CN111432448B - 一种mesh平滑最优路径选择方法及系统 - Google Patents

一种mesh平滑最优路径选择方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种mesh平滑最优路径选择方法及系统，属于无线通讯领域。本发明包括如下步骤：一、判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；二、如果是数据包，判断是否为发送方，如果是，根据传统路径选择算法获取最优路径，并根据最优路径中的频道发送数据包，如果否，根据场景标记并保存接收频道；三、如果是应答包，判断是否为发送方，如果是，用已标记并保存的接收频道发送应答包包括。本发明的有益效果为：同一频道流的应答时延稳定，流量平稳，避免了数据包传输掉坑现象，提高mesh网络的整体性能，用户体验好。

Description

一种mesh平滑最优路径选择方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种mesh平滑最优路径选择方法。
背景技术
在mesh多频网状组网时，每个设备之间都是两两相连的，而且每个设备之间有多条通道，设备之间的数据是直接通讯，还是通过其他设备间接通讯，需要一套算法来确定具体路径。
传统的mesh路径选择算法，各设备都是独立维护本设备到目的设备之间的最优路径，通过算法得到最优路径后，所有数据包均通过最优路径进行传输，容易导致同一条流的数据包与应答包在两个设备之间的不同频道上传输，应答包的时延无法保持稳定，时延突然增大时，会导致数据包传输掉坑明显；时延恢复，数据包的传输才慢慢恢复平稳。该缺陷影响mesh的整体性能与用户体验。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种mesh平滑最优路径选择方法及系统。
本发明的mesh平滑最优路径选择方法包括如下步骤：
一、判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；
二、如果是数据包，判断是否为发送方，如果是，根据传统路径选择算法获取最优路径，并根据最优路径中的频道发送数据包，如果否，根据场景标记并保存接收频道；
三、如果是应答包，判断是否为发送方，如果是，用已标记并保存的接收频道发送应答包。
本发明作进一步改进，在步骤二中，所述场景包括单跳多频场景、双跳多频场景和多跳多频场景。
本发明作进一步改进，在所述单跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，流的应答包方向为设备B到设备A，则设备A根据传统路径选择算法得到设备A到设备B的最优路径为频道n，则流的应答包路径由接收该流的数据包频道确定，标记流的应答包路径为频道n。
本发明作进一步改进，在所述双跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，再到设备C，流的应答包方向为设备C到设备B，再到设备A，频道选择方法为：
(1)根据传统路径选择算法得到设备A到设备B的最优路径为频道n1，设备B到设备C的最优路径为频道n2；
(2)流的数据包在设备A到设备B路径段采用频道n1发送，设备B标记并保存由设备A至设备B的接收频道n1，B到C路径段采用频道n2发送，设备C标记并保存由设备B至设备C的接收频道n2；
(3)流的应答包路径段由该流的数据包频道确定，即设备C到设备B路径段采用频道n2，设备B到设备A路径段采用频道n1。
本发明作进一步改进，在所述多跳多频场景下，设备A与设备B之间有p个设备，其中，p为大于1的整数，频道选择方法为：
(1)根据传统路径选择算法得到设备A到B的最优路径的各路径段频道为：频道n1、频道n2、…、频道np、频道n(p+1)，所述频道n1、频道n2、…、频道np、频道n(p+1)；
(2)流的数据包路径段由传统算法得到，即设备A到设备1路径段为频道n1，设备1到设备2路径段为频道n2，…，设备p到设备B路径段为频道n(p+1)；
(3)流的应答包路径段由该流的数据包频道确定，即设备B到设备p路径段为频道n(p+1)，依次类推，设备1到设备A路径段为频道n1。
本发明还提供实现所述mesh平滑最优路径选择方法的系统，包括：
第一判断模块：用于判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；
第二判断模块：用于判断是否为数据包的发送方；
第三判断模块：用于判断是否为应答包的发送方；
路径选择模块：用于根据传统路径选择算法获取数据包的最优路径；
发送模块：根据流的类型选择获取最优路径发送数据包，或根据标记的的接收频道发送应答包；
标记保存模块：用于根据场景标记并保存接收频道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：将流引入到路径选择算法并与路径选择算法进行联动，使同一频道流的应答时延稳定，流量平稳，避免了数据包传输掉坑现象，提高mesh网络的整体性能，用户体验好。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为单跳多频场景路径选择方法示意图；
图3为双跳多频场景路径选择方法示意图；
图4为多跳多频场景路径选择方法示意图；
图5为现有技术数据传输效果图；
图6为本发明方法数据传输效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明设备组网后，会进行传统路径选择算法维护，本发明包括如下步骤：
步骤一、判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；
步骤二、如果是数据包，判断是否为发送方，如果是，根据传统路径选择算法获取最优路径，并根据最优路径中的频道发送数据包，如果否，根据场景标记并保存接收频道；
步骤三、如果是应答包，判断是否为发送方，如果是，用已标记并保存的接收频道发送应答包。
对传统mesh路径选择算法(简称传统算法)各设备独立维护最优路径，所有数据包均通过最优路径传输，容易出现同一条流的数据包与应答包在不同频道上传输，应答包时延波动影响网络整体性能与用户体验问题，本方案提出改进算法，保证同一条流的数据包与应答包在两个设备之间通过同一频道传输，进而确保时延稳定，体验良好。
本算法在传统的最优路径选择基础上，增加流交互的联动处理，流的数据包路径由传统路径算法决定；流的应答包路径则由接收端频道确定。为方便描述某一条流的tx与rx的标志方法，本方法分三种场景进行详细描述：
1.单跳多频，两个设备之间直接通讯，但是设备之间有多个频道可以选择；
2.双跳多频，两个设备之间通过另外一个设备间接通讯，并且有多个频道供选择；
3.多跳多频，两个设备之间通过多个设备间接通讯，并且有多个频道供选择。
具体处理方法如下：
1.单跳多频场景
如图2所示，在所述单跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，流的应答包方向为设备B到设备A，则设备A根据传统路径选择算法得到设备A到设备B的最优路径为频道n，设备B根据传统算法得到B到A的最优路径为频道m，n与m独立计算得到，可以相同，也可以不同。
则在本发明中，流的数据包路径由传统算法得到，即频道n，流的应答包路径，由接收该流的数据包频道确定，因为该流的数据包从频道n发送，只能在频道n上接收，标记流的应答包路径为频道n则流的应答包路径由接收该流的数据包频道确定，标记流的应答包路径为频道n。
2.单跳多频场景
如图3所示，在所述双跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，再到设备C，流的应答包方向为设备C到设备B，再到设备A，频道选择方法为：
(1)根据传统算法得到A到B的最优路径为频道n1，B到C的最优路径为频道n2；
(2)根据传统算法得到C到B的最优路径为频道m1，B到A的最优路径为频道m2，其中，n1/n2/m1/m2，可以相同，也可以不同；
(3)流的数据包路径段由传统算法得到，即A到B路径段为频道n1，B到C路径段为频道n2；
(4)流的应答包路径段，由接收该流的数据包频道确定，即C到B路径段为频道n2，B到A路径段为频道n1，n1/n2可以相同，也可以不同。
以下通过实施例说明本发明的优势所在：
Figure BDA0002433902180000041
假设A到C中间经过B，则第一跳为A到B，第二跳为B到C；两个频道分别指2.4G与5G，并且2.4G剩余空口为80％，5G剩余空口为60％，A与B之间2.4G最大能力为240m/s、5G最大能力为480m/s，B与C之间2.4G最大能力为200m/s、5G最大能力为400m/s。
Figure BDA0002433902180000042
根据传统算法A到C路径为第一跳2.4G，第二跳5G，总能力192m/s，详细信息如下：
Figure BDA0002433902180000043
第一跳与第二跳都在2.4G，则实际传输能力为87.27m/s；
Figure BDA0002433902180000044
第一跳与第二跳都在5G，则实际传输能力为130.91m/s；
Figure BDA0002433902180000045
第一跳在2.4G与第二跳都在5G，则实际传输能力为192m/s；
Figure BDA0002433902180000046
第一跳在5G与第二跳在2.4G，则实际传输能力为160m/s；
Figure BDA0002433902180000047
假设数据流A到C总共要传的数据为180m/s，则传输180m/s后，应答包计算最优路径时，2.4G的剩余空口变为80％-(180/240)*100％＝5％，5G的剩余空口变为60％-(180/400)*100％＝15％，剩余空口变了，但是最大传输能力信息没有变化。
Figure BDA0002433902180000048
根据传统算法C到B再到A路径为，详细信息如下：
Figure BDA0002433902180000049
第一跳与第二跳都是2.4G，则实际传输能力为5.45m/s
Figure BDA00024339021800000410
第一跳与第二跳都是5G，则实际传输能力为32.73m/s
Figure BDA00024339021800000411
第一跳在2.4G与第二跳在5G，则实际传输能力为10m/s
Figure BDA00024339021800000412
第一跳在5G与第二跳在2.4G，则实际传输能力为12m/s
Figure BDA00024339021800000413
根据传统算法得到路径如下：
Figure BDA00024339021800000414
数据包：A到B通过2.4G，B到C通过5G
Figure BDA00024339021800000415
应答包：C到B通过5G，B到A通过5G
Figure BDA00024339021800000416
根据本算法得到的路径如下：
Figure BDA00024339021800000417
数据包：A到B通过2.4G，B到C通过5G
应答包：C到B通过5G，B到A通过2.4G
由上述实施例可知，所有数据包均通过最优路径进行传输，容易导致同一条流的数据包与应答包在两个设备之间的不同频道上传输，应答包的时延无法保持稳定，时延突然增大时，会导致数据包传输掉坑明显；时延恢复，数据包的传输才慢慢恢复平稳，如图5所示，但是，通过本发明的方法，原频道返回应答包，使两个设备之间通过同一频道传输，同一频道流的应答时延稳定，流量平稳，避免了数据包传输掉坑现象，如图6所示。
3.多跳多频场景
如图4所示，在所述多跳多频场景下，设备A与设备B之间有p个设备，其中，p为大于1的整数，流的数据包方向由设备A到B，经过设备1、设备2、…、设备p，流的应答包方向B到A，经过设备1、设备2、…、设备p，频道选择方法为：
(1)根据传统算法得到A到B的最优路径的各路径段频道为：频道n1、频道n2、…、频道np、频道n(p+1)；
(2)根据传统算法得到B到A的最优路径的各路径段频道为：频道m1、频道m2、…、频道mp、频道m(p+1)，其中，频道n1/n2/…/np/n(p+1)/m1/m2/…/mp/m(p+1)，可以相同，也可以不同；
(3)流的数据包路径段由传统算法得到，即A到设备1路径段为频道n1，设备1到设备2路径段为频道n2，…，设备p到设备B路径段为频道n(p+1)；
(4)流的应答包路径段，由接收该流的数据包频道确定，即B到设备p路径段为频道n(p+1)，…，设备1到A路径段为频道n1，其中，频道n1/n2/…/np/n(p+1)可以相同，也可以不同。
本发明设备组网后，将流引入到路径选择算法并与路径选择算法进行联动，对流的数据包进行标记与保存，确保流的数据包与应答包在同一频道上进行交互。从而使同一频道流的应答时延稳定，流量平稳，避免了数据包传输掉坑现象，提高mesh网络的整体性能，用户体验好。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种mesh平滑最优路径选择方法，其特征在于，包括如下步骤：
一、判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；
二、如果是数据包，判断是否为发送方，如果是，根据传统路径选择算法获取最优路径，并根据最优路径中的频道发送数据包，如果否，根据场景标记并保存每两个网络节点之间采用的接收频道，所述场景包括单跳多频场景、双跳多频场景和多跳多频场景，当场景为单跳多频场景时，接收方标记并保存采用的接收频道，当场景为双跳多频场景和多跳多频场景时，由每一跳的两个网络节点中的接收方标记并保存该跳采用的接收频道；
三、如果是应答包，判断是否为发送方，如果是，用已标记并保存的接收频道发送应答包。
2.根据权利要求1所述的mesh平滑最优路径选择方法，其特征在于：在所述单跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，流的应答包方向为设备B到设备A，则设备A根据传统路径选择算法得到设备A到设备B的最优路径为频道n，则流的应答包路径由接收该流的数据包频道确定，标记流的应答包路径为频道n。
3.根据权利要求1所述的mesh平滑最优路径选择方法，其特征在于：在所述双跳多频场景下，如果流的数据包方向为设备A到设备B，再到设备C，流的应答包方向为设备C到设备B，再到设备A，频道选择方法为：
(1)根据传统路径选择算法得到设备A到设备B的最优路径为频道n1，设备B到设备C的最优路径为频道n2；
(2)流的数据包在设备A到设备B路径段采用频道n1发送，设备B标记并保存由设备A至设备B的接收频道n1，B到C路径段采用频道n2发送，设备C标记并保存由设备B至设备C的接收频道n2；
(3)流的应答包路径段由该流的数据包频道确定，即设备C到设备B路径段采用频道n2，设备B到设备A路径段采用频道n1。
4.根据权利要求3所述的mesh平滑最优路径选择方法，其特征在于：在所述多跳多频场景下，设备A与设备B之间有p个设备，其中，p为大于1的整数，频道选择方法为：
(1)根据传统路径选择算法得到设备A到B的最优路径的各路径段频道为：频道n1、频道n2、…、频道np、频道n(p+1)，所述频道n1、频道n2、…、频道np、频道n(p+1)；
(2)流的数据包路径段由传统算法得到，即设备A到设备1路径段为频道n1，设备1到设备2路径段为频道n2，…，设备p到设备B路径段为频道n(p+1)；
(3)流的应答包路径段由该流的数据包频道确定，即设备B到设备p路径段为频道n(p+1)，依次类推，设备1到设备A路径段为频道n1。
5.实现根据权利要求1-4任一项所述的mesh平滑最优路径选择方法的系统，其特征在于，包括：
第一判断模块：用于判断mesh网络中的网络节点设备发送的流类型；
第二判断模块：用于判断是否为数据包的发送方；
第三判断模块：用于判断是否为应答包的发送方；
路径选择模块：用于根据传统路径选择算法获取数据包的最优路径；
发送模块：根据流的类型选择获取最优路径发送数据包，或根据标记的的接收频道发送应答包；
标记保存模块：用于根据场景标记并保存每两个网络节点之间采用的接收频道，所述场景包括单跳多频场景、双跳多频场景和多跳多频场景，当场景为单跳多频场景时，接收方标记并保存采用的接收频道，当场景为双跳多频场景和多跳多频场景时，由每一跳的两个网络节点中的接收方标记并保存该跳采用的接收频道。
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