无线节点装置和多跳无线局域网系统
技术领域
本发明涉及无线节点装置和多跳(multi-hop)无线LAN系统,设计它们从而在从多跳无线LAN断开时执行重新连接。
背景技术
迄今为止,无线LAN已经被期望是加速移动通信的方法。无线节点之间建立多跳无线网络的方法,已知为系统中扩大服务提供区域的一种方法,该系统与如PDC(个人数字蜂窝)的移动通信相比具有较小的基站(以下将等价地称为AP(接入点))通信区域。根据下面的专利文档1中公开的发明,假定星型网络中每个无线节点与基站的通信只需要由每个无线节点建立直到基站的中继路由,建造这样一种结构:基站设置为基站和无线节点之间的最高级站,并且每个无线节点唯一确定主机连接接受无线节点。此外,代替最高级站(基站)整个控制星型多跳无线网络的构造的方法,公开了以如下方式自动实现多跳无线网络的方法,使得每个无线节点根据从基站的跳数选择主机无线节点作为最佳连接接受无线节点,该主机无线节点最小化直到基站的跳数。
另外,在构造网络之后与主机连接接受无线节点的连接失败的情况下,根据专利文档1中的发明,公开了这样一种模式:其中,除了子无线节点(无线节点,它具有到该无线节点的连接作为主机连接接受无线节点),选择主机连接接受无线节点,以便重新配置多跳无线网络;以及这样一种模式:其中,发送连接不可能信号,作用是与主机连接接受无线节点的连接失败,接收到这个信号时,子无线节点给其子无线节点发送连接不可能信号,作用是这个无线节点未成功建立与主机连接接受无线节点的连接,并且通过重复实现这个操作,所有下级无线节点选择新的主机连接接受无线节点。这使只有不能与主机连接接受无线节点建立连接的节点才能够选择新的主机连接接受无线节点,并且进而使所有下级无线节点能够恢复选择主机连接接受无线节点,因此实现动态重新配置。
专利文档1:日本专利申请公开No.2001-237764(图1)。
但是,在这样的情况下:如专利文档1中公开的发明那样,对所有无线节点进行重新配置,当切断靠近基站的无线节点的连接时,在极大数目的无线节点中发生重新连接处理,并且重新配置花费长时间。此外,因为不能维持断开无线节点下的树结构,所以即使建立LAN类型网络,在那个无线节点下的无线节点之间进行通信遇到困难。此外,根据专利文档1中公开的发明,在只有断开无线节点选择主机连接接受无线节点的情况下,即使从子无线节点接收到关于跳数的信息,这个信息也被破坏,因此阻止通过与子无线节点的连接构造环路。此外,虽然也可考虑选择孙无线节点(连接到子无线节点的更低级的无线节点)作为新的主机连接可接受无线节点,但是存在一种描述,作用是:在专利文档1中公开的发明的配置的情况下,其中选择连接可能无线节点中具有最小跳数的无线节点作为主机连接可接受无线节点,因为这个无线节点和孙无线节点之间的连接不可能,所以没有危险。但是,作为产生环路的情况,图8A和8B中显示的情况值得考虑。在图8A和8B中,分配给各节点的M1、M2、M3和M4的图部分指定距离基站800的跳数。
在节点A由于节点A、B和C的移动而从基站800断开的情况下,节点A尝试选择新的连接接受无线节点。此时,存在节点B、C和D作为可连接到节点A的节点。节点B是它自己的子无线节点并且在选择范围之外。因为节点C通知跳数=3给节点A,同时节点D通知跳数=4给节点A,所以在根据最小跳数选择的情况下选择节点C。因此,在节点A、B和C当中产生环路,并且因此阻止产生环路变为不可能。在这样的情况下,虽然跳数大,但是为了重新配置直到基站800的树需要与节点D的连接。如上所述,专利文档1中公开的发明在网络重新配置时产生了问题。
发明内容
着眼于解决上述问题已经开发了本发明,并且本发明的一个目的是提供一种无线节点装置和多跳无线LAN系统,它们能够避免环路的产生以及重新配置树,同时即使在从主机连接接受无线节点断开的情况下,也维持它自己的下级的树结构。
为实现这个目的,根据本发明提供一种无线节点装置,是构成具有树结构的多跳无线局域网LAN系统的多个无线节点装置之一,该多跳无线LAN系统能够在如下状态中通过层2进行多跳通信:至少所述多个无线节点装置的一部分用作中继装置,其特征在于该无线节点装置包含:存储装置,用于存储:关于从位于多跳无线LAN的树结构的顶点的根无线节点装置计数时的跳数的信息,以及关于状态标志的信息,该状态标志指示关于所述多跳无线LAN的所述无线节点装置与连接到外部网络的一多跳无线LAN是否连接的连接状态;识别装置,用于识别关于连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN的连接状态;收集装置,当所述识别装置识别出从连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN断开时,用于从周围的无线节点装置收集关于跳数和状态标志的信息;以及选择装置,用于根据收集的关于跳数和状态标志的信息选择新的连接接受无线节点装置。这个配置可以区分从根无线节点装置断开的无线节点装置和连接到其的无线节点装置,这使得能够重新连接到根无线节点装置的下属,同时阻止环路的产生。
另外,本发明的优选模式是:在连接到与所述外部网络连接的所述多跳无线LAN的无线节点装置存在的情况下,根据本发明的无线节点装置的所述选择装置,选择所述无线节点装置中具有最小跳数的无线节点装置,以及在连接到与所述外部网络连接的所述多跳无线LAN的无线节点装置不存在的情况下,所述选择装置在具有比所述存储装置中存储的跳数更小的跳数的所述无线节点装置中,选择具有最小跳数的无线节点装置这个配置使能到根无线节点装置的树的优先连接,并且能够阻止在从根无线节点装置断开的无线节点装置之间的连接错误地建立环路。
另外,本发明的优选模式是:根据本发明的无线节点装置进而包含断开通知装置,当所述识别装置识别出从连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN断开时,用于将起断开作用的断开通知分组通知连接到下属的无线节点装置。这个配置使从根无线节点装置断开能够被迅速通知下属无线节点装置,并且在其它无线节点装置的连接增强到根无线节点装置的树的连接。
另外,本发明的优选模式是:根据本发明的无线节点装置进而包含改变装置,用于在接收到所述断开通知分组时,只改变存储在所述存储装置中的关于跳数和状态标志的信息的状态标志信息。这个配置能够在断开之后维持构成叶的无线节点装置组中的层次关系,并且维持断开的无线节点装置之间的通信。
另外,根据本发明,提供一种包括多个无线节点装置并且具有树结构的多跳无线LAN系统,能够在如下状态中通过层2进行多跳通信:至少所述多个无线节点装置的一部分用作中继装置,其特征在于:在存储关于跳数的信息和关于状态标志的信息的无线节点装置,识别出与连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN的连接状态,并且识别出从连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN断开的情况下,从周围的无线节点装置收集关于跳数和状态标志的所述信息,以便根据收集的关于跳数和状态标志的信息,选择新的连接接受无线节点装置,所述跳数是当从位于所述多跳无线LAN的树结构的顶点的根无线节点装置计数时的跳数,所述状态标志指示关于是否所述多跳无线LAN的所述无线节点装置与连接到外部网络的多跳无线LAN连接的连接状态。这个配置可以区分从根无线节点装置断开的无线节点装置和连接到其的无线节点装置,这使得能够重新连接到根无线节点装置的下属,同时阻止环路的产生。
另外,根据本发明的多跳无线LAN系统的优选模式是:根据收集的关于跳数和状态标志的信息,在连接到与所述外部网络连接的所述多跳无线LAN的无线节点装置存在的情况下,所述无线节点装置选择所述无线节点装置中具有最小跳数的无线节点装置,以及在连接到与所述外部网络连接的所述多跳无线LAN的无线节点装置不存在的情况下,所述无线节点装置在具有比它自己的存储装置中存储的跳数更小的跳数的所述无线节点装置中,选择具有最小跳数的无线节点装置。这个配置使能到根无线节点装置的树的优先连接,并且能够阻止在从根无线节点装置断开的无线节点装置之间的连接错误地建立环路。
另外,根据本发明的多跳无线LAN系统的优选模式是:当识别出从连接到所述外部网络的所述多跳无线LAN断开时,所述无线节点装置将起断开作用的断开通知分组通知连接到下属的无线节点装置。这个配置使从根无线节点装置断开能够迅速被通知下属无线节点装置,并且在其它无线节点装置的连接增强到根无线节点装置的树的连接。
另外,根据本发明的多跳无线LAN系统的优选模式是:接收到断开通知分组时,所述无线节点装置只改变存储在它自己的存储装置中的关于跳数和状态标志的信息的状态标志信息。这个配置能够在断开之后维持构成叶的无线节点装置组中的层次关系,并且维持断开的无线节点装置之间的通信。
根据本发明的无线节点装置和多跳无线LAN系统具有上述配置,由此可避免环路并重新构造树,同时即使在与主机连接接受无线节点断开的情况下,也维持它自己的下属的树结构。
附图说明
图1说明根据本发明实施例的无线节点装置的配置。
图2用于图解说明根据本发明实施例的无线节点装置中的跳数和状态标志。
图3是说明根据本发明实施例的无线节点装置中选择主机连接接受无线节点装置的处理流程的流程图。
图4是用于说明根据本发明实施例的无线节点装置中断开通知处理流程的流程图。
图5是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开之前的树的说明。
图6是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开时的树的说明。
图7是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置与连接到外部网络的多跳无线LAN重新连接时的树的说明。
图8A说明无线节点装置从传统的多跳无线LAN断开之前的多跳无线LAN。
图8B说明从传统的多跳无线LAN断开的无线节点装置重新连接时的多跳无线LAN。
具体实施方式
参考图1到7,以下将给出根据本发明实施例的无线节点装置和多跳无线LAN系统的说明。图1是根据本发明实施例的无线节点装置的配置的说明。图2是用于说明根据本发明实施例的无线节点装置中的跳数和状态标志的图解。图3是用于说明根据本发明实施例的无线节点装置中选择主机连接接受无线节点的处理流程的流程图。图4是用于说明根据本发明实施例的无线节点装置中断开通知处理流程的流程图。图5是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开之前树的说明。图6是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开时树的说明。图7是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置与连接到外部网络的多跳无线LAN重新连接时树的说明。
首先,将参考图1说明根据本发明实施例的无线节点装置的配置。如图1中所示,无线节点装置100包括存储单元101、识别单元102、收集单元103、选择单元104、改变单元105和断开通知单元106。这些单元通过总线107等连接。此外,无线节点装置100具有未显示的接口,用于与外部进行通信。此外,无线节点装置100在它的预定存储区域中存储控制程序,用于控制每个单元的操作。存储单元101对应于例如HDD、ROM、RAM等。识别单元102、收集单元103、选择单元104、改变单元105和断开通知单元106对应于例如CPU等。
存储单元101存储如下两种信息,一信息有关从位于具有树结构的多跳无线LAN的顶点的根无线节点装置(以下将等价地称为根节点)计数时的跳数,另一信息关于指示是否无线节点装置连接到与外部网络连接的多跳无线LAN(以下将等价地称为网络)的状态标志。根节点是连接到外部网络的节0000000点并手工设置为根节点。将参考图2说明跳数和状态标志。根据本发明实施例的无线节点装置100在选择主机无线节点装置时使用自根节点的跳数和状态标志。在每跳跳数增加1。状态标志指示是否无线节点装置连接到根节点的树的网络,并且当连接到它时,S=1,同时当未连接到它时,S=0。即,S=1的无线节点通过多跳无线LAN可连接到外部网络,该无线节点具有到该多跳无线LAN的连接。另一方面,S=0表示只用没有到外部网络的连接的、构成多跳无线LAN的无线节点,配置闭合的LAN。跳数用H描述而状态标志用S表示。作为初始值,状态标志S=0,而且跳数H=0。对于唯一的根节点,在先设置S=1以及H=1为初始值。
识别单元102识别关于连接到外部网络的多跳无线LAN的连接状态。即,识别单元102确认存储在上述存储单元101中的状态标志是S=1还是S=0。当S=1时,识别单元102识别出无线节点装置100连接到与外部网络相连的多跳无线LAN,因此如随后将提到的,无线节点装置100不进行处理以选择新的连接接受无线节点装置。另一方面,当S=0时,识别单元102识别出无线节点装置100未连接到与外部网络相连的多跳无线LAN,因此无线节点装置100根据这个识别执行处理以选择新的连接到无线节点装置。
当识别单元102识别出从连接到外部网络的多跳无线LAN断开时,收集单元103从周围无线节点装置收集关于跳数和状态标志的信息。更具体地,例如,收集单元103在预先设置的指定时间周期t中,收集关于相对周围无线节点装置的跳数和状态标志的信息,并且产生其列表。作为收集方法,适合的是:周围无线节点装置周期性地广播关于跳数和状态标志的信息作为信标,或者进行处理以选择主机连接接受无线节点的无线节点装置100,广播用于获得关于跳数和状态标志的信息的请求,使得周围无线节点装置响应于此。本发明不限于这些方法。此外,甚至在除了无线节点装置100的连接到无线节点装置100的其它无线节点中,也定期进行主机连接到节点选择处理。
根据由收集单元103收集的关于跳数和状态标志的信息,选择单元104选择主机连接接受无线节点装置。参考图3,以下将给出用于选择主机连接接受无线节点装置的处理的说明。收集单元103在指定的时间周期t中收集关于周围无线节点装置的跳数和状态标志的信息,并且产生其列表(步骤S301)。形成关于跳数和状态标志的信息的列表之后,选择单元104关于是否存在具有状态标志S=1的无线节点装置做出判断(步骤S302)。如果它存在,那么选择单元104对具有S=1的无线节点装置做出限制,并且选择具有最小跳数的无线节点装置作为父节点(主机连接接受无线节点装置)(步骤S303)。此外,选择单元104设置无线节点装置100的跳数值为这样的值:该跳数值通过将选择的父节点具有的跳数加1得到,并且同样地,状态标志设置为S=1(步骤S304)。
另一方面,没有状态标志S=1的无线节点装置表示周围不存在连接到根节点的无线节点装置。此时认为这个无线节点装置处于S=0。在这种情况下,选择单元104在S=0的无线节点装置中,选择具有最小跳数的无线节点装置作为父节点的候选者(步骤S305)。在此之后,选择单元104比较无线节点装置100的跳数和父节点候选者的跳数。选择单元104关于是否无线节点装置100的跳数大于父节点候选者的跳数做出判断(步骤S306)。如果大于,那么选择单元104选择父节点候选者作为父节点(步骤S307)。此外,无线节点装置100的跳数设置为这样的值:通过将选择的父节点的跳数加1得到该值,而状态标志设置为S=0(步骤S308)。
另一方面,当选择单元104判断无线节点装置100的跳数小于父节点候选者的跳数时,选择单元104取消父节点候选者(步骤S309),并且处理结束而不选择主机连接接受无线节点装置。这样,不发生与跳数大于无线节点装置100的跳数的无线节点装置的连接,因此阻止环路产生。此外,这涉及周围只存在具有S=0的无线节点装置情况,并且如果存在连接到根节点的S=1的无线节点装置,与具有最小跳数的无线节点装置连接,而不考虑关于无线节点装置100的跳数,这不扰乱到根节点的连接。
另外,参考图4,以下将给出说明:在根据本发明实施例的无线节点装置100从连接到外部网络的多跳无线LAN断开的情况下,无线节点装置100中的断开通知处理。当识别单元102根据信标等的接收的中断,识别出断开与连接到外部网络的多跳LAN(主机连接接受无线节点)的连接时,改变单元105改变状态标志到S=0(步骤S401)。在此之后,断开通知单元106发送断开通知分组,起断开作用,用于通知与连接到其下属的无线节点装置断开(步骤S402)。已经接收到断开通知分组的无线节点装置也设置状态标志为S=0,然后同样进行断开通知,所以改变状态标志到S=0的连续发生,直到构成树的末端的无线节点装置。这样,状态标志S=1的无线节点装置消失,而不考虑用于选择主机连接接受无线节点装置的处理中实际上从根节点断开,这能够阻止构成无线节点装置100的叶(下属)的无线节点装置被错误地选择为主机连接接受无线节点装置。此外,根据这个断开通知,改变单元105只进行状态标志改变到S=0而不改变跳数。这能够维持树结构,即使在从根节点断开的无线节点装置组中,并且能够保持这个组中无线节点装置之间的通信。
此外,参考图5到7,以下将给出说明:根据本发明实施例的无线节点装置中、连接到外部网络的多跳无线LAN的重新构造。图5是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开之前树的说明。图6是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置从连接到外部网络的多跳无线LAN断开时树的说明。图7是根据本发明实施例的多跳无线LAN系统的配置的说明、以及无线节点装置与连接到外部网络的多跳无线LAN重新连接时树的说明。关于图5到7中显示的无线节点中写的[x,y],x表示状态标志而y表示跳数。另外,在图5到7中,无线节点装置将简单地说明为节点。
如图5中所示,节点A连接到根节点500,并且通过节点B连接到节点C。此时,作为节点A以及连接到其的节点B和C移动的结果,节点A的识别单元102识别出从根节点500断开,直到那时节点A已经具有到根节点500的连接作为主机连接到节点。此时,节点A的改变单元105改变状态标志到S=0,并且断开通知单元106广播断开通知分组。接收到这个断开通知分组后,节点B识别出从树以及节点A断开,改变状态标志到S=0,进而广播断开通知分组。这导致节点C的状态标志改变到S=0。
因为此时只发生了状态标志的改变,所以保持节点A、B和C的树结构,使得在三个节点之间通信是可行的。其后假定,作为进一步移动的结果,节点A、B和C如图6中所示那样安排。通过节点A的主机连接接受节点选择处理,在通过节点C的主机连接接受节点选择处理之前进行的情况下,选择单元104根据关于由收集单元103整理的跳数和状态标志的信息列表,选择节点D和节点C作为主机连接到节点的候选者。此时,关于跳数H,节点D处于H=5而节点C具有H=4。虽然节点C在跳数上小于节点D,但是因为状态标志S=1的节点D具有优先级,所以节点A选择节点D作为主机连接接受节点。随后,节点B和C中的主机连接接受节点选择处理选择节点A,结果构成如图7中所示的树。
用于说明这个实施例的每个功能块通常用作为集成电路的LSI实现。这些功能块的每个可以分别构成为一个芯片,或者也可以作为一个芯片构成一部分或全部功能块。在这种情况下,虽然作为LSI说明,但是根据集成的水平,它等价地称为IC、系统LSI、超级LSI或极端LSI。
另外,用于构成集成电路的技术不限于LSI,而它也可以用专用电路或通用处理器实现。也可以接受的是:使用LSI产生之后的可编程FPGA(现场可编程门阵列)或可重新配置的处理器,其能够执行关于LSI内部的电路单元的连接和设置的配置。
另外,如果因为半导体技术或其衍生的不同技术的进步,用于形成要用LSI代替的集成电路的技术出现,那么功能块可以自然地通过使用这种技术而被集成。生物技术等可以应用。
工业上的可应用性
根据本发明的无线节点装置和多跳无线LAN系统,可以避免产生环路并且重新配置树,同时即使在从主机连接接受无线节点断开的情况下也维持它自己下属的树结构,因此它们有用于无线节点装置、多跳无线LAN系统和从多跳无线LAN断开时执行重新连接的其它装置。