CN112738733B - 一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法和装置。所述方法包括：利用设备在物理层发送的邻居发现消息实现网络节点发现和组网功能，并基于网络的物理层协议获取各个节点的当前可用信道。发送数据时，基于消息洪泛机制，利用数据传输请求消息得到发送设备和接收设备之间的MAC地址转发树；根据各设备的当前可用信道和MAC地址转发树得到收发设备之间的数据传输路径。上述方法在物理层定义节点发现、信道资源管理和数据收发路径获取方式，无需修改其他层和设备操作系统，设备可以直接管理信道资源、在物理层进行Mesh数据交换，能够降低Mesh网络中数据转发对设备资源的占用，降低数据中继时延，并且能避免发生网络风暴。

Description

一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法和装置
技术领域
本申请涉及无线网格网络组网技术领域，特别是涉及一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法和装置。
背景技术
Mesh网络即“无线网格网络”，是“多跳(multi-hop)”网络，是由ad hoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。无线技术在向下一代网络演进的过程中不可或缺，基于无线mesh可以提供一个动态的可扩展网络架构，使任意设备间保持无线互联。由于目前在计算机互联通信系统中，采用的均是国际标准化组织(ISO)制定的七层模型，如图1所示，因此现有的无线Mesh在实现数据中继转发时的基本思想都是基于802.11s的WLANMesh。图2所示为现有的基于网络层数据交换的Mesh网络，图3所示为现有Mesh网络基于网络层IP路由数据交换的实现原理。图4所示为IP Mesh的数据交换方式，即将数据包层层上报至网络层，由网络层通过IP地址来识别数据转发规则。这一数据交换方式存在如下几个问题：
(1)无法直接调度物理层。按照ISO标准的7层协议架构，MESH层的路由算法与物理层(PHY)之间没有直接的连接通道，不能直接控制底层PHY的无线链路，因此无法实现对底层资源的灵活使用。对物理层的调度都必须由数据链路层完成。
(2)Mesh中继延时较大。在进行数据中继转发时，数据包需要逐层传递至网络层(IP)之上进行判断，如果数据不属于中继电台，又需要逐层下发至物理层，如此一来，存在大量的数据交换，导致基于IP的Mesh算法效率低下。目前已有实验证明，因为基于IP的Mesh由于中继判断等一系列导致的较大延时。
(3)可能导致网络风暴。由于上述的两个原因，基于IP的Mesh算法在进行超大规模的Mesh组网时，由于无法直接判断物理层的实时情况，会在不恰当的时候发送网络层的广播包，从而导致无法克服的“网络风暴”，导致整个无线Mesh全是无法承载数据的广播包。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提供物理层调度能力、提高传输中继效率并避免网络风暴的无线网格网络组网方法和装置。
一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法，所述方法包括：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
其中一个实施例中，根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径的步骤包括：
在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的可用物理信道的使用次数值。
根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径，使数据传输路径上的可用物理信道的使用次数值的总和为最小。
其中一个实施例中，根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径，使数据传输路径上的可用物理信道的使用次数值的总和为最小的步骤包括：
根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的经历节点数最少的最短路径。
获取最短路径上相邻的节点之间的使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
其中一个实施例中，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据的步骤包括：
当收到数据传输请求消息时，比较接收MAC地址和本地节点的MAC地址：当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息。当比较结果为一致时，根据数据传输请求消息经历的各个节点的上一跳MAC地址，向发送节点发送数据传输响应消息。
由发送节点根据收到的数据传输相应消息历经的节点，得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。
其中一个实施例中，当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息的步骤中，数据传输请求消息的转发方式包括：
获取本地节点的邻居节点列表，向邻居节点列表中除该上一跳节点的邻居节点转发数据传输请求消息。
其中一个实施例中，当比较结果为一致时，根据数据传输请求消息经历的各个节点的上一跳MAC地址，向发送节点发送数据传输响应消息的步骤包括：
当比较结果为一致时，由接收节点向对应的上一跳MAC地址发送数据传输响应消息。
由数据传输请求消息经历的各个节点根据对应的上一跳MAC地址转发数据传输响应消息，直至数据传输响应消息到达发送节点。
其中一个实施例中，邻居发现消息是按照预设的时间间隔发送的。
将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络的步骤之后，还包括：
当在预设的时间内没有收到邻居节点列表中的邻居节点发送的邻居发现消息时，从邻居节点列表中删除对应的邻居节点。
一种基于物理层协议的无线网格网络组网装置，所述装置包括：
节点发现模块，用于接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
信道资源管理模块，用于基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
MAC地址转发树获取模块，用于根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
数据传输路径建立模块，用于根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
与现有技术相比，上述一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法、装置、计算机设备和存储介质，利用设备在物理层发送的邻居发现消息实现网络节点发现和组网功能，并基于网络的物理层协议获取各个节点的当前可用信道；在需要发送数据时，首先基于消息洪泛机制，利用数据传输请求消息得到发送设备和接收设备之间的MAC地址转发树，然后根据各个设备的当前可用信道和MAC地址转发树得到收发设备之间的数据传输路径。本申请在ISO模型的物理层定义了节点发现、信道资源管理和数据收发路径获取方式，无需修改模型的其他层，无需修改设备的操作系统；基于本申请提供的技术方案，设备可以直接管理信道资源、在物理层进行Mesh数据交换，能够降低Mesh网络中数据转发对设备资源的占用，降低数据中继时延，并且能避免发生网络风暴。
附图说明
图1为ISO七层网络模型；
图2为基于网络层数据交换的无线Mesh网络结构示意图；
图3为无线Mesh网络基于网络层IP路由数据交换的实现原理示意图；
图4为无线Mesh网络基于网络层IP路由数据交换方式示意图；
图5为基于PHY-MESH技术的Mesh网络实现原理示意图；
图6为基于PHY-MESH技术的Mesh网络中数据转发方式示意图；
图7为一个实施例中一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法的步骤图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请的总体构思如图5所示，是将基于IP的MESH路由算法移植到物理层，以实现基于无线物理层协议和使用的无线交换技术实现无线网格网络组网，本申请中将这一无线网格网络组网技术称为PHY-MESH。基于PHY-MESH技术的Mesh网络中，设备间的数据转发方式如图6所示，即数据转发设备不再需要将转发数据解析并由IP层处理，而是直接在物理层处理，避免了多层解析中需要处理的多层协议规范。本申请中进行组网的设备可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法，以节点A(设备A)加入基于PHY-MESH技术的Mesh网络为例进行说明，包括以下步骤：
步骤702，接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
根据ISO七层模型，无线网络中的每个节点都会主动发送邻居发现帧，用于网络节点发现节点，因此PHY-MESH中利用邻居发现帧来实现节点/设备发现、入网和网络状态维护功能。具体地，当节点A需要加入Mesh网络时，首先接收其他已经在网络中的一个或多个节点发送的邻居发现帧，将收到的邻居发现帧的发送节点作为邻居节点，得到节点A的邻居节点列表。同样地，节点A加入Mesh网络后也会主动发送邻居发现帧，其他节点在收到节点A的邻居发现帧后，则将节点A也加入其邻居节点列表中。
进一步地，网络中的设备周期性地广播邻居发现帧，当收到该邻居发现帧的邻居节点则确认该邻居发现帧的发送节点还在网络中，而当超过一定时间限制(如超过n个邻居发现帧的发送周期)没有收到发现帧，则认为对应的发送节点已经离开网络。
步骤704，基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
节点A加入网络后，基于网络使用的物理层协议获取其和邻居节点之间的可用物理信道，包括可用的时/频信道资源(TDMA/CDMA)、可用信道的质量、可用信道传输延迟等，还可以进一步得到物理信道的历史使用情况。通过掌握物理信道情况，可以对应管理数据转发过程中使用的物理信道资源，在保证网络良好连通性的同时，降低Mesh网络中发生信道冲突的概率，以提升网络效率。
步骤706，根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
当节点A需要和节点M进行通信时，首先会生成一个包括节点M的MAC地址的数据传输请求消息(request报文)，并向邻居节点广播。A节点的邻居节点B在收到request报文后，首先记录该报文的上一跳节点，即节点A；然后检查报文是否是给本节点的，如果不是就继续向其邻居节点广播。每个收到request报文的节点都执行上述操作，并且每个节点并记录该报文的上一跳节点。直到request报文到达节点M。request报文携带了第一次通信时的数据，这样在各个节点形成一条通往源节点的转发表，例如，从节点A到节点M间的一条路径为节点A-B-C-M。节点M收到request报文后会发送一条reply报文，reply报文的发送机制与request报文类似，reply报文经过的节点也会记录报文的上一跳发送节点，例如从节点M到节点A间的一条路径为节点M-L-D-B-A。这样节点之间采用一级一级洪泛的方式形成了数据路径，得到网络中节点A和节点M之间的路径集合，以及对应的MAC地址转发树。
步骤708，根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
由于节点A和节点M之间的MAC地址转发树可能包括多条路径，每条路径上包括不同的节点集合。为了调整网络中各个节点的负载，如均衡各节点的负载量，或根据需要调整某一组节点的通信负载等，可以根据网络中各个节点当前的可用物理信道以及MAC地址转发树，选择可以满足负载调节需求的最优的数据传输路径。如从节点A到节点M间存在两条路径，一条为节点A-B-C-M，另一条为A-B-D-L-M，当前两条路径上均可建立满足数据传输要求的多段物理信道，而当前需要减少节点C的通信负载，则可以选择路径A-B-D-L-M作为对应的数据传输路径。当然，也可以设置其他路径选择条件，如路径跳数最少，此时则选择路径A-B-C-M。
本实施例在ISO模型的物理层定义了节点发现、信道资源管理和数据收发路径获取方式，无需修改模型的其他层，无需修改设备的操作系统；基于本申请提供的技术方案，设备可以直接管理信道资源、在物理层进行Mesh数据交换，能够降低Mesh网络中数据转发对设备资源的占用，降低数据中继时延，并且能避免发生网络风暴。
其中一个实施例中，根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径的步骤包括：
在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的可用物理信道的使用次数值。
根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的经历节点数最少的最短路径。
获取最短路径上相邻的节点之间的使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
具体地，PHY-MESH技术在建立数据传输路径时，对可用物理信道资源进行管理和分配，使每个节点选择冲突邻域内使用次数最少的信道资源，以降低Mesh网络中发生信道冲突的概率，提升网络效率。在实现时，可以首先获得发送节点和接收节点间跳数最少的最短路径；然后对于该最短路径上的每个节点，都获取其可用物理信道在冲突邻域中的重复使用次数，并在最短路径上的每两个相邻节点之间，都选择当前重复使用次数最少的物理信道，使最短路径上的重复使用次数的总和为最小。
其中一个实施例中，当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息的步骤中，数据传输请求消息的转发方式包括：
获取本地节点的邻居节点列表，向邻居节点列表中除该上一跳节点的邻居节点转发数据传输请求消息。
具体地，为了减少网络中不必要的数据转发，除发送节点和接收节点之外，数据传输路径上的转发节点在收到报文并进行转发时，不向报文的来源节点回传该报文消息。
进一步地，节点不转发发送节点和转发表下一跳地址不一致的报文。具体地，对于收到报文的节点，如果该节点不在报文发送的路径上，则不对该报文进行转发，而仅由在转发路径上的节点转发报文。这样可以有效地减少无效的报文转发，提高网络中信道的利用效率。
应该理解的是，虽然图7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图7中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种基于物理层协议的无线网格网络组网装置，包括：
节点发现模块，用于接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
信道资源管理模块，用于基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
MAC地址转发树获取模块，用于根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
数据传输路径建立模块，用于根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
其中一个实施例中，数据传输路径建立模块用于在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的可用物理信道的使用次数值。根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径，使数据传输路径上的可用物理信道的使用次数值的总和为最小。
其中一个实施例中，数据传输路径建立模块用于根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的经历节点数最少的最短路径。获取最短路径上相邻的节点之间的使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
其中一个实施例中，MAC地址转发树获取模块用于当收到数据传输请求消息时，比较接收MAC地址和本地节点的MAC地址：当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息。当比较结果为一致时，根据数据传输请求消息经历的各个节点的上一跳MAC地址，向发送节点发送数据传输响应消息。由发送节点根据收到的数据传输相应消息历经的节点，得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。
其中一个实施例中，还包括数据传输请求消息转发模块，用于当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，获取本地节点的邻居节点列表，向邻居节点列表中除该上一跳节点的邻居节点转发数据传输请求消息。
其中一个实施例中，MAC地址转发树获取模块用于当比较结果为一致时，由接收节点向对应的上一跳MAC地址发送数据传输响应消息。由数据传输请求消息经历的各个节点根据对应的上一跳MAC地址转发数据传输响应消息，直至数据传输响应消息到达发送节点。
其中一个实施例中，邻居发现消息是按照预设的时间间隔发送的。所示装置还包括邻居节点删除模块，用于当在预设的时间内没有收到邻居节点列表中的邻居节点发送的邻居发现消息时，从邻居节点列表中删除对应的邻居节点。
关于一种基于物理层协议的无线网格网络组网装置的具体限定可以参见上文中对于一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法的限定，在此不再赘述。上述一种基于物理层协议的无线网格网络组网装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的可用物理信道的使用次数值。根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径，使数据传输路径上的可用物理信道的使用次数值的总和为最小。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的经历节点数最少的最短路径。获取最短路径上相邻的节点之间的使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当收到数据传输请求消息时，比较接收MAC地址和本地节点的MAC地址：当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息。当比较结果为一致时，根据数据传输请求消息经历的各个节点的上一跳MAC地址，向发送节点发送数据传输响应消息。由发送节点根据收到的数据传输相应消息历经的节点，得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取本地节点的邻居节点列表，向邻居节点列表中除该上一跳节点的邻居节点转发数据传输请求消息。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当比较结果为一致时，由接收节点向对应的上一跳MAC地址发送数据传输响应消息。由数据传输请求消息经历的各个节点根据对应的上一跳MAC地址转发数据传输响应消息，直至数据传输响应消息到达发送节点。
在一个实施例中，邻居发现消息是按照预设的时间间隔发送的。处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当在预设的时间内没有收到邻居节点列表中的邻居节点发送的邻居发现消息时，从邻居节点列表中删除对应的邻居节点。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络。邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址。
基于物理层协议，得到本地节点和邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合。
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从发送MAC地址对应的发送节点基于物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。数据传输请求消息中包括接收MAC地址。
根据MAC地址转发树数据，以及根据无线网格网络中各个节点的可用物理信道的集合，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的可用物理信道的使用次数值。根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的数据传输路径，使数据传输路径上的可用物理信道的使用次数值的总和为最小。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据MAC地址转发树数据，得到发送节点和接收节点间的经历节点数最少的最短路径。获取最短路径上相邻的节点之间的使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当收到数据传输请求消息时，比较接收MAC地址和本地节点的MAC地址：当比较结果为不一致时，获取数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发数据传输请求消息。当比较结果为一致时，根据数据传输请求消息经历的各个节点的上一跳MAC地址，向发送节点发送数据传输响应消息。由发送节点根据收到的数据传输相应消息历经的节点，得到从发送节点到接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取本地节点的邻居节点列表，向邻居节点列表中除该上一跳节点的邻居节点转发数据传输请求消息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当比较结果为一致时，由接收节点向对应的上一跳MAC地址发送数据传输响应消息。由数据传输请求消息经历的各个节点根据对应的上一跳MAC地址转发数据传输响应消息，直至数据传输响应消息到达发送节点。
在一个实施例中，邻居发现消息是按照预设的时间间隔发送的。计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当在预设的时间内没有收到邻居节点列表中的邻居节点发送的邻居发现消息时，从邻居节点列表中删除对应的邻居节点。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于物理层协议的无线网格网络组网方法，其特征在于，所述方法包括：
接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的所述邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将所述本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络；所述邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址；
基于所述物理层协议，得到本地节点和所述邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合；
根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从所述发送MAC地址对应的发送节点基于所述物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从所述发送节点到所述接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据；所述数据传输请求消息中包括所述接收MAC地址；
根据所述MAC地址转发树数据，以及根据所述无线网格网络中各个节点的所述可用物理信道的集合，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径；
根据所述MAC地址转发树数据，以及根据所述无线网格网络中各个节点的所述可用物理信道的集合，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径的步骤包括：
在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的所述可用物理信道的使用次数值；
根据所述MAC地址转发树数据，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径，使所述数据传输路径上的所述可用物理信道的使用次数值的总和为最小；
根据所述MAC地址转发树数据，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径，使所述数据传输路径上的所述可用物理信道的使用次数值的总和为最小的步骤包括：
根据所述MAC地址转发树数据，得到所述发送节点和所述接收节点间的经历节点数最少的最短路径；
获取所述最短路径上相邻的节点之间的所述使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于消息洪泛机制得到从所述发送节点到所述接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据的步骤包括：
当收到所述数据传输请求消息时，比较所述接收MAC地址和本地节点的MAC地址：当比较结果为不一致时，获取所述数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发所述数据传输请求消息，当比较结果为一致时，根据所述数据传输请求消息经历的各个节点的所述上一跳MAC地址，向所述发送节点发送数据传输响应消息；
由所述发送节点根据收到的所述数据传输相应消息历经的节点，得到从所述发送节点到所述接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当比较结果为不一致时，获取所述数据传输请求消息的上一跳节点对应的上一跳MAC地址，并转发所述数据传输请求消息的步骤中，所述数据传输请求消息的转发方式包括：
获取本地节点的所述邻居节点列表，向所述邻居节点列表中除所述上一跳节点的邻居节点转发所述数据传输请求消息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当比较结果为一致时，根据所述数据传输请求消息经历的各个节点的所述上一跳MAC地址，向所述发送节点发送数据传输响应消息的步骤包括：
当比较结果为一致时，由所述接收节点向对应的上一跳MAC地址发送数据传输响应消息；
由所述数据传输请求消息经历的节点根据对应的上一跳MAC地址转发所述数据传输响应消息，直至所述数据传输响应消息到达所述发送节点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻居发现消息是按照预设的时间间隔发送的；
将所述本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络的步骤之后，还包括：
当在预设的时间内没有收到所述邻居节点列表中的邻居节点发送的所述邻居发现消息时，从所述邻居节点列表中删除对应的邻居节点。
6.一种基于物理层协议的无线网格网络组网装置，其特征在于，所述装置包括：
节点发现模块，用于接收无线网格网络中其他节点基于预设的物理层协议发送的邻居发现消息，根据收到的所述邻居发现消息得到本地节点的邻居节点列表，将所述本地节点加入邻居节点对应的无线网格网络；所述邻居节点列表中包括邻居节点的MAC地址；
信道资源管理模块，用于基于所述物理层协议，得到本地节点和所述邻居节点列表中的邻居节点间的可用物理信道的集合；
MAC地址转发树获取模块，用于根据预设的发送MAC地址和接收MAC地址，从所述发送MAC地址对应的发送节点基于所述物理层协议广播数据传输请求消息，基于消息洪泛机制得到从所述发送节点到所述接收MAC地址对应的接收节点之间的MAC地址转发树数据；所述数据传输请求消息中包括所述接收MAC地址；
数据传输路径建立模块，用于根据所述MAC地址转发树数据，以及根据所述无线网格网络中各个节点的所述可用物理信道的集合，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径；
数据传输路径建立模块，还用于在预设的区域内，获取本地节点和邻居节点间的所述可用物理信道的使用次数值；根据所述MAC地址转发树数据，得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径，使所述数据传输路径上的所述可用物理信道的使用次数值的总和为最小；
数据传输路径建立模块，还用于根据所述MAC地址转发树数据，得到所述发送节点和所述接收节点间的经历节点数最少的最短路径；获取所述最短路径上相邻的节点之间的所述使用次数值为最小的可用物理信道，根据获取到的可用物理信道得到所述发送节点和所述接收节点间的数据传输路径。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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