请求的情况下,控制源节点发送路径请求消息。
在步骤S12中,通过路由协议与源节点连接的中间节点接收并转发路径请求消息,根据路由协议创建源节点到中间节点的第一最优路径。其中,创建该第一最优路径的具体方式可以例如预先针对归一化计算后的信号质量、信号强度、传输速率、丢包率、时延参数和带宽中的至少一者设置对应的权重值;再根据设置的权重值确定当前的该中间节点到源节点的每个路径的评价值;最后将评价值最高的路径作为该第一最优路径。进一步地,考虑到MESH网络波动频繁的特性,可以在计算时引入预设的相对余量阈值和迟滞时间参数。
在步骤S13中,位于两个中间节点之间的中间节点接收并转发路径请求消息,根据路由协议创建上一个中间节点到位于两个中间节点之间的中间节点的第一最优路径;
在步骤S14中,通过路由协议与目标节点连接的中间节点接收并转发路径请求消息,根据路由协议创建上一个中间节点到通过路由协议与目标节点连接的中间节点的第一最优路径;
在步骤S15中,目标节点接收路径请求消息,根据路由协议创建上一个中间节点到目标节点的第一最优路径;
在步骤S16中,目标节点集成每个第一最优路径以形成第一最优路由,并发出路径响应消息。其中,路径响应消息可以包括第一最优路由;
在步骤S17中,通过路由协议与目标节点连接的中间节点接收并转发路径响应消息,根据路由协议创建目标节点到目标节点的第二最优路径。其中,创建该第二最优路径的具体方式可以例如预先针对归一化计算后的信号质量、信号强度、传输速率、丢包率、时延参数和带宽中的至少一者设置对应的权重值;再根据设置的权重值确定当前的该中间节点到源节点的每个路径的评价值;最后将评价值最高的路径作为该第二最优路径。进一步地,考虑到MESH网络波动频繁的特性,可以在计算时引入预设的相对余量阈值和迟滞时间参数。
在步骤S18中,位于两个中间节点之间的中间节点接收并转发路径响应消息,根据路由协议创建上一个中间节点到位于两个中间节点之间的中间节点的第二最优路径;
在步骤S19中,通过路由协议与源节点连接的中间节点接收并转发路径响应消息,根据路由协议创建上一个中间节点到通过路由协议与源节点连接的中间节点的第二最优路径;
在步骤S20中,源节点接收路由响应消息,集成每个第二最优路径以形成第二最优路由;
在步骤S21中,源节点判断第一最优路由和第二最优路由的评价值是否相等。其中,该评价值的计算可以是例如预先针对归一化计算后的信号质量、信号强度、传输速率、丢包率、时延参数和带宽中的至少一者设置对应的权重值;再根据设置的权重值确定该第一最优路径和第二最优路径的评价值。进一步地,考虑到MESH网络波动频繁的特性,可以在计算时引入预设的相对余量阈值和迟滞时间参数。
在步骤S22中,在判断第一最优路由和第二最优路由的评价值相等的情况下,确定第一最优路由或第二最优路由为最终形成的最优路由;
在判断第一最优路由和第二最优路由的评价值不相等的情况下,再次发出新的路由请求消息知道第一最优路由和第二最优路由的评价值相等。在该实施方式中,在两者不相等的情况下,此时说明该第一最优路由和第二最优路由在确定时均受到了网络波动的影响,该第一最优路由和第二最优路由都不是最终要得到的最优路由。因此,需要重新执行该智能路由切换方法,即再次发出新的路由请求消息知道第一最优路由和第二最优路由的评价值相等(返回执行步骤S11)
在本发明的一个实施方式中,考虑到MESH网络的网络拓扑的特性,可以在确定了最优路由后,每隔一个预定的时间周期再次发送路由请求消息。
在本发明的一个实施方式中,在预定时间长度后源节点仍未接收到路径响应消息的情况下,则可以控制源节点将路由请求消息的DO标志位设置为0,RF标志位设置为1。其中,初始的DO标志位的值为1。
对于该MESH网络,其结构示意图可以如图2所示。在图2中,该MESH网络可以包括高层01、服务层02、MAC层03和物理层04。该高层01可以用于配置MESH组网以及MESH的配置与管理。服务层02设置于高层01下,用于设置路由协议。MAC层03和物理层04设置于服务层02下,用于测量和管理无线信号。该MESH网络使用的路由路径计算混合无线Mesh协议(HWMP)与传统按需路由机制相比,该协议既具有先验式路由协议的灵活性,亦具备按需路由协议的有效性。网络中的节点可以进行最优路由发现和路由维护,或依赖根节点(即MPP)形成的树型拓扑进行路由发现和路由维护。路由发现过程根据网络是否配置根节点有所区别。通常,树型拓扑配置MPP为根节点,在这样的情况下,其余的MP按需地维护到达根节点的路径,并且形成树型拓扑路由。该协议存在根部节点易形成网络瓶颈的不足,但其结合了先验式路由协议的灵活性和按需路由协议的有效性,在应急系统中可以发挥重要作用。
另外,对于该路由协议,其路由表如图3所示。该路由协议可以包括无线HWMP协议。该无线HWMP协议可以包括路径请求消息PREQ(PathRequest)、路径响应消息PREP(PathReply)、路径错误消息PERR(PathError)、路径响应确认ACK(PREPACK)以及根宣告消息RA(Root Announcement)。PREQ可以用于路由请求,PREP可以用于对路由请求消息的应答,PERR可以用于链路发生错误时进行的应答或维护,以及RA可以用于对自己根节点身份的消息的广播。HWMP协议的按需路由是基于RM-AODV(RadioMetric AODV)的协议。HWMP协议中的按需路由使用PREQ和PREP机制在两节点之间建立路由,节点间使用PREQ和PREP消息进行度量信息交互,并且在PREQ中采用序列号来保证路由的时效性。
另一方面,本发明还提供一种基于MESH网络的智能路由切换选择系统,该智能路由切换系统可以包括处理器,该处理器可以用于执行如上述任一所述的智能路由切换方法。
再一方面,本发明还提供一种存储介质,该存储介质可以存储有指令,该指令可以用于被机器读取以使得该机器执行如上述任一所述的智能路由切换方法。
通过上述技术方案,本发明提供的基于MESH网络的智能路由切换方法、系统及存储介质通过源节点和目标节点生成计的第一最优路径和第二最优路径来确定由源节点到目标节点的最优路由,在MESH网络的网络拓扑不断变化的情况下,依然能够准确选择出最优理由,提高了路由的选择效率。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式,但是,本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施方式的技术构思范围内,可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式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-OnlyMemory)、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。
此外,本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施方式的思想,其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
Claims (9)
1.一种基于MESH网络的智能路由切换方法,其特征在于,所述智能路由切换方法包括:
判断是否接收到路径请求;
在判断接收到路径请求的情况下,控制源节点发送路径请求消息;
通过路由协议与所述源节点连接的中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建所述源节点到所述中间节点的第一最优路径;
位于两个所述中间节点之间的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到位于两个所述中间节点之间的所述中间节点的第一最优路径;
通过所述路由协议与目标节点连接的所述中间节点接收并转发所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到通过所述路由协议与目标节点连接的所述中间节点的第一最优路径;
所述目标节点接收所述路径请求消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到所述目标节点的第一最优路径;
所述目标节点集成每个所述第一最优路径以形成第一最优路由,并发出路径响应消息,其中,所述路径响应消息包括所述第一最优路由;
通过所述路由协议与所述目标节点连接的所述中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建所述目标节点到所述目标节点的第二最优路径;
位于两个所述中间节点之间的所述中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到位于两个所述中间节点之间的所述中间节点的第二最优路径;
通过所述路由协议与所述源节点连接的中间节点接收并转发所述路径响应消息,根据所述路由协议创建上一个所述中间节点到通过所述路由协议与所述源节点连接的所述中间节点的第二最优路径;
所述源节点接收所述路由响应消息,集成每个所述第二最优路径以形成第二最优路由;
所述源节点判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值是否相等;
在判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值相等的情况下,确定所述第一最优路由或所述第二最优路由为最终形成的最优路由;
在判断所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值不相等的情况下,再次发出新的路由请求消息知道所述第一最优路由和所述第二最优路由的评价值相等。
2.根据权利要求1所述的智能路由切换方法,其特征在于,所述智能路由切换方法包括:
在确定所述最优路由的情况下,每隔一个预定的时间周期发送所述路由请求消息。
3.根据权利要求1所述的智能路由切换方法,其特征在于,所述智能路由切换方法包括:
针对归一化计算后的信号质量、信号强度、传输速率、丢包率、时延参数和带宽中的至少一者设置对应的权重值;
根据设置的权重值确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值。
4.根据权利要求3所述的智能路由切换算方法,其特征在于,根据设置的权重值确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值具体包括:
根据所述权重值、预设的相对余量阈值和预设的迟滞时间参数确定所述第一最优路径、所述第二最优路径或所述评价值。
5.根据权利要求1所述的智能路由方法,其特征在于,所述智能路由切换方法包括:
在预定时间长度后所述源节点未接收到所述路径响应消息的情况下,控制所述源节点将所述路由请求消息的DO标志位设置为0,RF标志位设置为1,其中,初始的所述DO标志位的值为1。
6.根据权利要求1所述的智能路由方法,其特征在于,所述MESH网络包括:
高层;
位于所述高层下的服务层,用于设置所述路由协议;以及
位于所述服务层下的MAC层和物理层,用于测量和管理无线信号。
7.根据权利要求6所述的智能路由方法,其特征在于,所述路由协议包括无线HWMP协议,所述无线HWMP协议包括路径请求消息、路径响应消息、路径错误消息、路径响应确认以及根宣告消息。
8.一种基于MESH网络的智能路由切换选择系统,其特征在于,所述智能路由切换系统包括处理器,所述处理器用于执行如权利要求1至7任一所述的智能路由切换方法。
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有指令,所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求1至7任一所述的智能路由切换方法。
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