CN115767559A - 多路由器快捷Mesh组网方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路由器快捷Mesh组网方法：主设备根据当前频段的频宽，将频段划分为多个资源通道RU；主设备在WPS过程中广播beacon包，在beacon包的扩展字段中新增RU支持标记位；根据收到从设备的Probe Request包的顺序，主设备依次为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的，所述Probe Request包也包括RU支持标记位；主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互。本发明对于支持RU划分的设备，可同时在一个组网周期内，完成多台从设备加入到Mesh网络中。本发明还提供了相应的多路由器快捷Mesh组网系统。

Description

多路由器快捷Mesh组网方法与系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，更具体地，涉及一种多路由器快捷Mesh组网方法与系统。

背景技术

由于5G传输效率更高，一般双频路由器都选择5G作为Mesh组网的回传链路(BackhaulLink)。两台路由器之间无线组网一般通过按WPS(Wi-Fi Protected Setup，Wi-Fi保护设置)按键来实现，其主要流程包括：

选定一台路由器连接外网，作为主设备，选定另外一台路由器，作为从设备，二者同时或依次按下WPS按键。

主设备在按下WPS时，会广播beacon包，当从设备收到这个信息以后，表示有连接的路由器，从设备就会发送request进行关联，关联上主设备的前向网络(Fronthaul BSS)后，通过WPS协议的M1～M8消息，获取主设备回传链路的认证信息，包括SSID(Service SetIdentifier，服务集标识)，认证加密方式以及密码等；待从设备获取到这些信息以后，断开与主设备的前向网络关联，然后用这些信息实现主设备回传链路的认证关联，这个过程称为Onboarding。

主设备和从设备完成Onboarding后，WPS流程结束，从设备连接上主设备的回传链路后，请求主设备将配置信息下发到从设备，从设备按照接收到的配置信息配置本地的接口，完成组网配置同步。

从WPS流程可以看出，从设备要加入Mesh网络，只能一对一与主设备进行WPS交互，待Onboarding流程结束后才允许新的从设备WPS加入，假设当前有多台从设备需要加入，只能顺序依次完成，这样导致组网时间显著拉长，用户感知较差。

发明内容

本发明针对WPS组网限制问题，提出一种快速的多台设备加入Mesh网络的方法。在WPS协议的基础上，对其流程进行优化，实现多台设备同时按下WPS按键，在一个周期内完成快速加入到主设备的Mesh网络中。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多路由器快捷Mesh组网方法，包括：

主设备根据当前频段的频宽，将频段划分为多个资源通道RU；

主设备在WPS过程中广播beacon包，在beacon包的扩展字段中新增RU支持标记位；

根据收到从设备的Probe Request包的顺序，主设备依次为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的，所述Probe Request包也包括RU支持标记位；

主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互。

本发明的一个实施例中，所述主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互，具体为：

主设备在各个资源通道RU上发布MSG1数据报文消息，告知从设备回传链路交互流程开始；

主设备接收从设备发送的MSG2数据报文消息，所述MSG2数据报文消息是在从设备在对应资源通道RU上收到该报文后向主设备发送的，其中包含了从设备的相关信息；

主设备收到从设备的MSG2数据报文消息后，记录从设备的相关信息，同时在各个资源通道RU上回复MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

主设备同时在各个资源通道RU上向各个从设备发送Deauthentication消息，主设备断开与从设备的Fronthaul连接，接收从设备通过所述MSG3数据报文消息获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而同时完成多个从设备的Onboarding。

本发明的一个实施例中，主设备为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联，具体为：

主设备在收到从设备的Probe Request包后，记录该从设备的信息并回复ProbeResponse；

主设备接收从设备发送的Association Request后，回复Association Response后完完成与从设备的前向网络的关联，后续在所述RU序号所对应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；其中所述Association Request是从设备在收到主设备的Probe Response后向主设备发送的。

本发明的一个实施例中，主设备在WPS过程中，只为满足要求的从设备分配资源通道RU，具体为：RU标记位为预设值，从设备的信号强度大于预设强度。

本发明的一个实施例中，主设备在WPS过程中，根据收到从设备的Probe Request包的顺序，依次为从设备分配资源通道RU，当RU序号＝RU总数时，此时主设备如果依然收到新的从设备的Probe Request包，则直接向该从设备回复overlap信息。

本发明的一个实施例中，主设备在启动WPS流程时还启动一个定时器，当定时器时间达到或取消时，如果此时还接收到新的从设备的Probe Request包，直接向该从设备回复overlap，告知该从设备此时无法进行WPS交互，请稍后再尝试。

本发明的一个实施例中，所述从设备的相关信息包括：从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息。

按照本发明的另一方面，还提供了一种多路由器快捷Mesh组网方法，包括：

从设备在WPS过程中扫描频段各个信道，当收到主设备的beacon包时，向主设备发送Probe Request包，并携带支持RU标记位；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的；

从设备在收到主设备发送的包含有RU序号的Probe Response包后，发送Association Request给主设备，待主设备回复Association Response后完成主设备的前向网络的关联，等待主设备后续在相应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；

从设备在其已与主设备关联的相应的资源通道RU上，与主设备进行数据报文交互。

本发明的一个实施例中，所述从设备在其已与主设备关联的相应的RU资源通道上，与主设备进行数据报文交互，具体为：

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG1数据报文消息后，向主设备发送MSG2数据报文消息，里面包含了从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息；其中，所述MSG1数据报文消息由主设备发送用于告知从设备回传链路交互流程开始；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的Deauthentication消息，从设备断开与主设备的Fronthaul连接，通过所述MSG3获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而完成与主设备的Onboarding。

按照本发明的另一方面，还提供了一种多路由器快捷Mesh组网系统，包括主设备和多设备，其中，所述主设备用于执行主设备端的所述多路由器快捷Mesh组网方法，所述从设备用于执行主设备端的所述多路由器快捷Mesh组网方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

可兼容不同设备，既支持与正常设备完成正常的WPS组网流程，又支持与满足RU划分设备完成优化的组网流程；

对于支持RU划分的设备，可同时在一个组网周期内，完成多台从设备加入到Mesh网络中。

附图说明

图1是本发明一台主设备与多台从设备同时组网的说明框图；

图2是本发明中主设备的从设备的信息交互图；

图3是本发明实施例中一种多路由器快捷Mesh组网方法的流程示意图；

图4是本发明实施例中一种多路由器快捷Mesh组网方法的流程示意图；

图5是本发明中主设备在按下WPS按键后到组网结束的流程图；

图6是本发明中从设备在按下WPS按键后到Onboarding的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，是指正交频分多址)是WiFi6引入的多用户传输技术，它将信道划分为较小的资源单元(Resource Unit，RU)。通过OFDMA的资源细分，多个客户端可以通过占据不同的RU资源进行并行传输，极大的提高了多用户性能。

为了解决现有技术存在的问题，本发明针对WPS组网限制提出一种多路由器快捷Mesh组网方法。在WPS协议的基础上，对其流程进行优化，实现多台设备同时按下WPS按键，在一个周期内完成快速加入到主设备的Mesh网络中，即：

基于WPS协议，完成主设备和从设备的关联(从设备连接上主设备的前向网络)；

优化WPS协议，在一定时间内，允许多台从设备与主设备进行WPS关联(不包括后续的WPS协议交互)；

借鉴OFDMA技术，在主设备当前信道和频宽资源上，划分多个RU(比如80M频宽，每个RU占用20M，则可以划分4个RU)，在对应RU上与不同的从设备同时进行Backhaul认证信息的传递，最终同时完成多个(80M频宽下最多4个)从设备的Onboarding流程。

主设备根据当前频段的频宽，将频段划分为多个资源通道RU，每个资源通道占用20M频宽。假设主设备当前为80M频宽，则划分为80/20＝4个RU，依次标记为RU1～RU4，此时最大允许4个从设备同时进行组网请求。

如图1所示，主设备是Fronthaul AP(用于手机等终端接入)+Backhaul BSS(用于回传链路)，子设备在WPS阶段是Fronthaul STA，组网完成后是Fronthaul AP(用于手机等终端接入)+Backhaul STA。实线表示WPS阶段，子设备先关联上主设备的前向网络，虚线是后续Onboarding流程结束后子设备与主设备之间建立回传链路，即组网完成。

首先，在主设备的角度来说，如图2所示，本发明提供了一种多路由器快捷Mesh组网方法，包括：

S11、主设备根据当前频段的频宽，将频段划分为多个资源通道RU；

S12、主设备在WPS过程中广播beacon包，在beacon包的扩展字段中新增RU支持标记位；

S13、根据收到从设备的Probe Request包的顺序，主设备依次为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的，所述Probe Request包也包括RU支持标记位；

S14、主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互。

进一步地，所述主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互，具体为：

主设备在各个资源通道RU上发布MSG1数据报文消息，告知从设备回传链路交互流程开始；

主设备接收从设备发送的MSG2数据报文消息，所述MSG2数据报文消息是在从设备在对应资源通道RU上收到该报文后向主设备发送的，其中包含了从设备的相关信息；

主设备收到从设备的MSG2数据报文消息后，记录从设备的相关信息，同时在各个资源通道RU上回复MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

主设备同时在各个资源通道RU上向各个从设备发送Deauthentication消息，主设备断开与从设备的Fronthaul连接，接收从设备通过所述MSG3数据报文消息获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而同时完成多个从设备的Onboarding。

进一步地，主设备为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联，具体为：

主设备在收到从设备的Probe Request包后，记录该从设备的信息并回复ProbeResponse；

主设备接收从设备发送的Association Request后，回复Association Response后完完成与从设备的前向网络的关联，后续在所述RU序号所对应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；其中所述Association Request是从设备在收到主设备的Probe Response后向主设备发送的。

进一步地，主设备在WPS过程中，只为满足要求的从设备分配资源通道RU，具体为：RU标记位为预设值，从设备的信号强度大于预设强度。

进一步地，主设备在WPS过程中，根据收到从设备的Probe Request包的顺序，依次为从设备分配资源通道RU，当RU序号＝RU总数时，此时主设备如果依然收到新的从设备的Probe Request包，则直接向该从设备回复overlap信息。

进一步地，主设备在启动WPS流程时还启动一个定时器，当定时器时间达到或取消时，如果此时还接收到新的从设备的Probe Request包，直接向该从设备回复overlap，告知该从设备此时无法进行WPS交互，请稍后再尝试。

进一步地，所述从设备的相关信息包括：从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息。

在从设备的角度来说，如图3所示，本发明提供了一种多路由器快捷Mesh组网方法，包括：

S21、从设备在WPS过程中扫描频段各个信道，当收到主设备的beacon包时，向主设备发送Probe Request包，并携带支持RU标记位；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的；

S22、从设备在收到主设备发送的包含有RU序号的Probe Response包后，发送Association Request给主设备，待主设备回复Association Response后完成主设备的前向网络的关联，等待主设备后续在相应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；

S23、从设备在其已与主设备关联的相应的资源通道RU上，与主设备进行数据报文交互。

进一步地，所述从设备在其已与主设备关联的相应的RU资源通道上，与主设备进行数据报文交互，具体为：

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG1数据报文消息后，向主设备发送MSG2数据报文消息，里面包含了从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息；其中，所述MSG1数据报文消息由主设备发送用于告知从设备回传链路交互流程开始；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的Deauthentication消息，从设备断开与主设备的Fronthaul连接，通过所述MSG3获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而完成与主设备的Onboarding。

进一步地，本发明还提供了一种多路由器快捷Mesh组网系统，包括主设备和多设备，其中，所述主设备用于执行主设备端的所述多路由器快捷Mesh组网方法，所述从设备用于执行主设备端的所述多路由器快捷Mesh组网方法。

如图4所示，本发明多路由器快捷Mesh组网方法的具体实现过程为：

主从设备启动WPS流程(比如依次按下主设备和多个从设备的WPS按键)。主设备在按下WPS按键后，启动定时器，同时广播beacon包，在beacon包的扩展字段中新增RU支持标记位。

从设备A在按下WPS按键后，扫描频段的各个信道(本发明实施例中以5G频段为例，且OFDMA的wifi制式都可以支持，包括目前的wifi6，wifi7及后续演进形态)，当收到主设备的beacon包时，向主设备发送Probe Request包，并携带支持RU标记位。

主设备在收到从设备A的Probe Request包，检查RU标记位和从设备的信号强度，如果满足要求(RU标记位为预设值(例如1)，信号强度大于预设强度值(例如-40dBm))，记录该从设备的信息(包括设备Mac等)，并回复Probe Response，携带RU序号RUIndex，此时RUIndex＝1。

从设备在收到主设备的Probe Response后，发送Association Request给主设备，待主设备回复Association Response后完成主设备的前向网络的关联，等待主设备后续在RU1上传递回传链路认证消息。

主设备继续收到从设备B的Probe Request包时，按照正常WPS协议流程，会直接向从设备B发送overlap信息且中断组网流程，这里优化后去掉该流程，并同之前处理流程一样，检查从设备B的RU标记位和从设备的信号强度，满足要求后，更新RU序号(此时RUIndex＝2)后，通过Probe Response告知从设备B，从设备B收到后完成管理，在RU2上等待主设备传递回传链路信息消息。

当RU序号RUIndex＝RU总数RUTotal时，此时主设备如果依然收到从设备的ProbeRequest包，则直接回复overlap信息。(即主设备在WPS过程中，每收到一个从设备的ProbeRequest后，通知其在RUIndex+1上通信，当超过最大的RU值(RUTotal)拒绝)。

当定时器(此定时器非WPS超时计时器，而是另外新的定时器(例如定时30s)，这段时间允许多个子设备通过WPS协议来关联主设备，超过这个时间不再允许WPS协议关联)时间达到时，主设备在已关联的从设备的各个RU资源通道上，与从设备进行数据报文交互。

主设备先在各个RU上发布MSG1数据报文消息，告知从设备回传链路交互流程开始，各个从设备在对应RU上收到该报文后，向主设备发送MSG2数据报文消息，里面包含了从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息。

主设备收到从设备的MSG2后，记录从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息，同时在各个RU上回复MSG3数据报文消息，包含Backhaul的SSID和加密认证信息，从设备收到该消息后保存下来。

下一步，主设备同时在各个RU上向各个从设备发送Deauthentication消息，从设备断开与主设备的Fronthaul连接，通过所述MSG3获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而同时完成多个从设备的Onboarding。

当定时器时间达到或取消时，如果此时还接收到从设备的Probe Request包，直接回复overlap，告知该从设备此时无法进行WPS交互，请稍后再尝试。

需要说明的是，在本发明中，从设备与主设备完成前向网络关联用的是WPS协议，后面的MSG1～Deauthentication在主设备分配的资源通道RU上完成。

针对图5，主设备在按下WPS按键后启动定时器，广播WPS的beacon报文，同时监听从设备的Probe Request报文，在定时器时间内收到第一个从设备的报文时，解析报文是否支持RU分片，如果支持且满足信号强度要求则走多终端组网流程，否则按正常WPS对码流程并取消定时器。多终端组网流程先告知从设备对应的RU资源信息，并完成该从设备的关联，后续收到其他从设备的报文时，如果该从设备也满足RU分片和信号强度要求，则保存该从设备信息，完成WPS关联，否则直接告知该从设备Overlap，从设备WPS流程结束。当定时器时间到时，主设备不再接收新的从设备的Probe Request报文。主设备在与从设备约定的RU上同时发送回传链路认证信息给已保存的多个从设备，从而实现多个从设备快速完成Onboarding流程。

针对图6，从设备在按下WPS按键后，获取后续交互的RU资源，并与主设备完成前向网络关联。待从设备在对应RU上接收到主设备回传链路认证信息和Deauthentication后，断开与主设备的前向网络连接，完成Onboarding流程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，包括：

主设备根据当前频段的频宽，将频段划分为多个资源通道RU；

主设备在WPS过程中广播beacon包，在beacon包的扩展字段中新增RU支持标记位；

根据收到从设备的Probe Request包的顺序，主设备依次为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联；其中，所述从设备的ProbeRequest包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的，所述ProbeRequest包也包括RU支持标记位；

主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互。

2.如权利要求1所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，所述主设备在已关联的从设备的各个资源通道RU上，与从设备进行数据报文交互，具体为：

主设备在各个资源通道RU上发布MSG1数据报文消息，告知从设备回传链路交互流程开始；

主设备接收从设备发送的MSG2数据报文消息，所述MSG2数据报文消息是在从设备在对应资源通道RU上收到该报文后向主设备发送的，其中包含了从设备的相关信息；

主设备收到从设备的MSG2数据报文消息后，记录从设备的相关信息，同时在各个资源通道RU上回复MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

主设备同时在各个资源通道RU上向各个从设备发送Deauthentication消息，主设备断开与从设备的Fronthaul连接，接收从设备通过所述MSG3数据报文消息获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而同时完成多个从设备的Onboarding。

3.如权利要求1或2所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，主设备为从设备分配资源通道RU，并通知所述从设备在为其分配的资源通道RU上与主设备建立关联，具体为：

主设备在收到从设备的Probe Request包后，记录该从设备的信息并回复ProbeResponse；

主设备接收从设备发送的Association Request后，回复Association Response后完完成与从设备的前向网络的关联，后续在所述RU序号所对应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；其中所述Association Request是从设备在收到主设备的Probe Response后向主设备发送的。

4.如权利要求1或2所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，主设备在WPS过程中，只为满足要求的从设备分配资源通道RU，具体为：RU标记位为预设值，从设备的信号强度大于预设强度。

5.如权利要求1或2所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，主设备在WPS过程中，根据收到从设备的Probe Request包的顺序，依次为从设备分配资源通道RU，当RU序号＝RU总数时，此时主设备如果依然收到新的从设备的Probe Request包，则直接向该从设备回复overlap信息。

6.如权利要求1或2所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，主设备在启动WPS流程时还启动一个定时器，当定时器时间达到或取消时，如果此时还接收到新的从设备的Probe Request包，直接向该从设备回复overlap，告知该从设备此时无法进行WPS交互，请稍后再尝试。

7.如权利要求2所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，所述从设备的相关信息包括：从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息。

8.一种多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，包括：

从设备在WPS过程中扫描频段各个信道，当收到主设备的beacon包时，向主设备发送Probe Request包，并携带支持RU标记位；其中，所述从设备的Probe Request包是在接收到主设备广播的带有RU支持标记位的beacon包后回复的；

从设备在收到主设备发送的包含有RU序号的Probe Response包后，发送AssociationRequest给主设备，待主设备回复Association Response后完成主设备的前向网络的关联，等待主设备后续在相应的资源通道RU上传递回传链路认证消息；

从设备在其已与主设备关联的相应的资源通道RU上，与主设备进行数据报文交互。

9.如权利要求8所述的多路由器快捷Mesh组网方法，其特征在于，所述从设备在其已与主设备关联的相应的RU资源通道上，与主设备进行数据报文交互，具体为：

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG1数据报文消息后，向主设备发送MSG2数据报文消息，里面包含了从设备的Fronthaul AP的SSID和MAC消息；其中，所述MSG1数据报文消息由主设备发送用于告知从设备回传链路交互流程开始；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的MSG3数据报文消息，所述MSG3数据报文消息包含主设备的Backhaul BSS的SSID和加密认证信息；

从设备在其对应的资源通道RU上收到主设备发送的Deauthentication消息，从设备断开与主设备的Fronthaul连接，通过所述MSG3获取的Backhaul信息向主设备的Backhaul发起关联认证，从而完成与主设备的Onboarding。

10.一种多路由器快捷Mesh组网系统，其特征在于，包括主设备和多设备，其中，所述主设备用于执行如权利要求1-7任一项所述的多路由器快捷Mesh组网方法，所述从设备用于执行如权利要求8-9任一项所述的多路由器快捷Mesh组网方法。

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