RU2618378C2 - Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee - Google Patents

Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee Download PDF

Info

Publication number
RU2618378C2
RU2618378C2 RU2015138170A RU2015138170A RU2618378C2 RU 2618378 C2 RU2618378 C2 RU 2618378C2 RU 2015138170 A RU2015138170 A RU 2015138170A RU 2015138170 A RU2015138170 A RU 2015138170A RU 2618378 C2 RU2618378 C2 RU 2618378C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nodes
time slots
address
slot
network
Prior art date
Application number
RU2015138170A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015138170A (ru
Inventor
Борис Яковлевич Лихтциндер
Екатерина Юрьевна Голубничая
Людмила Борисовна Иванова
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) filed Critical Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ)
Priority to RU2015138170A priority Critical patent/RU2618378C2/ru
Publication of RU2015138170A publication Critical patent/RU2015138170A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2618378C2 publication Critical patent/RU2618378C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0078—Timing of allocation
    • H04L5/0082—Timing of allocation at predetermined intervals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области беспроводной связи. Техническим результатом является возможность осуществления маршрутизации на основе временных слотов. Способ, так же, как и протокол STP, использует фреймы BPDU (Bridge Protocol Data Units), которые коммутатор начинает посылать при включении. При построении минимального связующего дерева (Spanning Tree) производится блокирование некоторых портов коммутаторов. Основное требование, предъявляемое к распределению слотов, заключается в том, что за каждой связью между двумя любыми коммутаторами закрепляется по одному общему временному слоту, а все остальные временные слоты работы этих коммутаторов выбираются различными. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области беспроводной связи и может быть использовано при реализации сетей мониторинга территориально-распределенных объектов.
Беспроводная технология ZigBee предназначена для применения в системах контроля и управления, которые передают небольшие объемы данных, т.е. ориентирована на использование в качестве средства связи между автономными приборами и оборудованием управления. ZigBee относится к спецификации IEEE 802.15.4 [1].
В беспроводных MESH-сетях широко применяется маршрутизация на основе МАС-адресов [2]. При этом передаваемые пакеты содержат три МАС-адреса:
1) адрес узла - начального отправителя;
2) адрес узла - конечного получателя;
3) адрес узла, к которому следует непосредственно направить пакет, для достижения адреса конечного получателя.
Наиболее близким по технической сущности является способ маршрутизации в проводных сетях, основанный на построении минимального связующего дерева (протоколы STP (Spanning Tree Protocol), RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)) [3].
При реализации указанного способа используются двухадресные протокольные блоки (пакеты), а для достижения адреса конечного получателя, узел всегда направляет протокольный блок в тот порт, через который ранее был получен блок с адресом данного конечного получателя.
Процесс построения минимального связующего дерева используется также при реализации предлагаемого способа маршрутизации.
В предлагаемом способе, так же, как и в протоколах STP и RSTP, используются специальные фреймы PDU (Protocol Data Units), которые коммутатор начинает посылать при включении. При выборе пути достижения главного коммутатора используется правило наименьшего значения стоимости до главного коммутатора.
При построении минимального связующего дерева (Spanning Tree) производится блокирование некоторых портов коммутаторов.
Недостатком радиосетей является отсутствие возможности блокировки портов, как это происходит в проводных сетях, работающих по протоколам STP и RSTP. Поэтому использование в радиосетях двухадресных протокольных блоков, для способов маршрутизации, основанных на протоколах STP и RSTP, становится невозможным.
С целью устранения указанного недостатка предлагается связи между коммутаторами сети устанавливать в течение определенных временных слотов.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что роль портов, соединяющих коммутаторы в проводных сетях, в сетях ZigBee выполняют временные слоты, в течение которых осуществляется соединение коммутаторов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности осуществления маршрутизации на основе временных слотов.
На фиг. 1 показан фрагмент сети, с построенным минимальным связующим деревом, где имеются следующие обозначения:
1 - главный корневой узел, К;
2 - связь, входящая в дерево;
3 - корневой узел кластера (У1-У12);
4 - оконечные узлы кластера;
5 - физические связи.
Так же, как в проводных сетях STP и RSTP, началу работы в штатном режиме, предшествует процесс выбора главного корневого коммутатора (1) и процесс построения минимального связующего дерева (2) [3]. Наличие связующего дерева исключает появление петель и образование «шторма» трафика в сети.
В окрестности каждого из коммутаторов (3) (корневые узлы кластеров У1-У12) расположены конечные пользователи (4), образующие кластер. Конечные пользователи кластера могут взаимодействовать только через корневой узел кластера.
Помимо связей (2), образующих ветви дерева, между корневыми узлами кластеров имеются непосредственные физические радиосвязи (5) (показаны пунктиром). В проводных сетях подобные связи осуществляются с помощью соединительных линий, подключенных к соответствующим портам коммутаторов. При формировании связующего дерева в проводных сетях, порты соединительных линий, образующих связи, не принадлежащие дереву, ставятся в заблокированное состояние, в результате чего указанные связи разрываются. Таким образом, между двумя узлами всегда оказывается одна, единственная связь, являющаяся ветвью дерева.
В отличие от проводных сетей, в рассматриваемых радиосетях отсутствуют соединительные порты, и непосредственный разрыв радиосвязей невозможен.
Предлагается для каждой связи, входящей в состав дерева, выделить по одному временному слоту, в течение которого осуществляется связь между двумя узлами. Связь осуществляется благодаря тому, что оба узла работают в течение одного и того же слота. Если же узлы осуществляют приемопередачу в различные временные слоты, то связь между ними отсутствует.
При распределении временных слотов, в которых происходит активная работа приемопередатчика, необходимо предусмотреть, чтобы, в течение данного слота, образующего связь между двумя узлами, отсутствовала связь этих узлов с остальными окружающими узлами.
Простейший алгоритм выбора слотов - это присвоение всем связям дерева различных временных слотов, однако, такое распределение не является эффективным.
При распределении слотов следует использовать алгоритмы, минимизирующие число различных слотов. Так, на фиг. 1 пронумерованы все номера слотов, образующие связи. Из фиг. 1 следует, что слоты №1 и №2 используются дважды (между узлами К-У1, У6-У11, а также К-У2, У7-У12, соответственно).
Распределение интервалов активной работы по временным слотам требует жесткой синхронизации работы всех узлов сети.
Сети, организованные на базе технологии ZigBee, позволяют осуществить такую синхронизацию, поскольку поддерживают «суперфреймовую» структуру. Суперфрейм начинается с передачи главным корневым узлом (1) сети специального фрейма - «сетевого маркера» (Network Beacon), который предназначен для синхронизации и управления работой всех активных в сети устройств. «Сетевой маркер» позволяет разделить весь период активной работы на 16 равных временных слотов, которые и используются при организации процесса маршрутизации [1]. Узел, получивший пакет в течение определенного слота, копирует адрес начального отправителя пакета, фиксирует номер слота, в котором получен пакет, и дополняет свою таблицу МАС-адресов строчкой, в которой бывший адрес начального отправителя обозначается как МАС-адрес конечного получателя
МАС-адрес конечного получателя - Номер зафиксированного слота.
При необходимости направить пакет в адрес определенного конечного получателя, любой узел вставляет в пакет МАС-адрес конечного получателя, а в поле начального отправителя проставляет собственный МАС-адрес.
Узел проверяет, имеется ли в его таблице требуемый для отправки МАС-адрес конечного получателя. Если МАС-адрес конечного получателя имеется, то узел отправляет пакет в закрепленном за этим адресом слоте. Если отсутствует, то узел отправляет пакет во всех слотах, кроме того, через который он этот пакет получил. Пакеты достигнут адреса конечного получателя, оставляя, по пути, строчки, с адресом своего начального отправителя и закрепленными за ним номерами слотов.
Из выше изложенного следует, что в предлагаемом способе временные слоты как бы выполняют функции портов, через которые осуществляется связь между двумя узлами.
Достоинством предлагаемого способа является то, что в результате использования временных слотов, в сетях ZigBee, становится возможным осуществить полноценную маршрутизацию при двухадресных пакетах, по аналогии тому, как это происходит в сетях, с протоколами STP и RSTP.
Литература
1. Варгаузин В. Радиосети для сбора данных от сенсоров, мониторинга и управления на основе стандарта IEEE 802.15.4 // ТелеМультиМедиа. 2005, №6, С. 23-27.
2. Вишневский В.М., Лаконцев Д.В., Сафонов А.А., Шпилев С.А. Маршрутизация в широкополосных беспроводных mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s // Электроника. 2008, №6, С. 64-69.
3. Общие сведения о протоколе быстрого связующего дерева (802.1w) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.cisco.com/cisco/web/support/RU/9/92/92067_146.html

Claims (1)

  1. Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях ZigBee, заключающийся в том, что между узлами сети устанавливаются двухсторонние соединения, для синхронизации узлов сети происходит передача сетевых маркеров и в сети формируются связующие деревья, отличающийся тем, что за каждой физической связью между любыми двумя узлами закрепляется по одному временному слоту суперфрейма, в течение которого осуществляется связь между указанными узлами, причем временные слоты всех физических связей, относящихся к одному узлу, являются различными.
RU2015138170A 2015-09-07 2015-09-07 Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee RU2618378C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138170A RU2618378C2 (ru) 2015-09-07 2015-09-07 Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138170A RU2618378C2 (ru) 2015-09-07 2015-09-07 Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015138170A RU2015138170A (ru) 2017-03-13
RU2618378C2 true RU2618378C2 (ru) 2017-05-03

Family

ID=58454381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138170A RU2618378C2 (ru) 2015-09-07 2015-09-07 Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618378C2 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100302011A1 (en) * 2007-08-31 2010-12-02 Alexandre Cervinka Tracking of and communication with mobile terminals using a battery-powered wireless network infrastructure
US8130085B2 (en) * 2007-05-08 2012-03-06 Feelux Co., Ltd. Power line communication apparatus, and method and apparatus for controlling electric devices
RU2510124C2 (ru) * 2009-10-14 2014-03-20 Абб Рисёч Лтд. Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8130085B2 (en) * 2007-05-08 2012-03-06 Feelux Co., Ltd. Power line communication apparatus, and method and apparatus for controlling electric devices
US20100302011A1 (en) * 2007-08-31 2010-12-02 Alexandre Cervinka Tracking of and communication with mobile terminals using a battery-powered wireless network infrastructure
RU2492592C2 (ru) * 2007-08-31 2013-09-10 Ньютрэкс Текнолоджиз Инк. Отслеживание мобильных терминалов и связь с ними с использованием инфраструктуры беспроводной сети с автономным питанием
RU2510124C2 (ru) * 2009-10-14 2014-03-20 Абб Рисёч Лтд. Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Алматинский университет энергетики и связи 12.2014, [онлайн], [найдено 26.05.2016]. Найдено в Интернет: <URL: www.aipet.kz/student/diplom/2014/frts/rt/rt_ru/5.pdf>. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015138170A (ru) 2017-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2974133B1 (en) Method and system for controlling an underlying physical network by a software defined network
EP2962431B1 (en) Spanning tree in fabric switches
CN104378297A (zh) 一种报文转发方法及设备
CN102932254B (zh) 报文转发方法及装置
US20140177477A1 (en) Utility communication method and system
MY138295A (en) Reconfigurable computer networks
WO2009078427A1 (ja) 経路制御方法およびノード
ATE445943T1 (de) Netzwerkknoten-failover unter verwendung einer failover- oder multicast-adresse
IL255043B (en) Ad hoc network routing
CN102868586B (zh) 一种建立隧道转发表项的方法、中心节点和分支节点
CN106330727A (zh) Sdn网络设备建链方法、设备和系统
CN103763207A (zh) 软件定义网络中的带内控制连接建立方法及设备
CN114465946B (zh) 获取转发表项的方法、装置以及系统
EP4274368A3 (en) Method and system for communicating between private mesh network and public network
CN106656793B (zh) 一种sdn网络与ip网络的数据交互方法
WO2017084448A1 (zh) 一种网络系统及网络运行方法
US20140219168A1 (en) Routing device and method
CN103023775A (zh) Ospf网络中的路由器及其处理方法
WO2005036803A3 (en) System and method of utilizing virtual ants in small world infrastructure communication networks
US20050254473A1 (en) Routing within a mobile communication network
CN106817693B (zh) 一种分布式网络安全控制系统和方法
Mukherjee et al. Low control overhead-based sleep scheduling in software-defined wireless sensor networks
RU2618378C2 (ru) Способ слотовой маршрутизации в беспроводных сетях zigbee
CN102780607B (zh) 动态配置以太网业务通道的方法及装置
Suganthi et al. Performance of OLSR routing protocol under different route refresh intervals in ad hoc networks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180908