CN112205034A - 用于在网状网络中管理和控制动态隧道协议的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据一些实施例，公开了用于在网状网络中确定最佳路径的方法和系统。该方法包括在网状网络的正常网络运行期间从网状网络中的多个节点收集路径信息。多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，网状网络中的多个节点中的第二节点用作接收高密度数据包的目标站。基于收集到的信息，确定将高密度数据包传输到目标站的最佳路径，并且传输该最佳路径到网状网络中的多个节点，用于启动将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输。

Description

用于在网状网络中管理和控制动态隧道协议的系统和方法

背景技术

在通信网络中，节点可以包括再分布点(例如，数据通信设备)或通信端点(例如，数据终端设备)。网状网络(mesh network)是局部网络拓扑结构，其中基础设施节点(即网桥、交换机和其他基础设施设备)直接地、动态地和无层次地连接到尽可能多的其他节点，并且相互协作以有效地从/向客户端路由数据。在全连接网状网络(例如，图2A所示的网络210)中，每个节点可以互连。最简单的全连接网络是两节点网络。在部分连接网络(例如，图2B所示的网络220)中，某些节点可以准确地连接到一个其他节点，而其他一些节点经由点对点链路(point-to-point link)连接到两个以上其他节点。这使得可以利用物理上全连接的网状拓扑的某些冗余，而对于网络中的每个节点之间的连接不会产生开销和复杂性。由于工业、照明、智能家居和其他物联网(Internet of Things IoT)应用正在利用网状网络，网状网络的规模正随着大量的传感器和其他设备的使用而不断增长。

蓝牙网状网络就是这样一种网络类型。这些网络利用由节点定期传输的称为心跳(heartbeat)的消息。心跳消息可以向网络中的其他节点指示正在发送该心跳的节点仍然活跃。此外，心跳消息可以包含数据，这些数据允许接收节点根据到达发送者所需的跳(hop)数来确定发送者有多远。心跳消息的使用可以与网络包内的生存时间(TTL)字段相关联。TTL可以控制消息将被转发的最大跳数。通过确保没有将消息转发到远于所要求的距离，设置TTL可以允许节点对转发进行控制并节约能源。此外，每个节点可以实现缓存，该缓存包含所有最近看到的消息，并且如果消息被发现存在于缓存中，则表示该节点已经看到并处理了该消息。

由于传感器节点和其他节点不断地跨网络发送消息，部署大密度网状网络不可避免地会导致干扰的增加。在大密度网状网络中，数据包可以经过许多中间节点传播并且跳越许多中间节点。例如，数据可能必须跳跃超过10个或更多的节点才能到达目的地。对于网状网络中的每一跳，数据包传送的传送速度可能会显著降低。如果数据包来自高带宽应用或起始站，则到达目标站的传输时间可能严重受损。对于短时段，应用可能需要更高的带宽，但是出现频率不同。例如，当发送需要高帧速率的视频数据时，由于通过网络广播的竞争消息，网状网络的特性可能使得很难将消息优先通过网络。此外，随着网状网络规模的增长且部署在相对紧密的空间中，干扰或冲突导致消息通信失败的可能性大大增加。

因此，为了避免这种现有技术网络中常见的干扰和冲突，需要一种在网状网络中实现协议的系统和方法，以促进通过网络的消息的高速传输。

发明内容

在一个方面中，示例性实施例包括一种用于在网状网络中确定动态隧道的最佳路径的系统，该系统包括：网状网络中的多个节点中的第一节点，其用作起始站，其中该多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联；网状网络中的多个节点中的第二节点，其用作目标站，并接收来自应用的数据；以及网状网络中的多个节点中的第三节点，其用作协调节点，其中在网状网络的正常网络运行期间，协调节点从所有节点收集路径信息，基于收集到的路径信息确定将数据传输到目标站的最佳路径，以及将最佳路径传输到网状网络中的多个节点，用于启动使用动态隧道协议将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输，并且其中：收集到的路径信息包括数据速率，该数据速率与由传输节点传输的并由在网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的目标站接收的有序序列的数据包相关联；基于收集到的路径信息确定将数据传输到目标站的最佳路径至少部分地基于该数据速率。

在另一方面，示例性实施例包括一种用于在网状网络中确定动态隧道的最佳路径的方法，该方法包括：在网状网络的正常网络运行期间从网状网络中的多个节点收集路径信息，其中，多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，网状网络中的多个节点中的第二节点用作用于接收高密度数据包的目标站；基于收集到的路径信息确定将高密度数据包传输到目标站的最佳路径，其中，收集到的路径信息包括数据速率，该数据速率与由传输节点传输的并由在网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的目标站接收的，并且基于收集到的路径信息将数据传输到目标站的最佳路径至少部分地基于该数据速率有序序列的数据包相关联，并且基于收集到的路径信息确定将高密度数据包传输到目标站的最佳路径至少部分地基于数据速率；以及将最佳路径传输到网状网络中的多个节点，用于启动使用动态隧道协议将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输。

在另一方面，示例性实施例包括一种非暂时性计算机可读介质，包括计算机可执行步骤，当由处理器执行该计算机可执行步骤时，该计算机可执行步骤实现用于在网状网络中确定动态隧道的最佳路径的方法，该方法包括：在网状网络的正常网络运行期间从网状网络中的多个节点收集路径信息，其中，多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，网状网络中的多个节点中的第二节点用作用于接收高密度数据包的目标站；基于收集到的路径信息确定将高密度数据包传输到目标站的最佳路径，其中，收集到的路径信息包括数据速率，该数据速率与由特定节点传输的并由在网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的目标站接收的有序序列的数据包相关联，并且基于收集到的路径信息确定将数据传输到目标站的最佳路径至少部分地基于该数据速率；以及将最佳路径传输到网状网络中的多个节点，用于启动使用动态隧道协议将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输。

附图说明

本公开的示例性实施例的上述和更进一步的特征和优点会在考虑下面对实施例的详细说明，尤其在结合附图后，变得明显，其中：

图1示出了根据一些实施例的可以实现在任何有线或无线或光通信网状网络系统中的照明装置物联网(IoT)网络的高级系统图；

图2A和2B示出了实现在任何有线或无线或光通信网状网络系统中的全连接和部分连接的网状网络；

图3是根据一个方面的实现在任何有线或无线或基于光(VLC/DLC)的通信网络系统中的网状网络的高级系统图；

图4是根据一个方面的识别出的用于在网状网络中的起始站到目标站之间传送数据包的最佳/特定路径的图；

图5是根据一个方面，为了在网状网络中的起始站到目标站之间传送数据包，在识别出的最佳/特定路径中启动的动态隧道或网络协议的图，；

图6是根据一个方面的在网状网络中的起始站到目标站之间传送数据包之后重新激活的节点的图；

图7示出了根据一个方面的用于给网关发送消息列表和包结构的协议的实施例；

图7A和图7B示出了根据一个方面的用于在网状网络中识别或确定特定/最佳路径以实现或启动动态隧道或网络协议的方法。

从下面的详细描述以及附图中，示例性实施例的各种特征、方面和优点将变得更加明显，在附图中，类似的数字表示贯穿于附图和文本中的类似部件。所描述的各种特征不一定按比例绘制，而是为了强调与一些实施例相关的特定特征。本文使用的标题仅为了组织目的，并不意味着用于限制说明书或权利要求书的范围。为了便于理解，在可能的情况下，使用了附图标记标出附图中共同的类似元素。

具体实施方式

本文描述的实施例一般涉及用于在网状网络中管理和控制动态隧道协议的系统和方法。该系统和方法可以提供接口以设置应用的标识，该应用可能需要更多带宽以用于高密度数据包。该设置信息可以存储与应用相关联的节点(例如但不限于起始站)的位置。在一些实施例中，设置标识可以与应用的自动发现和/或自动触发设置相关。此外，控制动态隧道协议可以基于发送开始消息来启动动态隧道协议，以及发送结束消息以停止动态隧道协议并重新启动网状网络的正常运行。这里描述的网状网络可以包括任何类型的有线或无线网络或光通信网络系统。更具体地，本实施例涉及用于在网状网络中实现或启动干扰抑制协议的系统和方法。下面将结合包含在照明装置IoT网络系统中的网状网络来说明本文所描述的示例性实施例。然而，系统和方法的实施例可以在任何类型的有线或无线或可视光通信/暗光通信(VLC/DLC)网络系统中实现。

本文所使用的术语“模块”可以指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或能够执行与该元件相关联的功能的硬件和软件的组合。此外，虽然本公开可以根据示例性实施例来描述，但是应当理解，本文所描述的实施例的各个方面可以单独主张权利。

本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与存储和/或向处理器提供用于执行的指令的任何有形存储和/或传输介质。这种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括，例如，NVRAM或磁盘或光盘。易失性介质包括动态存储器，如主存储器。计算机可读介质的常见形式包括，例如，软磁盘、软盘、硬盘、磁带或任何其他非暂时介质、磁光介质、CD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、固态介质(如存储卡)、任何其他芯片或盒式存储器、下文所述的载波，或计算机可从中读取的任何其他介质。电子邮件的数字文件附件或其他独立的信息存档或一组存档可以被视为等同于有形存储介质的分发介质。当计算机可读介质被配置为数据库时，可以理解，数据库可以是任何类型的数据库，例如关系数据库、层次数据库、面向对象的数据库等。此外，虽然参考了各种类型的数据库，但是本领域的普通技术人员可以理解，所有的数据库的功能可以存储在单个数据库的一些分区中，或者存储在独立数据库中。在任何情况下，本说明书可以被视为包括存储本公开的软件实现的有形存储介质或分发介质以及现有技术认可的等效形式和后续介质。

现在参考图1，示例性系统100可以涉及通过使用IoT系统中的单个变量来控制照明驱动器和/或LED驱动器的行为，在一些实施例中，系统可包括被配置为与至少一个网关102通信的多个照明装置112和/或多个LED 111、用于控制照明装置驱动器和/或LED驱动器行为的至少一个单个变量、被配置为实时感测多个颜色通道并监测环境中的至少一个变化的至少一个传感器子系统108、被配置为实时测量一个或多个照明装置112的功耗的至少一个功率计114、安装在多个照明设备(例如，照明装置112)中用于控制照明设备的多个调光级别和/或调光协议的至少一个调光控制协议或调光控制器设备或驱动器或接口110，以及至少一个服务器106(例如，基于云的服务器或位于网状网络上的服务器)。多个照明装置112和/或LED 111中的每一个可以包括至少一个照明装置驱动器和/或LED驱动器。此外，多个照明装置112和/或LED 111中的每一个可以包括内置电源，其中电源可以包括多个可充电电池中的至少一个。至少一个传感器子系统108和至少一个功率计114可以连同多个照明装置112与至少一个网关102连接。至少一个传感器子系统108可以包括至少两个传感器。第一传感器可以包括专用于环境感测的环境传感器，并且可以被布置成使得其背向照明装置112和/或以向下的方式从照明装置112伸出。第二传感器可包括颜色传感器，例如但不限于红-绿-蓝(RGB)或黄-红-绿-蓝(YRGB)传感器，该颜色传感器被布置成使得其直接面向照明装置112。根据一些实施例，至少一个服务器106被配置为计算和预测照明装置112和/或LED111的调光级别的衰减。传感器子系统108可以被配置为报告和改变与照明装置112相关联的显示状态信息。至少一个传感器子系统108还可以实时感测和捕获环境数据。在一些实施例中，至少一个服务器106可以通过有线连接和无线或光通信网络连接中的至少一个与网关102连接。为了本公开的目的，“环境”通常指但不限于安装有照明装置或照明系统的空间或区域。为了本公开的目的，“实时”通常指无任何特定时间框架或限制的实质性并发。

在一些实施例中，网关102能够发现安装在多个照明装置112中的调光控制协议，并控制多个照明装置112的调光级别和调光控制协议中的至少一个。此外，网关102能够控制照明装置112的功率，并且能够将照明装置112调光到最低级别或者完全关闭照明装置112。根据一些实施例，至少一个服务器106可以被配置为计算和预测多个照明装置112和/或LED111的调光级别的衰减。每个传感器和/或传感器子系统108可以被配置为报告和改变与多个照明装置112相关联的显示状态信息。至少一个传感器子系统108和至少一个功率计114可以各自与至少一个网关102连接。多个照明装置112和多个LED 111中的至少一个可以经由至少一个调光控制接口(例如，调光控制线122、126)物理连接到网关102。

在一些实施例中，照明装置112可以包括系统，该系统包括与电力线120、124的单个公共接口连接的单个照明装置或多种照明装置。根据一些实施例，功率计114可以电连接在网关102和照明装置112之间，并且可以通过电力线120、124电连接到照明装置112。功率计114可以通过功率计接口132连接到网关102。

功率计114可连接到照明装置112的输入线，以这种方式，功率计114测量在任何给定时刻实时由照明装置112消耗的电功率。根据一些实施例，功率计114可以连接到网关102以在任何给定时刻提供与照明装置112消耗的功率1：1相关的实时功率测量值。网关102和功率计114之间的接口132可以是通用异步接收/发送器(UART)，或其他通信接口(“功率计接口”)。功率计设备114和照明装置112之间的接口120、124可以取决于所使用的功率计114的类型。

如图1所示，至少一个传感器子系统108可以通过检测照明装置112中的至少一个的当前状况来检测与系统100和照明装置112相关的信息。可以检测的照明装置112的当前状况是，例如但不限于，当前颜色级别或颜色/光强度、当前温度或电压或湿度等、当前调光级别等。可以将当前状况信息转发到网关102，网关102将信息转发到服务器106以进行存储、处理等。因此，传感器子系统108可以感测/检测多个颜色通道并实时监测环境中的至少一个变化。传感器子系统108的上视(up looking)颜色传感器可以识别照明装置驱动器和/或LED驱动器中的波动增加或闪烁。当照明装置驱动器和/或LED驱动器波动时，上视颜色传感器可以测量与电力供应相关联的或基于电源的变化或中断。由网关102收集的信息可以包括照明装置112的当前功率级别，如由功率计114所测量的，该功率计114可以测量由照明装置112使用的当前功率级别。网关102可以被配置为接收与多个照明装置112相关的信息，其中该信息包括颜色/光强度和由传感器子系统108感测的至少一个环境状况。传感器子系统108可以被布置为使得在一侧通过连接130连接到照明装置112，并且在另一侧通过传感器接口128连接到网关102。根据一些实施例，到照明装置112的连接130可以包括物理连接或无线连接，并且可以不限于特定位置。对于待安置的各种类型的传感器，传感器子系统108的位置可能不同。

网关102能够经由其传感器接口128来通信和处理多个传感器和传感器协议。符合本公开的实施例没有限制网关102和传感器子系统108之间的硬件/电线/总线接口的类型，例如电线数量、电线或总线连接器的类型。在一些实施例中，这些连接可以像任何类型的模拟接口连接器和/或电/数字总线连接器一样简单。

传感器子系统108可以包括上视传感器或直接面对照明装置以测量多种颜色通道的传感器(“颜色传感器”)的组合，以及低分辨率成像/图像传感器。如本文所使用的，低分辨率图像传感器是指通常包含大概低于1200像素的传感器，例如但不限于32×32传感器。例如但不限于，传感器能够检测并确定在安装传感器的环境中有多少个人或其他物体，以及每个人/物体的位置和方向。然而，传感器可能没有足够的分辨率来识别或区分人/物体，特别是离人/物体一定距离处。该低分辨率成像传感器可以包括结合到低分辨率成像设备中的传感器阵列，或者是作为成像传感器(“环境传感器”)的单个专用集成电路(ASIC)。颜色传感器可以用于测量光源的颜色内容和颜色/光强度两者。颜色传感器可以基于单个颜色或多个颜色。

根据一些实施例，环境传感器可以用于在安装了光传感器的环境的周围监测待收集信息。环境传感器可以包括三个以上不同的传感器，例如低分辨率图像传感器、环境光传感器和温度传感器。符合本公开的实施例可以使用其他传感器和更多类型的传感器来表征环境。本公开将包括环境传感器的这三个传感器称为“环境传感器”，对此没有限制。此外，环境传感器可以包括比本文所述更少或更多的传感器，对此没有限制。当然，如本公开所述，作为传感器组合的一部分所提供的环境传感器可以包括充分/足够的信息来测量环境。

根据一些实施例，环境传感器和颜色传感器的组合可以设置到单个ASIC或一组单独的设备中的一个中，所有这些设备也都连接到网关102。可以如下引导这些传感器：颜色传感器直接面对照明装置112，环境传感器背向照明装置，以这种方式监测环境。实时的测量和评估可以由构成传感器子系统108的传感器传达到网关102。

根据一些实施例，传感器子系统108的环境传感器和颜色传感器可以放置或连接到照明装置112和/或LED 111的配件。传感器的准确位置可能不固定(例如，由相同类型的配件及LED规格的相同制造商生产的两个不同的照明装置可以组装在一起，使得相对于配件的表面和尺寸传感器的位置是不同的)。因此，配件上的颜色和环境传感器的位置没有限制。

根据一些实施例，在允许色温控制的照明设备中，网关102可以控制调光控制110，以及改变照明装置112的调光级别、调光协议和色温中的至少一个。在一些实施例中，网关102可以接收一组指示或指令，用于在特定的日期和时间和/或在重复的特定时间表上进行调光设置和传感器测量。根据一些实施例，可以经由网关102对传感器子系统108的传感器进行编程，使得它们仅在诸如颜色强度等参数在预定范围外的情况下提供数据。可以控制网关102，使得它仅在环境测量值在某个范围内以及当调光级别在某个范围内时才执行测量。根据一些实施例，调光参数、环境读数参数以及传感器参数和读数设置都可以经由连接到网关102的云服务器106从网关102外部控制。本领域的技术人员可以理解，本文所述的控制可以允许系统建立微型受控(miniature-controlled)环境，在该环境中，可以测量照明装置112的颜色内容和颜色/光强度中的至少一个。

系统100可以经由传感器接口128持续地从传感器子系统108的传感器设备接收实时性能测量值，以及经由功率计接口132持续地从功率计114接收功率测量值。根据一些实施例，网关102以压缩格式向云服务器106发送这些读数。根据一些实施例，网关102被配置为将由传感器系统108收集的信息转发到至少一个服务器106以进行处理、存储、计算、编译、比较等。根据一些实施例，服务器106包括处理器，该处理器被配置为从网关102接收和使用信息，以计算和预测照明装置112和/或LED 111的预期寿命，以及生成预期寿命报告并将其报告给用户。压缩格式可以包括两种类型的消息，即基线消息集和更新消息集。一般而言，消息集可以包括基线消息和/或一组消息和更新消息集中的任何一个。根据一些实施例，基线消息集可以包括完整的传感器读数、功率级别读数和当前调光状态。根据一些实施例，更新消息集可以包括相对于先前消息集的变化或区别。可以在主要变化(例如调光级别的变化)时发送基线消息集，同时可以定期发送更新消息集。根据一些实施例，更新消息集包括显著不同于先前的消息集的读数。在一个实施例中，可以在随后的两个更新消息集之间的时间间隔上对传感器读数进行平均。

系统100可以包括用于连接网关102和网络网关104的回程接口118。在一些实施例中，回程接口118包括网状网络。在一些实施例中，回程接口118可以包括有线或无线局域网(LAN)，该有线或无线局域网(LAN)包括网状蓝牙低能耗(Mesh BLE)、智能网状网络、蓝牙网状网络、WLAN、ZigBee和/或以太网LAN中的一个或多个。回程接口118可以经由通信协议(诸如但不限于Mesh BLE)进行通信。网关102可以经由LAN、WLAN、WAN、Mesh BLE广播网或其它装置连接到后端网络104。这种连接可以允许网络上的另一个设备(本地通过网关或在云中经由WAN)来处理流明预测过程。因此，整个照明装置半衰期预测过程可以分布在相对于网关102是本地的或远程的物理机器之间或者在单个机器上。

符合公开的实施例提供了包括网关102的系统100，网关102可以经由有线连接、以太网连接、无线连接或它们的任何组合与其他控制系统或设备连接，并且可以经由系统100的调光接口/控制/驱动器110接收控制消息，该控制消息指示网关102改变调光级别。该接口或多个接口包括网关的回程接口118。符合本公开的实施例提供了一种系统，在该系统中，回程协议与网状网络相关联，并且能够向网关102传递调光指示，以及经由传感器子系统108和功率计114从网关102接收传感器和功率级别读数，这些读数与由网关102管理的照明装置112相关联。

根据一些实施例，网关102可以连接到网络网关104，网络网关104可以驻留在本地网络和广域网(WAN)116之间。在一些实施例中，WAN 116可以将网关102连接到云服务器106用于操作和管理接口。根据一些实施例，网关102可以被配置为控制照明装置112的多个调光级别和/或调光协议，并且能够将传感器读数和调光级别以及照明装置112的功率读数通过有线/无线网络118通信，并经由广域网(“WAN”)116传达到服务器106以进行处理。

符合本公开的实施例提供了，服务器106可以连续地从多个网关102接收性能测量值。在一些实施例中，云服务器106向每个网关102提供读数指示表，该表包括与特定照明装置112相关联的特定调光级别的正确的传感器读数取阈值。因此，网关102可以只需要向云服务器106报告相对于该内部表的变化或偏差。使用该方法，系统100可以进一步减少需要通过网关102传输到回程接口118的信息量。这样，云服务器应用可以控制由网关102发出的信息速率，并且更准确地预测LED 111的行为。

系统100可以通过回程接口118以随机时间向云服务器106发出传感器读数和其他信息。根据一些实施例，这可以允许更好地利用回程接口118。在一些实施例中，在一天中，以随机时间段发出的消息可以包括测量值或读数的正确时间戳以及传感器读数(例如，调光级别)。由于传输延迟，云服务器106处的消息接收时间可能与进行测量的实际时间不相关。因此，需要用测量的时间对测量值进行正确地标记。一般来说，网状网络的使用，如回程接口118和可能很多的网关102、照明装置112以及每个网关102的传感器，可以提供实施干扰抑制协议的机会，以确保更及时和成功地传递用于管理照明装置物联网(IoT)系统的消息和数据包。

图3是根据某些公开的示例性实施例的实现在任何有线或无线网络系统中的网状网络300的高级系统图。所公开的示例性实施例可以涉及一种系统，该系统用于在网状网络中管理动态隧道协议，以及为了实现该动态隧道协议，确定穿过网状网络的最佳路径。在一些实施例中，网状网络300包括与网关350连接的至少一个网络服务器340，以及至少一个隧道网络路由协议。在一些实施例中，系统可以被配置为确定特定或最佳路径以经由隧道网络协议从起始站310向目标站320发送数据包。该系统还可以被配置为在网状网络300的正常运行期间，从网状网络300中的所有节点识别和收集路径信息。例如，收集到的路径信息可以包括速率，该速率为基于测量一个以上因素，或因素的组合(诸如数据包的到达时间、数据包的起始时间和/或从起始站310到目标站320的路径的距离)，以有序序列接收数据包。在一些实施例中，系统可以被配置为识别起始于起始站310的一个以上高密度数据包。在一些实施例中，在网状网络300的正常运行期间，在从每个节点收集用于消息的路径信息的同时，收集信息(例如，到达时间)。收集到的信息还可以包括起始时间，并且可以测量到达时间以及测量路径。网状网络300还可以被配置为基于收集到的路径信息，为一个以上高密度数据包从起始站310到目标站320的传输，分配和/或存储经由一个以上节点的特定或最佳路径。可以在协调节点330处存储最佳路径信息，该协调节点不仅可以存储关于穿过网状网络300的最佳路径的信息，而且还可以发出开始消息以启动动态隧道协议，并且可以发出关闭消息以停止动态隧道协议并重新启动网状网络300的正常运行。

在一些实施例中，例如，如图3所示，最佳路径可以包括经由互联网退出和重新进入网状网络300。

网状网络300可以被配置为管理多个应用和配置文件，以在网状网络300中实现动态隧道操作。现在参考图4，示出了用于在网状网络400中的起始站410到目标站420之间传送数据包(例如，与高带宽应用相关联的数据)的分配节点的示例性图。

在一些实施例中，可以使用多个应用来管理动态隧道操作。为了管理动态隧道操作，管理模块(例如，诸如图3的协调节点330)可以提供接口以为一个以上高带宽应用设置标识，并且将它们与特定节点(例如，在网状网络内的节点位置)相关联。在一些实施例中，自动发现机制可以自动发现应用以及与应用相关联的节点(例如，应用安装的位置或应用通过其进行通信的节点)。例如，在高清晰度摄像机连接到网状网络的情况下，该系统可以将该设备识别为与传输高密度包(例如，高清晰度视频)的高带宽应用相关联。

在一些实施例中，高带宽应用可以利用触发器，该触发器向网状网络指示应用需要更多带宽。在一些实施例中，可以通过发送应用需要更多带宽的消息来实现触发器，其中消息可以进一步指示持续时间(例如，应用需要更多带宽的时间)。可以在节点(例如，协调节点)处接收该消息，并且该节点可以启动动态隧道操作。例如，节点可以向网状网络中的所有节点发出带有超时(time-out)的隧道开始消息。隧道开始消息可以包括用于待传输数据的最佳路径。

可以从协调节点发出隧道开始消息(也称为设置消息)，或者在一些实施例中，可以直接从起始站或需要高带宽的驻留于一个以上节点的应用发出隧道开始消息。在一些实施例中，可以在分配给最佳路径的节点处接收隧道开始消息，从而允许隧道开始，并且用于让消息以更高的带宽沿着最佳路径传输。一旦高密度数据包到达其目的地(例如，目标节点或网关)，基于隧道关闭消息，系统可以终止动态隧道协议。在一些实施例中，可以在与最佳路径无关的节点处接收隧道开始消息，并且响应于接收到隧道开始消息，与最佳路径无关的节点可以保持沉默并且可以不传输或发送消息。在与最佳路径无关的节点处接收到的消息可以存储在缓存中以供以后传输，或者可以简单地丢弃。

图5示出了凭借用于在网状网络500中在起始站510向目标站520之间传送数据包而生成的消息与启动的动态隧道协议相关联的示意性图。在一些实施例中，所生成的消息可以被配置为激活最佳路径中的特定节点，并且使特定节点以外的节点停止，直到目标站520接收到高密度数据包为止。图6示出了与在网状网络600中从起始站610向目标站620传送数据包后重新激活的节点相关联的示例性图。在一些实施例中，系统还可以被配置为一旦目标站接收到高密度数据包，就重新激活网状网络中的所有节点。此外，系统可以维持经由特定节点的预先确定的最佳路径，以随时从一个以上起始站到一个以上目标站接收高密度数据包。

本文所公开的示例性网状网络600可以包括但不限于，有线或无线网状网络、有线交换机组、无线网状网络或任何光(VLC/DLC)通信网络。在一些实施例中，在确定穿过网状网络600的最佳路径之后，可以启动动态隧道协议。然而，在一些实施例中，动态隧道协议可以与确定穿过网状网络600的最佳路径一起启动，并且可以动态地确定最佳路径。为了确定最佳路径，系统可以被配置为在网状网络600的正常运行期间从所有节点识别和收集路径信息。例如，系统可以收集与有序序列的数据包相关联的数据速率，该有序序列的数据包是通过测量一个以上与数据包相关联的因素而接收到的。在一些实施例中，因素可以包括诸如但不限于数据包的到达时间、数据包的起始时间，以及从起始站到目标站的路径的距离等信息。系统可以被配置为基于收集到的路径信息，分配用于传输高密度带宽信息的最佳路径。在一些实施例中，在高密度数据包的传输期间，系统还不断地测量与数据包相关联的到达时间，从而当确定到与特定节点相关联的减速发生时，可以在包传输期间动态地改变最佳路径。在减速的情况下，系统可以生成第二设置消息，该第二设置消息指示替换路径(例如，替换最佳路径)。这些节点可以包括但不限于任何网关、路由器或起始站/应用，该应用发送高密度存储器数据包(例如图像、视频流或HD视频等)。

在一些实施例中，系统可以被配置为跨网状网络中的节点生成设置消息，以使用动态隧道协议启用用于传输高密度数据包的最佳路径。设置消息可以包括使用正常协议接口来传送数据包/高密度数据包的一组特定节点的发送标识(ID)。在一些实施例中，设置消息可以包括逐跳(hop by hop)ID以在特定节点之间传送数据包(例如，将消息从节点A发送到节点B，然后再到节点C的指令)。可选地，该系统可以被配置为传输单独的控制消息以暂停所有活动，这尤其适用于无线和/或基于光的网状网络系统。在一些实施例中，在所实现的网状网络中的每一跳之后，可以截断指示在数据包的报头中的消息的最佳路径。例如，在消息从节点A发送到节点B之后，可以在消息被发送到节点C之前截断报头以移除节点B。

在一些实施例中，当设置消息到达与高带宽应用相关联的节点时，在高带宽处启动消息的发出，其中数据包将通过与最佳路径相关联的节点发送。在一个实施例中，该系统还被配置为在目标站接收到高密度数据包之后，重新激活网状网络中的所有节点。此外，系统可以保持经由特定节点的预先确定的最佳路径，以随时从一个以上起始站到一个以上目标站接收高密度数据包。在一些实施例中，除了与最佳路径相关联的已识别节点外，在具有某种差量(delta)常数的允许时间后，网状网络的其余节点可以停止发出或发送消息。

图7示出了与用于发送消息列表和包结构的协议相关联的数据结构的实施例。该数据结构可以被设计成使得在动态隧道过程中容易地遍历协议选项并选择正确的协议。该协议列表包括N个协议，其中N可以是任何数字。在实施例中，每个协议(X、Y、Z……W)可以包括对网关(例如，网关102)的指令，以设置特定的协议接口(例如，高带宽消息、顺序号/序列号和协议标准接口指示的其他所需信息)。此外，每个协议可以包括编号为1–N的一组指令/动作。隧道过程可以使用这些指令来执行动作，如发出消息或截断消息。根据一些实施例，列表中的每个动作可以与节点ID的列表、发送节点的消息的顺序号/序列号、存储转发节点或接收到的消息的数量相关联。在一些实施例中，协议中的至少一个(不限至少一个)可以被标记为默认协议W。根据一些实施例，默认协议是当没有其他协议被激活时，或者在节点的正常运行期间，网关将默认进入的协议。

图7A和图7B示出了用于在网状网络中识别或确定传输数据的最佳路径的方法700。在一些实施例中，根据本文描述的实施例，还公开了一种用于在网状网络中识别或确定经由网络硬件设备来实现或启动网络协议的特定/最佳路径的方法。在710，确定接收数据包的最佳路径。通过启动从起始站到目标站的网络协议，可以确定最佳路径。为了确定最佳路径，在网状网络的正常运行期间，从每个节点收集消息的路径信息的同时，可以测量数据包的到达时间。收集到的路径信息还可以包括起始时间、测量出的到达时间和测量出的路径距离。因此，在720，可以识别和收集路径信息。例如，在网状网络的正常运行期间，可以通过测量与接收有序序列的数据包相关联的数据速率来识别和收集路径信息。数据速率可以基于对以下项目的测量：i)有序序列的数据包的到达时间；ii)有序序列的数据包的起始时间；iii)从起始站到有序序列的数据包到达的目标站的路径的距离。在一些实施例中，可以在节点处接收具有指示a|b|c|d|(例如，最佳路径)的报头的消息，其中a、b、c和d标识用于发送消息的节点。在730，可以识别源自一个以上起始站的高密度数据包。在740，最佳路径可被分配给一个以上节点，以基于收集到的路径信息从起始站到目标站接收高密度数据包。在750，可以跨网状网络的节点生成并发送消息，以启用用于使用动态网络协议传送高密度数据包的最佳路径。此外，在760，消息可以被配置为动态地激活特定节点，并且可以在目标站处接收高密度数据包。在770，一旦目标站接收到高密度包，就可以对网状网络中的所有节点停用动态网络协议。在780，可以存储和保留用于在一个以上起始站到一个以上目标站之间接收高密度数据包所确定的(例如，动态确定的最佳路径)和预先确定的最佳路径，以用于将来的传输。保存确定的和预先确定的最佳路径可以进一步提高网状网络的效率和通量。路径信息可以存储在协调节点330处。在协调节点330离线的情况下，存储最佳路径信息的备份的备用协调节点可以用于启动动态隧道协议。

在一个实施例中，该系统和方法还包括传输装置，该传输装置用于基于与当前路径相关联的当前和历史数据，沿不同路径和/或在不同时间，改变数据包的传输，使得在网状网络中的目标站以有序序列接收数据包。在一些实施例中，系统还包括用于在数据存储器(例如，数据库、表等)中存储当前(例如，实时或近实时)和历史数据的存储装置。在一个实施例中，系统还包括计算装置(例如，处理器)，该计算装置用于确定因素，这些因素例如但不限于在网状网络中的起始站和目标站之间沿多个不同路径的数据包的到达时间、起始时间。在一些实施例中，系统还包括计算装置(例如，处理器)，该计算装置用于测量在网状网络中在起始站和目标站之间沿多个不同路径以有序序列传输数据包的时间。在一些实施例中，系统还包括选择装置(例如，处理器)，该选择装置用于选择为了在起始站和目标站之间传输一个以上高密度数据包而穿过网状网络的最佳路径，。

在一些实施例中，系统包括多个节点，其中多个节点中的至少一个包括协调节点，该协调节点用于根据请求激活到其他节点的特定路径/路由信息。此外，在一些实施例中，包括多个节点的系统可以根据请求使用协调节点来停用最佳路径和/或其相关联的信息。

在一些实施例中，系统可以被配置为通过启动沿特定的最佳路径的动态隧道网络协议，减少穿过网状网络的跳数。在一些实施例中，特定的最佳路径可以与网状网络中的超过一个的源节点和/或超过一个的目的节点相关联。特定的最佳路径可由协调节点、网状网络中的一个以上目标站或网状网络中的一个以上起始站分配。

可以考虑网状网络中的起始站和目标站之间的距离信息来选择最佳路径。在另一实施例中，可以考虑网状网络中的起始站和目标站之间的节点数量的信息来选择穿过网状网络的各条路径。在一些实施例中，网状网络包括协调节点，其中协调节点被配置为根据网状网络中的起始站和目标站之间的距离存储路径信息。在一些实施例中，协调节点可以被配置为存储与网状网络中的起始站和目标站之间的节点数量相关联的路由信息。在一些实施例中，响应于由协调节点生成的消息，可以改变存储的路径/路由信息。

在一些实施例中，起始站可以不是协调节点，并且起始站可以经由一个以上协调节点向目标站节点请求路径信息。这样，协调节点可以向起始站发送路径信息。在一些实施例中，在启动动态隧道协议以接收高密度数据之后，协调节点可以发出最佳路径信息，并且在网状网络部署期间，协调节点可以包括分配的节点中的任何一个。在各种实施例中，协调节点可以包括一个以上网关、一个以上路由器或任何网络硬件设备。

在一些实施例中，起始站/源节点可以不是协调节点，起始站/源节点可以经由一个以上协调节点从目标站/目的地节点请求路径/路由信息。从而，协调节点可以向起始站/源节点发送路径信息。在一些实施例中，协调节点可以凭借启动动态干扰抑制协议来发出特定路径信息，以从应用接收高密度数据包(诸如视频/图像数据)到起始站/源节点。在一些实施例中，在网状网络部署期间，协调节点可以包括分配的节点中的任何一个。在一些实施例中，协调节点可以包括一个以上网关、一个以上路由器或任何网络硬件设备。

协调节点可以包括处理器，例如一个以上单片(one-chip)微处理器形式的商用中央处理器(CPU)，该处理器耦合到被配置为经由通信网络进行通信的通信设备。处理器可以与存储数据的存储器/存储设备通信。存储设备可以包括任何适当的信息存储设备，包括磁存储设备(例如，硬盘驱动器)、光存储设备和/或半导体存储设备的组合。存储设备可以存储用于控制处理器的程序和/或处理逻辑。处理器执行程序的指令，从而根据本文描述的任何实施例进行操作。程序可以以经编译、经压缩、未经编译和/或经加密的格式或它们的组合存储。程序还可以包括其他程序元素，例如操作系统、数据库管理系统和/或由处理器使用的以与外围设备相连接的设备驱动程序。

在各种实施例、配置和方面中，本公开包括基本上如本文所描绘和描述的所开发的部件、方法、过程、系统和/或设备，包括各种实施例、子组合及其子集。本领域技术人员在理解本公开后，将理解如何制作和使用本公开。在各种实施例、配置和方面中，本公开包括提供本文没有描绘和/或描述的项目，或者，在各种实施例、配置和方面中，包括没有这些已经用在先前的装置或过程中的项目，例如，为了提高性能，实现易用性和/或降低实施成本。

短语“至少一个”、“一个以上”和“和/或”是开放式表达，在效用上是结合的和分离的。例如，表达式“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个以上”、“A、B或C中的一个以上”和“A、B和/或C”中的每一个包括以下含义：单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。

在本说明书和随后的权利要求中，将参考具有以下含义的若干术语。术语“一个”和“该”指该实体中的一个以上，因此包括复数指代，除非上下文另有明确规定。因此，术语“一个”、“一个以上”和“至少一个”可在本文中互换使用。此外，参考“一个实施例”、“一些实施例”等不旨在被解释为排除也包含所述这些特征的其他实施例的存在。本说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改任何可以允许改变而不会导致其相关的基本功能改变的定量表示。因此，由诸如“大约”之类的术语修饰的值不限于指定的精确值。在某些情况下，近似语言可能对应于用于测量数值的仪器的精度。诸如“第一”、“第二”、“上”、“下”等术语用于将一个元素和另一个元素区分，除非另有规定，否则并不意味着指代元素的特定顺序或数量。

如权利要求书中所使用的，“包括”一词及其语法变体，例如“包含”和“具有”在逻辑上也包括程度相异和不同程度的短语，例如但不限于“基本上由……组成”和“由……组成”。必要时，提供了范围，但是这些范围包括所有的子范围。可以预期，这些范围内的变化将对具有本领域普通技术的实践者给出启示，其并未对公众公开，所附权利要求应涵盖这些变化。

本文中使用的术语“确定”、“计算”和“估算”及其变体可互换使用，并且包括任何类型的方法、过程、数学运算或技术。

为了说明和描述的目的，呈现了对本公开的前述讨论。上述内容并不旨在将本公开限定于本文所公开的一种或多种形式。在上述详细描述中，例如，为了简化本公开，本公开的各种特征被组合在一个以上实施例、配置或方面中。本公开的实施例、配置或方面的特征可以在替代实施例、配置或方面中组合，而不只是在上面讨论的那些。本公开的方法不应解释为反映了本公开需要比每个权利要求中明确叙述的更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的，示例性方面存在于少于单个前述公开的实施例、配置或方面的所有特征。因此，在此将以下权利要求并入本详细描述中，每项权利要求单独作为本公开的示例性实施例。

此外，本公开的描述包括对一个或多个实施例、配置或方面的描述，以及在理解本发明之后，在本领域技术人员的技能和知识范围内的在本公开的范围内的某些变体和修改、其他变体、组合和修改的描述。此外，本公开旨在获得在允许的范围内包括替代实施例、配置或方面的权利，包括与所要求保护的替代的、可互换的和/或等效的结构、功能、范围或步骤，不论这些替代的、可互换的和/或等效的结构、功能是否在本文公开，且无意公开授予任何可申请专利的主题。

Claims (20)

1.一种用于在网状网络中确定用于动态隧道的最佳路径的系统，所述系统包括：

网状网络中的多个节点中的第一节点，其用作起始站，其中所述多个节点中的所述第一节点与传输高密度数据包的应用相关联；

所述网状网络中的所述多个节点中的第二节点，其用作目标站，并接收来自所述应用的数据；以及

所述网状网络中的所述多个节点中的第三节点，其用作协调节点，其中在所述网状网络的正常网络运行期间，所述协调节点从所有节点收集路径信息，基于收集到的路径信息确定将数据传输到所述目标站的最佳路径，以及将所述最佳路径传输到所述网状网络中的所述多个节点，用于启动使用动态隧道协议将所述高密度数据包经由所述最佳路径到目标站的传输，并且其中：

收集到的所述路径信息包括数据速率，所述数据速率与由传输节点传输的并由在所述网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的所述目标站接收的有序序列的数据包相关联；基于收集到的所述路径信息确定将数据传输到所述目标站的最佳路径至少部分地基于所述数据速率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据速率由所述有序序列的数据包的到达时间、所述有序序列的数据包的起始时间和从所述起始站到所述目标站的路径的距离中的一个或多个测量得到。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述最佳路径至少部分地包括与具有相对较高数据速率的路径相关联的节点。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协调节点用于在启动所述动态隧道协议之前、在启动所述动态隧道协议期间或之后，或者根据预先确定的最佳路径，确定将数据传输到所述目标站的最佳路径。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述协调节点在启动所述动态隧道协议之前、在启动所示动态隧道协议期间或之后，或根据预先确定的最佳路径，单次或数次动态确定一个以上替换最佳路径。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述最佳路径包括所述网状网络中的发送节点的列表，并且响应于将所述最佳路径传输到所述网状网络中的所述多个节点，所述多个节点中与所述最佳路径无关的每个节点将在传输所述高密度数据的持续时间期间停止传输。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述最佳路径基于以下中的一个或其组合：与所述网状网络的正常运行相关联的当前数据；与所述网状网络的正常运行相关联的历史数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述当前数据指示替换路径将比所述最佳路径更快的情况下，所述协调节点响应于需要更多带宽的应用生成第二消息，其中所述第二消息指示替换路径。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述最佳路径包括经由互联网退出和重新进入所述网状网络。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网状网络是有线或无线或基于可视光通信/暗光通信(VLC/DLC)的网络系统。

11.一种用于在网状网络中确定用于动态隧道的最佳路径的方法，所述方法包括：

在网状网络的正常网络运行期间从所述网状网络中的多个节点收集路径信息，其中所述多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，所述网状网络中的所述多个节点中的第二节点用作用于接收所述高密度数据的目标站；

基于收集到的所述路径信息确定将所述高密度数据包传输到所述目标站的最佳路径，其中，收集到的所述路径信息包括数据速率，所述数据速率与由传输节点传输的并由在所述网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的所述目标站接收的有序序列的数据包相关联，并且基于收集到的所述路径信息确定将所述高密度数据包传输到所述目标站的最佳路径至少部分地基于所述数据速率；以及

将所述最佳路径传输到所述网状网络中的所述多个节点，用于启动使用动态网络协议将所述高密度数据包经由所述最佳路径到所述目标站的传输。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，收集所述路径信息的步骤、确定所述最佳路径的步骤和传输所述最佳路径的步骤由所述网状网络中的所述多个节点中的第三节点执行，所述网状网络中的所述多个节点中的所述第三节点用作协调节点，并且确定所述最佳路径至少部分地基于路径信息，所述路径信息包括以下中的一个或其组合：与所述网状网络的正常运行相关联的当前数据；与所述网状网络的正常运行相关联的历史数据；由所述协调节点维持的预先确定的最佳路径。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述当前数据确定替换路径将比所述最佳路径更快；

响应于所述应用需要更多带宽，利用所述协调节点生成第二消息；以及

向所述网状网络中的所示多个节点传输替换路径。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，传输所述最佳路径的步骤包括传输具有所述最佳路径的消息，所述最佳路径在所述消息的报头中，并且所述最佳路径的报头包括所述网状网络中的发送节点列表，所述方法还包括：

当所述发送节点接收到所述消息时，通过从所述发送节点列表中移除每个接收到所述消息的发送节点来截断所述最佳路径报头。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述收集路径信息包括测量或确定数据速率、数据包的到达时间、数据包的起始时间和从所述起始站到所述目标站的路径的距离中的至少一个。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述网状网络是有线或无线或基于可视光通信/暗光通信(VLC/DLC)的网络系统。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定所述最佳路径的步骤包括识别与具有相对较高数据速率的路径相关联的节点。

18.一种非暂时性计算机可读介质，包括计算机可执行步骤，当由处理器执行所述计算机可执行步骤时，所述计算机可执行步骤实现用于在网状网络中确定用于动态隧道的最佳路径的方法，所述方法包括：

在网状网络的正常网络运行期间从所述网状网络中的多个节点收集路径信息，其中所述多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，所述网状网络中的所述多个节点中的第二节点用作用于接收所述高密度数据的目标站；

基于收集到的所述路径信息确定将所述高密度数据包传输到所述目标站的最佳路径，其中，收集到的所述路径信息包括数据速率，所述数据速率与由特定节点传输的并由在所述网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的所述目标站接收的有序序列的数据包相关联，并且基于收集到的所述路径信息确定将所述高密度数据包传输到所述目标站的最佳路径至少部分地基于所述数据速率；以及

将所述最佳路径传输到所述网状网络中的所示多个节点，用于启动使用动态网络协议将所述高密度数据包经由所述最佳路径到所述目标站的传输。

19.根据权利要求18所述的介质，其特征在于，确定所述最佳路径的方法步骤至少部分地基于以下中的一个或其组合：与所述网状网络的正常运行相关联的当前数据、与所述网状网络的正常运行相关联的历史数据；所述方法还包括：

根据所述当前数据确定替换路径将比所述最佳路径更快；

响应于所述应用需要更多带宽，利用所述协调节点生成第二消息；以及

向所述网状网络中的所述多个节点传输所述替换路径。

20.根据权利要求18所述的介质，其特征在于，确定所述最佳路径的方法步骤包括识别与具有相对较高数据速率的路径相关联的节点。

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