CN111988811B - 一种网状多频段多路径备份mesh组网系统与方法 - Google Patents

一种网状多频段多路径备份mesh组网系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种网状多频段多路径备份MESH组网系统，包括关联链路模块、链路检测模块、链路选择模块，所述关联链路模块的输出端分别与所述链路检测模块、链路选择模块的输入端连接，所述链路检测模块的输出端与所述链路选择模块的输入端连接。本发明还提供了一种网状多频段多路径备份MESH组网方法。本发明的有益效果是：提高了MESH组网效率，并且，可扩展多条备份组网链路，出现问题之后恢复链路的通信的能力强，时间较短。

Description

一种网状多频段多路径备份MESH组网系统与方法
技术领域
本发明涉及MESH组网系统，尤其涉及一种网状多频段多路径备份MESH组网系统与方法。
背景技术
MESH的组网方式通过AP角色和STA角色的设备相联，实现树状，星状或者链状的MESH组网方式。当树状，链状MESH组网时，中间节点断开或者移除，此时网络会出现后面连接的节点出现无法通信的情况。星状MESH的组网，如果主节点出现断开或者移除，此时整个网络出现无法通信的情况。802.11s协议四地址网状MESH组网方式的维护链路信息方式，链路消耗比较大。而且只有单一频段作为组网链路，容易出现链路断开，出现问题之后恢复链路的通信的能力差，时间较长。
现在很多从有线布线组完到无线组网的发展，无线组网方式有星状网，树状网和链状网等。大部分用的还是星状网，树状网和链状网，该网络类型没有一些备份链路机制，组网内节点如出现异常和信号丢失，导致整个网络出现网络不通，出现故障，并且恢复时间较长的情况。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种网状多频段多路径备份MESH组网系统与方法。
本发明提供了一种网状多频段多路径备份MESH组网系统，包括关联链路模块、链路检测模块、链路选择模块，所述关联链路模块的输出端分别与所述链路检测模块、链路选择模块的输入端连接，所述链路检测模块的输出端与所述链路选择模块的输入端连接。
本发明还提供了一种网状多频段多路径备份MESH组网方法，基于所述的网状多频段多路径备份MESH组网系统，进行链路多频段相互关联，过程如下：
S1、所述关联链路模块进行链路的关联和关联信息统计记录，得到关联信息表，并将该关联信息表发送给所述链路检测模块；
S2、所述链路检测模块进行关联链路的状态信息记录和统计，得到链路信息表，并将该链路信息表发送给所述链路选择模块；
S3、所述链路选择模块根据链路信息表进行路径的选择，对链路信息表的进行排序优先级，协商速率较高的优先级高，得到链路选择信息表，并将优先级最高的路径作为通讯路径。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，如果多个5G频段，那么选择最高的频段加入比较计算，如果有2.4G和5G频段，选择协商速率较高加入比较计算，协商速率较高的优先级高，优先使用协商速率较高的链路进行通信。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，如果关联链路中断，则所述关联链路模块更新链路信息给所述链路检测模块，并且，同步发送断开关联路径信息给所述链路选择模块，所述链路选择模块把断开的链路优先级排在最后，待所述链路检测模块发送过来的信息再进行统计更新，排优先级。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述关联链路模块进行链路的关联，过程如下：
A、B设备在同一信道上，A设备发送广播探测管理包，对端B设备收到广播探测管理包之后回复无线认证请求包，A设备收到无线认证请求包之后记录B设备信息，接口和状态并且发送无线认证回应包，B设备收到无线认证回应包后，记录A设备信息，接口和状态并且发送无线关联请求包，A设备收到无线关联请求包之后，记录B设备信息，接口和状态并且发送无线关联回应包，B设备收到无线关联回应包后，向A设备发送无线关确认包，A、B设备更新设备信息，接口和状态信息，链路关联。
作为本发明的进一步改进，在链路的关联过程中，如果A设备或B设备在无线认证请求、无线关联请求和确认阶段5毫秒内未收到，则重传一次，再超时，则删除已经保存的状态信息，每间隔设定时间检查对端设备是否存在；在链路的关联过程中，A设备或B设备如果开启2.4G，5G低频段，5G高频段，则每个频段开一个用于MESH链路。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述关联链路模块进行链路的关联信息统计记录，过程如下：
S11、开始；
S12、发送探测管理包；
S13、获取接口MAC地址；
S14、同时获取当前接收的时间，接口名和记录最新状态；
S15、存入或更新到关联信息表中；
S16、结束。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括以下检测流程：
S21、探测路径管理和探测频段管理包；
S22、每间隔设定时间，判断相邻节点链路设备是否回应，如果未回应，则进入步骤S23，如果有回应，则进入步骤S24；
S23、判断该链路是否达到连续规定次数未回应，如果达到连续规定次数未回应，则删除该链路，更新链路列表，如果在连续规定次数之内回应，则返回步骤S21；
S24、判断是否有多条频段回应，如果否，则进入步骤S25，如果是，则进入步骤S26；
S25、判断每一频段是否达到连续规定次数未回应，如果是，则删除该频段信息，更新列表，如果否，则返回步骤S21；
S26、回应探测包，记录更新节点和频段信息时间，返回步骤S21。
步骤S3包括以下选择流程：
S31、根据下一跳关联设备的关联路径和路径协商速度，频段信息，判断是否为单频MESH链路，如果是，则记录2.4G/5G和该链路协商速度，并进入步骤S33，如果否，则进入步骤S32；
S32、判断是否有两条5G的MESH链路，如果否，则记录链路协商速度通信，并进入步骤S33，如果是，则记录5G频段和链路协商速率，并进入步骤S33；
S33、将链路选择信息表中的链路接口，按协商速率进行由大到小排序，优先级最高作为通讯路径。
作为本发明的进一步改进，在步骤S33中，还包括删除断开路径，更新链路选择信息表。
本发明的有益效果是：通过上述方案，提高了MESH组网效率，并且，可扩展多条备份组网链路，出现问题之后恢复链路的通信的能力强，时间较短。
附图说明
图1是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网系统的多频MESH设备组网图。
图2是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网系统的示意图。
图3是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网方法的设备关联信息交互图。
图4是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网方法的关联信息维护流程图。
图5是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网方法的链路检测流程图。
图6是本发明一种网状多频段多路径备份MESH组网方法的链路选择模块程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，一种网状多频段多路径备份MESH组网系统，包括关联链路模块101、链路检测模块102、链路选择模块103，所述关联链路模块101的输出端分别与所述链路检测模块102、链路选择模块103的输入端连接，所述链路检测模块102的输出端与所述链路选择模块103的输入端连接。
如图2所示，一种网状多频段多路径备份MESH组网方法，采用该网状多频段多路径备份MESH组网系统进行链路多频段相互关联，包括：关联链路模块101负责链路的关联和关联信息统计记录，链路检测模块102负责关联链路的状态信息记录和统计，链路选择模块103负责前面链路检测模块统计的信息进行路径的选择，并且进行排序优先级，优先级最高作为通讯路径。如关联链路中断，关联链路模块101会更新链路信息给链路检测模块102并且同步发送给链路选择模块103，链路选择模块103把断开的链路优先级排在最后，待链路检测模块发送过来的信息再进行统计更新，排优先级。
一种网状多频段多路径备份MESH组网方法，具体流程如下：
1. 设备发送探测包；
2. 设备间实现链路多频段相互关联，如断开链路信息更新步骤3，发送消息给链路选择模块步骤6，删除该路径信息；
3. 设备关联信息表给链路检测模块使用；
4. 链路检测的多频段进行数据包通路探测，维护更新和设备链路信息收集。
5. 更新到链路信息表；
6. 链路选择模块根据链路信息表，两个设备多频段的以协商速率较高的链路接口发送；
7. 检测是否还有其他设备加入，回到步骤1。
关联链路模块101进行以下过程：
a) 如图3所示，A设备都发送广播探测管理包，AB设备必须再同一信道上才能识别和通信。每2毫秒发送一次，对端B设备收到广播探测管理包之后就回复，无线认证请求包。A设备收到之后记录B设备信息，接口和状态并且发送无线认证回应包。B收到无线认证回应包记录A设备信息，接口和状态并且发送无线关联请求包。A设备无线关联请求包收到之后记录B设备信息，接口和状态并且发送无线关联确认包。B设备收到无线关联确认包后向A发送确认包。A,B设备更新设备信息，接口和状态信息，链路关联。如果设备再无线认证请求，无线关联请求和确认阶段5毫秒内未收到回重传一次，再超时就删除已经保存的状态信息。每2秒有维护链路包进行更新，检查对端设备是否存在。
b）如图1所示，设备如果开启2.4G（1至13信道：根据不同国家地区有不同的信道选择），5G低频段（如：36至100信道：根据不同国家地区有不同的信道选择），5G高频段（100至161信道：根据不同国家地区有不同的信道选择），每个频段开一个用于MESH链路，A设备到B设备有能一条到3条链路选择。
c）如路径断开，会更新信息表并且发送断开设备的信息到链路选择模块更新信息。
如图4所示，所述关联链路模块进行链路的关联信息统计记录，过程如下：
1、开始；
2、发送探测管理包；
3、获取接口MAC地址；
4、同时获取当前接收的时间，接口名和记录最新状态；
5、存入或更新到关联信息表中；
6、结束。
如图5所示，链路检测模块102进行以下过程：
a) 链路检测模块有两个路径信息需要收集，每2秒回发送管理探测包收集信息和诊断路径。 发送相邻关联节点设备管理包是否回应，如果该设备关联的有多个频段，那么每个频段都要发送，采集回应数据包，记录关联设备再无线链路层的通路的情况下，数据转发是否通路。记录收集设备有哪些可以用于数据通讯的接口信息（MAC地址，接口和关联频段，是否多频段），并且收集设备每个频段接口的协商速率，更新信息表，用于给链路选择模块使用。
b)每2秒向关联本设备的其他设备多个频段发送链路检测包，如回复每超时2秒则重传1次，连续3次未回复就删除该链路和该链路的信息。
如图6所示，链路选择模块进行以下过程：
a)根据链路检测模块的信息表按照接口的目的MAC地址，如果多个5G频段，那么选择最高的一个频段加入比较计算，如果有2.4G和5G频段，也是选择协商速率较高加入比较计算。协商速率较高的就优先级高。优先使用该链路进行通信。
b)如收到关联链路模块信息的断开链路信息，则要查询并且更新优先级表，如不是正在使用的链路，则更新优先级表，如是正在使用的该链路，则选择次优先级高的链路通信。
本发明提供的一种网状多频段多路径备份MESH组网系统与方法，从以下方面对其他组网MESH单一路径和一对一或者一对多的组网方式提升优化:
1．其他组网MESH组网效率提高50%，出现问题恢复效率提高100至200%。
2．可扩展多条备份组网链路。
本发明可应用于网状网的AP和AP节点的多频段MESH（无线网格网络）组网实现系统。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：提供一种网状多频段多路径备份MESH组网系统，包括关联链路模块、链路检测模块、链路选择模块，所述关联链路模块的输出端分别与所述链路检测模块、链路选择模块的输入端连接，所述链路检测模块的输出端与所述链路选择模块的输入端连接；基于所述的网状多频段多路径备份MESH组网系统，进行链路多频段相互关联，过程如下：
S1、所述关联链路模块进行链路的关联和关联信息统计记录，得到关联信息表，并将该关联信息表发送给所述链路检测模块；
S2、所述链路检测模块进行关联链路的状态信息记录和统计，得到链路信息表，并将该链路信息表发送给所述链路选择模块；
S3、所述链路选择模块根据链路信息表进行路径的选择，对链路信息表的链路进行排序优先级，协商速率较高的优先级高，得到链路选择信息表，并将优先级最高的路径作为通讯路径；
在步骤S3中，如果多个5G频段，那么选择最高的频段加入比较计算，如果有2.4G和5G频段，选择协商速率较高加入比较计算，协商速率较高的优先级高，优先使用协商速率较高的链路进行通信；
在步骤S1中，如果关联链路中断，则所述关联链路模块更新链路信息给所述链路检测模块，并且，同步发送断开关联路径信息给所述链路选择模块，所述链路选择模块把断开的链路优先级排在最后，待所述链路检测模块发送过来的信息再进行统计更新，排优先级；
在步骤S1中，所述关联链路模块进行链路的关联，过程如下：
A、B设备在同一信道上，A设备发送广播探测管理包，对端B设备收到广播探测管理包之后回复无线认证请求包，A设备收到无线认证请求包之后记录B设备信息、接口和状态并且发送无线认证回应包，B设备收到无线认证回应包后，记录A设备信息、接口和状态并且发送无线关联请求包，A设备收到无线关联请求包之后，记录B设备信息、接口和状态并且发送无线关联回应包，B设备收到无线关联回应包后，向A设备发送无线关联确认包，A、B设备更新设备信息、接口和状态信息，链路关联。
2.根据权利要求1所述的网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：在链路的关联过程中，如果A设备或B设备在无线认证请求、无线关联请求和确认阶段5毫秒内未收到无线关联请求包，则重传一次，再超时，则删除已经保存的状态信息，每间隔设定时间检查对端设备是否存在；在链路的关联过程中，A设备或B设备如果开启2.4G，5G低频段，5G高频段，则每个频段开一个链路用于MESH链路。
3.根据权利要求1所述的网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：在步骤S1中，所述关联链路模块进行链路的关联信息统计记录，过程如下：
S11、开始；
S12、发送探测管理包；
S13、获取接口MAC地址；
S14、同时获取当前接收的时间、接口名和记录最新状态；
S15、存入或更新到关联信息表中；
S16、结束。
4.根据权利要求1所述的网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：步骤S2包括以下检测流程：
S21、探测路径管理和探测频段管理包；
S22、每间隔设定时间，判断相邻节点链路设备是否回应，如果未回应，则进入步骤S23，如果有回应，则进入步骤S24；
S23、判断该链路是否达到连续规定次数未回应，如果达到连续规定次数未回应，则删除该链路，更新链路列表，如果在连续规定次数之内回应，则返回步骤S21；
S24、判断是否有多条频段回应，如果否，则进入步骤S25，如果是，则进入步骤S26；
S25、判断每一频段是否达到连续规定次数未回应，如果是，则删除该频段信息，更新列表，如果否，则返回步骤S21；
S26、回应探测包，记录更新节点和频段信息时间，返回步骤S21。
5.根据权利要求1所述的网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：步骤S3包括以下选择流程：
S31、根据下一跳关联设备的关联路径和路径协商速度、频段信息，判断是否为单频MESH链路，如果是，则记录2.4G/5G和链路协商速度，并进入步骤S33，如果否，则进入步骤S32；
S32、判断是否有两条5G的MESH链路，如果否，则记录链路协商速度，并进入步骤S33，如果是，则记录5G频段和链路协商速率，并进入步骤S33；
S33、将链路选择信息表中的链路接口，按协商速率进行由大到小排序，优先级最高作为通讯路径。
6.据权利要求5所述的网状多频段多路径备份MESH组网方法，其特征在于：在步骤S33中，还包括删除断开路径，更新链路选择信息表。
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