TWI604744B - 無線網狀網路路由方法與無線節點 - Google Patents

Description

無線網狀網路路由方法與無線節點

本揭露是有關於一種路由方法，且特別是有關於一種無線網狀網路路由方法與執行此方法的無線節點。

無線網狀網路（Wireless Mesh Network，WNM）是一種由許多無線節點所構成的通訊網路，並且能夠在無線節點間傳輸資料。一般來說，無線網狀網路常用的路由策略包括回應式路由策略（Re-active）以及主動式路由策略（Pro-active）。然而，此些路由策略各存在有自己的缺點。舉例而言，在回應式路由策略中，節點只會得到其周邊節點的資訊。惟有要傳輸資料時，節點才會進行廣播以尋找適合的傳輸路徑，因此回應式路由策略常缺乏即時性。

為了隨時保持有最佳或良好的路由，在主動式路由策略中，各節點會持續地定時傳送控制訊息封包至其周邊的節點，並且運行路由演算法來計算傳輸資料時的最佳路徑。然而，這樣的方式需要大量的傳送控制訊息封包，使得傳輸資料所需耗費的間接成本相當高。除此之外，由於在傳輸資料的過程中，連線品質會受到諸如流量負荷（traffic loading）或其他因素的影響而有些許變動。因此，計算出的最佳路徑可能會經常轉換而導致網路封包傳輸失敗。這樣的現象稱作路由擺動（route flapping）。路由擺動的發生會使資料傳輸時間變長、效能變差，反而更讓節點在傳輸資料時，無法滿足即時性的需求。

有鑑於此，本揭露提出一種無線網狀網路路由方法與無線節點，能夠避免路由擺動並且大幅減少需要傳送的控制訊息封包，以滿足即時性的需求並且提升資料傳輸的效能。

根據本揭露之一實施例，提出一種無線網狀網路路由方法執行於無線節點。此路由方法包括執行路由演算法，找出到達目的地節點的多個可能路徑，在路由表中記錄到達目的地節點的此些可能路徑、對應此些可能路徑的至少一個上下層級關係以及至少一個連線品質狀態，並且使用可能路徑之中的最佳路徑來傳送資料或轉送資料。此路由方法也包括，當到達目的地節點的最佳路徑無法運作時，選擇可能路徑之中的一個其他路徑作為最佳路徑，更新路由表，並且將節點刪除訊息通知最佳路徑上的至少一個上層無線節點。此路由方法更包括，當收到來自新增節點的節點加入訊息時，執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表，依據區塊路由表更新路由表以獲取多個更新可能路徑，從此些更新可能路徑中選擇其中一個作為最佳路徑，並且將節點加入訊息通知最佳路徑上的至少一個上層無線節點。

根據本揭露之一實施例，提出一種無線網狀網路之無線節點包括收發器以及處理器。收發器用以傳送與接收訊息。處理器耦接於收發器。處理器執行路由演算法，找出到達目的地節點的多個可能路徑，在路由表中記錄到達目的地節點的此些可能路徑、對應此些可能路徑的至少一個上下層級關係以及至少一個連線品質狀態，並且使用最佳路徑來傳送資料或轉送資料。當到達目的地節點的最佳路徑無法運作時，處理器選擇可能路徑之中的其他路徑作為最佳路徑，更新路由表，並且將節點刪除訊息通知最佳路徑上的至少一個上層無線節點。當收到來自新增節點的節點加入訊息時，處理器執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表，依據區塊路由表更新路由表以獲取多個更新可能路徑，從此些更新可能路徑中選擇其中一個作為最佳路徑，並且將節點加入訊息通知最佳路徑上的至少一個上層無線節點。

根據本揭露之一實施例，提出一種內儲程式之電腦可讀取紀錄媒體，當電腦載入該程式並執行後，可完成如上所述之無線網狀網路路由方法。

基於上述，本揭露的無線網狀網路路由方法在無線節點找出到達目的地節點的最佳路徑與其他可能路徑、無線網狀網路穩定後，便停止執行路由演算法，並且依據所找到的此些路徑所建立的路由表來傳送或轉送資料。此外，本揭露針對在無線網狀網路中新增節點與刪除節點也提出了應對方法。據此，能夠有效的避免路由擺動的現象，也減少控制訊息封包的傳輸量。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉範例實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本揭露的無線網狀網路中，各個無線節點在建立完路由表之後便停止執行路由演算法。惟有當資料傳輸失敗或發現無線網狀網路中有節點被新增或刪除時，才傳送控制訊息封包或節點加入、刪除訊息來更新路由表，然後彙整更新無線網狀網路中各節點的路由表。這樣的路由方法能夠減少控制訊息封包的傳輸量，並且有效地避免路由擺動的現象。

圖1是繪示本揭露一範例實施例之無線網狀網路的示意圖。請參照圖1，本範例實施例之無線網狀網路100包括多個無線節點11、21至25、31至33、41至45以及51至52。一般來說，無線網狀網路中對外的閘道節點（gateway node），或是資料的匯集點經常會是節點傳輸資料時的目的地。在本範例實施例中，以無線節點11作為目的地節點，而無線網狀網路100的其他各節點於本範例實施例中皆是以無線節點11作為傳輸資料時的目的地節點，但本揭露並不限於此。

無線網狀網路100中的各無線節點會廣播控制訊息封包來探索無線網狀網路100的網路拓璞資訊，並且會執行路由演算法來探索傳輸資料到目的地無線節點11的最佳路徑與所有其他可能路徑。在本範例實施例中，所採用的路由策略例如是基於最佳化連結狀態路徑（Optimized Link State Routing Protocol，OLSR）協定，並且採用開放式最短路徑優先（Open Shortest Path First，OSPF）演算法來計算出包含最佳路徑的所有可能路徑。然而，本揭露並不在此限。在其他範例實施例中，所採用的路由策略亦可例如但不限於是基於距離向量路由協定（Destination-Sequenced Distance-Vector，DSDV）、無線路由協定（Wireless Routing Protocol，WRP）或隨建即連網路優化方案（Better Approach To Mobile Adhoc Networking，BATMAN）等，並且可各自執行對應的路由演算法，來計算出到達目的地節點的所有可能路徑。

值得一提的是，在本範例實施例中，兩個無線節點間的數字用以表示這兩無線節點之間的連線品質狀態（link-state）。例如，連線品質狀態為兩無線節點間傳輸資料時的連線品質耗費（cost）。詳細來說，兩個無線節點間的數字越大，表示這兩無線節點間的連線品質狀態越不佳，或資料在這兩無線節點間傳輸時所需的耗費越大。在本範例實施例中，某一無線節點的最佳路徑係指該無線節點將資料傳送到達目的地無線節點所需耗費最小的路徑。以無線節點41為例來說，到達目的地無線節點11的最佳路徑為經由無線節點31，再經由無線節點21，最後到達無線節點11的路徑，而此路徑的連線品質狀態的數字總和為17。

在本範例實施例中，無線網狀網路100中的節點例如為網路客戶端（client）、路由器（router）或閘道器（gateway）等，但本揭露並不在此限。

圖2是繪示本揭露一範例實施例之無線節點的概要方塊圖。請參照圖2，無線節點WN是用以說明無線網狀網路100中的各無線節點的結構。換言之，圖1中的各個無線節點11、21至25、31至33、41至45以及51至52皆是以無線節點WN的結構來實作。

在本範例實施例中，無線節點WN包括收發器201、處理器203和儲存電路205。

收發器201用以無線地傳送與接收資料。例如收發器201可採用IEEE 802.11、IEEE 802.15、IEEE 802.16或其他無線通訊技術等來傳送與接收資料，本揭露並不在此限。

處理器203是耦接於收發器201，並且用以控制無線節點WN的整體運作。處理器203可以是中央處理器(CPU)、微處理器(micro-processor)或嵌入式控制器(embedded controller)等具有邏輯運算能力的裝置，本揭露並不加以限制。在本範例實施例中，處理器203會執行下述路由方法。

儲存電路205是耦接於處理器203用以儲存資料。在此，儲存電路205會儲存傳送資料所需的路由表。例如，儲存電路205可以是非揮發性記憶體或硬碟，本揭露並不加以限制。

圖3是繪示本揭露一範例實施例之無線節點的狀態示意圖。請同時參照圖1至圖3，本範例實施例之無線節點WN包括第一狀態S1、第二狀態S2、第三狀態S3以及第四狀態S4，並且無線節點WN在同一時間點只處於其中一種狀態。

在本範例實施例中，第一狀態S1為無線節點WN剛加入無線網狀網路時的開機初始狀態。在第一狀態S1中，無線節點WN會被初始化以取得必要的資訊與設定，例如網路位址、頻道以及服務設定識別碼（service set identifier，SSID）名稱等。

在本範例實施例中，第二狀態S2為無線節點WN在網路拓璞資訊尚未建立時的探索與資訊收集狀態。在第二狀態S2中，無線節點WN會廣播控制訊息封包，例如問候訊息（Hello message），至鄰近的無線節點，來探索無線網狀網路的網路拓璞資訊。透過此些訊息的交握，無線節點WN可得知其與此些鄰近的無線節點之間的連線品質狀態、此些鄰近的節點與目的地節點之間的連線品質狀態，以及無線網狀網路中至少部分節點的分佈等資訊。依據上述的各連線品質狀態，透過執行路由演算法，無線節點WN能夠找出到達目的地節點的所有可能路徑。值得一提的是，本範例實施例之網路拓璞資訊是指無線網狀網路中的各無線節點分佈以及無線節點與無線節點之間的連線品質狀態等資訊，但本揭露不在此限。

以圖1中的無線節點41為例，在第二狀態S2中，無線節點41可藉由傳輸問候訊息來探索無線網狀網路100的網路拓璞資訊，進而能夠找出其鄰近的無線節點31、32、33、42與51。此外，從無線節點41經由無線節點31、32、33與42到達無線節點11的各可能路徑的連線品質狀態的數字總和分別為17、23、24與23。若依據連線品質狀態來排序，從無線節點41通往無線節點11的所有可能路徑中的最佳路徑是經由無線節點31，而其他可能路徑依序是經由無線節點32（即，次佳路徑）、42與33。然而，本揭露並不在此限制藉由路由演算法找出所有可能路徑與其中最佳路徑的方式。依據無線網狀網路所採用的不同路由策略，所屬領域具備通常知識者應可理解其他計算出所有可能路徑及其最佳路徑的路由演算法亦可應用於本揭露的範例實施例。

此外，在此第二狀態S2中，無線節點WN透過與其他無線節點的控制訊息封包的交握，在取得上述可能路徑與對應的連線品質狀態的同時，也一併取得了對應上述可能路徑的至少一個上下層級關係，此上下層級關係是表示其所對應的可能路徑上，資料傳送或轉傳到目的地節點的路線。關於無線節點WN的上下層級關係的相關說明將配合圖式詳細描述如下。

特別是，在本範例實施例中，在無線節點WN所探索的網路拓璞資訊穩定之前，無線節點WN會維持在第二狀態S2中，持續定時地傳輸控制訊息封包來探索與收集資訊。另一方面，當無線節點WN找出到達目的地節點的所有可能路徑，並且無線網狀網路中的節點持續一預定時間都沒有變動（例如，無線節點WN沒有收到節點加入訊息或節點刪除訊息）後，無線節點WN便會停止執行路由演算法。

在本範例實施例中，第三狀態S3為無線節點WN的路徑選擇與路由表更新狀態。在無線節點WN停止執行路由演算法後，會進入第三狀態S3。無線節點WN在此第三狀態S3中，會依據其於第二狀態S2中所收集到的網路拓璞資訊，選出當下的最佳路徑並且將其記錄至路由表。此外，當無線節點WN接收到來自其他節點通知無線網狀網路中的節點有所變動（例如，接收到節點加入訊息或節點刪除訊息）時，也會於第三狀態S3中彙整更新路由表，來將節點的變動資訊彙整於路由表當中。

在本範例實施例中，無線節點WN的路由表中所記錄的資訊還包括第二狀態S2中所取得的到達目的地節點的所有可能路徑（包括最佳路徑）、對應上述可能路徑的至少一個上下層級關係與對應上述可能路徑的至少一個連線品質狀態等，其中最佳路徑、可能路徑以及連線品質狀態已於前述段落中說明，在此不再贅述。

關於路由表中記錄的上下層級關係，以圖1中的無線節點21為例，由於經由無線節點31、41、42、43、51與52傳送或轉傳資料到目的地無線節點11的最佳路徑中，都會經由無線節點31來轉傳資料至無線節點21，再經由無線節點21轉傳至無線節點11。對應於此些最佳路徑，在無線節點21的路由表RT21中，無線節點31、41、42、43、51與52會被記錄為是無線節點21的下層無線節點，並且無線節點41、42、43、51與52會被記錄為是無線節點31的下層無線節點。換言之，越接近目的地節點，或到達目的地節點的連線品質狀態總和越小的節點為越上層的節點，反之亦然。另一方面，無線節點32亦為無線節點21的下層無線節點，但無線節點21並未在第三狀態S3中找出最佳路徑是經由無線節點32轉傳資料的其他更下層無線節點，因此在對應經由無線節點21的最佳路徑的上下層級關係中，並沒有其他節點被記錄為無線節點32的下層無線節點。此外，無線節點11是記錄為無線節點21的上層無線節點。

在上述範例實施例中是以經由無線節點21傳送或轉傳資料的多個路徑來作上下層級關係的說明，然而，在本範例實施例中，無線節點21的路由表RT21中會更記錄有對應其他可能路徑的上下層級關係。此外，其他諸如無線節點11的路由表RT11、無線節點25的路由表RT25等其他節點的路由表的記錄方式可以依此類推，在此不再贅述。

藉由上述第二狀態S2，無線節點WN便能夠取得其到達目的地節點的所有可能路徑，以及可能路徑所對應的上下層級關係以及可能路徑所對應的連線品質狀態，並且將此些資訊於第三狀態S3中記錄於無線節點WN所維護的路由表當中。

在本範例實施例中，第四狀態S4為無線節點WN的穩定傳輸狀態。在第四狀態S4中，無線節點WN可藉由其所維護的路由表來進行資料傳輸，並且同時監聽來自其他節點的控制訊息封包、節點加入訊息或節點刪除訊息。舉例來說，無線節點WN可於第四狀態S4中，依據其路由表中所記錄的到達目的地節點的最佳路徑來傳送資料，或在接收到來自其他節點的資料時，依據其路由表中的到達目的地節點的最佳路徑來轉傳資料。

須注意的是，本範例實施例之無線節點WN只有處於第二狀態S2時才廣播控制訊息封包，而無線節點WN只有當所接收到的控制訊息封包或節點加入訊息是來自新增的節點，才會從第四狀態S4切換到第二狀態S2。因此，當無線網狀網路100穩定運作且節點的變化不大時，無線網狀網路100中的多數節點將運作於第四狀態S4，控制訊息封包的傳輸量很小。

反之，當無線網狀網路100中的節點出現變化，例如於無線網狀網路100中刪除節點導致資料無法傳輸時，無線節點WN可能會從第四狀態S4切換狀態；又例如於無線網狀網路100中加入節點時，無線節點WN也會從第四狀態S4切換為其他狀態。

於無線網狀網路100中資料無法經由某一無線節點來傳輸時，可能代表此無線節點已被刪除、發生故障或連線品質低於可容忍範圍而需要被刪除等。為了使資料能順利傳輸至目的地無線節點11，在本揭露中採用自組路徑的方式，以讓無線網狀網路100中的各無線節點可自行切換路徑並在其所維護的路由表中作適當的更新。

圖4是繪示本揭露一範例實施例之刪除節點的示意圖。

請參照圖4，假設在圖1的無線網狀網路100中將無線節點31刪除，而其餘路徑的連線品質狀態則維持相同。在本範例實施例中，當無線節點41欲傳輸資料時，會發現其所維護的路由表中記錄的到達目的地無線節點11的最佳路徑（即，經由無線節點31）無法運作。因此，無線節點41會選擇其他的可能路徑以作為最佳路徑，並將傳輸路徑切換為所選擇的最佳路徑。例如，無線節點41會根據連線品質狀態或連線品質耗費，將記錄於路由表中的次佳的可能路徑（即，經由無線節點32）來作為最佳路徑，並將資料與無線節點31已經刪除的訊息（即，節點刪除訊息）一併傳輸至無線節點32，以通知無線節點32。無線節點41所發送的節點刪除訊息中包括無線節點31已經被刪除的訊息，以及經由無線節點41轉傳的至少一個下層無線節點（例如，無線節點51）的訊息。如此一來，即使在傳輸資料時的最佳路徑或傳輸路徑無法運作時，無線節點41也能夠立即將傳輸路徑切換至其他的可能路徑，無須廣播控制訊息封包或執行路由演算法來尋找新的最佳路徑。切換路徑後，無線節點41會切換至第三狀態S3來更新其所維護的路由表，以致於無線節點41的路由表中不再包括已經刪除的無線節點31。

此外，接收到節點刪除訊息的節點（例如，無線節點32）也會切換至第三狀態S3來更新其路由表，並且再將此節點刪除訊息傳送至從此無線節點到達目的地無線節點的最佳路徑上的上層無線節點（例如，無線節點32的上層無線節點21），以通知此上層無線節點切換狀態至第三狀態S3並更新其路由表。以此類推，在無線節點31刪除一段時間後，無線網狀網路100中的各節點的路由表便能夠彙整更新為不包括無線節點31的路由表。

以無線節點32為例來說，對應於無線節點41、42、51的最佳路徑，在路由表中分別被記錄為是無線節點31的下層無線節點的無線節點41、42、51會被更新為無線節點32的下層無線節點。必須注意的是，對應於無線節點43的最佳路徑，原本被記錄為是無線節點31的下層無線節點的無線節點43，則因為其次佳的可能路徑是無線節點33而被更新為無線節點33的下層無線節點。換句話說，經由無線節點41、42、51傳送或轉傳資料的最佳路徑會從經由無線節點31更新為經由無線節點32，而經由無線節點43傳送或轉傳資料的最佳路徑會從經由無線節點31更新為經由無線節點33。更新路由表後，無線節點32會將節點刪除訊息傳送至其到達目的地無線節點11的最佳路徑上的上層無線節點21，此節點刪除訊息中包括無線節點31已經被刪除的訊息，以及經由無線節點32轉傳的至少一個下層無線節點的訊息。

以無線節點21為例來說，在接收到來自無線節點32的節點刪除訊息後，無線節點21會切換至第三狀態S3來彙整更新路由表。無線節點21的路由表RT21中原本被記錄為是無線節點21的下層無線節點的無線節點31會被刪除。依據節點刪除訊息，對應於無線節點41、42、51的最佳路徑，原本被記錄為是無線節點31的下層無線節點的無線節點41、42、51會被記錄為是無線節點32的下層無線節點。也就是說，從路由表RT21中可以得知經由無線節點41、42、51來傳送或轉傳資料的最佳路徑是經由無線節點32，再經由無線節點21轉傳至目的地無線節點11。

以無線節點25為例來說，由於無線節點31被刪除之後，經由無線節點43的次佳可能路徑是經由無線節點33。因此當無線節點43需要傳送或轉送資料時，無線節點33會接收到來自無線節點43的節點刪除訊息，並且無線節點25會接收到來自無線節點33的節點刪除訊息。依據所接收到的節點刪除訊息，對應於經由無線節點43的最佳路徑，在無線節點25的路由表RT25中，無線節點43、52也會被新增為是無線節點33的下層無線節點。也就是說，從更新後的路由表RT25中可以得知經由無線節點33、44、45、43、52來傳送或轉傳資料的最佳路徑是皆經由無線節點33，再經由無線節點25轉傳至目的地無線節點11。

以無線節點11為例來說，在無線節點31被刪除後，無線節點11會接收到來自無線節點21至無線節點25至少其中之一的節點刪除訊息。依據所接收到的節點刪除訊息，並且彙整更新其路由表後，可以得知在無線節點11的路由表RT11中，對應於經由各節點的最佳路徑，需透過無線節點21來傳送或轉傳資料的節點包括無線節點21、32、41、42、51，而需要透過無線節點25來傳送或轉傳資料的節點包括無線節點25、33、44、45、43、52。換言之，無線節點21的下層無線節點包括無線節點32、41、42、51，而無線節點25的下層無線節點包括無線節點33、44、45、43、52。無線網狀網路100中其他無線節點的路由表更新可以此類推，在此不再贅述。

據此，當在無線網狀網路100中刪除無線節點時，無線網狀網路100中的其他無線節點能夠即時的透過自組路徑來找到次佳或較佳的可能路徑，以傳輸資料。此外，因為刪除無線節點而須更新路由表時，未刪除的各無線節點無須傳輸大量的控制訊息封包，也無須再執行路由演算法來尋找最佳路徑作為傳輸路徑。

在本範例實施例中，於無線網狀網路100中新增無線節點時，為了減少控制訊息封包的傳輸量，在本範例實施中中採用區塊路由的方式，在此方式中僅有新增的節點的鄰近節點才會廣播控制訊息封包，並且執行區塊路由演算法來更新路由表。

圖5是繪示本揭露一範例實施例之新增節點的示意圖。

請參照圖5，在圖4範例實施例中所刪除的無線節點31被新增至無線網狀網路100。新增的無線節點31會先在第一狀態S1中被初始化，並且在第二狀態S2中廣播控制訊息封包（例如，包括問候訊息或新增節點訊息）至鄰近的無線節點。透過此些訊息的交握，無線節點31可找到與其鄰近的節點，並得知無線節點31與此些鄰近節點之間的連線品質狀態，以及此些鄰近節點與目的地節點之間的連線品質狀態。如此一來，無線節點31與此些鄰近無線節點可形成一個區塊BLK31。舉例來說，與無線節點31形成區塊BLK31的鄰近無線節點例如是在無線節點31的無線傳輸範圍內的無線節點，此些無線節點能夠接收到無線節點31的廣播。

值得一提的是，無線網狀網路中的各個無線節點只有在接收到的控制訊息封包或節點加入訊息是來自於新增無線節點時，才會轉發（relay）廣播控制訊息封包或節點加入訊息，並且執行區塊路由演算法。因此，在新增無線節點時，只有新增的無線節點所屬的區塊中的各個無線節點才會廣播控制訊息封包並執行區塊路由演算法，來找出各節點在區塊中到達目的地節點的新增可能路徑，以建立區塊路由表，而無須讓整個無線網狀網路中的每個無線節點都廣播控制訊息封包或執行任何路由演算法。上述的新增可能路徑例如是因為新增無線節點被新增至無線網狀網路而在區塊中增加的可能路徑。

具體來說，本範例實施例中新增的無線節點31與其鄰近無線節點21、22、23、32、41、42、43會形成一個區塊BLK31，此些鄰近無線節點21、22、23、32、41、42、43例如會接收到來自無線節點31的控制訊息封包或節點加入訊息，以將新增無線節點31的訊息通知鄰近無線節點21、22、23、32、41、42、43。因此，無線節點21、22、23、32、41、42、43會切換至第二狀態S2。在第二狀態S2中，無線節點21、22、23、32、41、42、43會轉發廣播控制訊息封包，並執行區塊路由演算法來找出在區塊BLK31中、到達目的地無線節點11的至少一個新增可能路徑。此外，在本範例實施例中，上述各無線節點在廣播控制訊息封包並執行區塊路由演算法時，也會取得各無線節點於區塊BLK31中對應各個新增可能路徑的至少一個上下層級關係，此上下層級關係可表示在區塊BLK31中，經由各無線節點的資料傳輸路線。

特別是，不屬於區塊BLK31的其他無線節點並不會接收到來自新增的無線節點31的控制訊息封包或節點加入訊息。因此，不屬於區塊BLK31的無線節點並不會切換至第二狀態S2，也不會轉發廣播控制訊息封包或執行任何路由演算法。舉例而言，無線節點24與無線節點33可能會接收到來自無線節點32的節點加入訊息，但是由於此節點加入訊息並非來自於新增的無線節點31，因此無線節點24與無線節點33並不會切換至第二狀態S2，而是會切換至第三狀態S3來依據所接收的節點加入訊息更新其所維護的路由表，並且無線節點24與無線節點33會再將此節點加入訊息通知其最佳路徑上，至少一個上層無線節點以更新至少一個上層無線節點的路由表，以此類推。舉另一例而言，無線節點24與無線節點33可能會接收到來自無線節點32所廣播的控制訊息封包，但是由於此控制訊息封包並非來自於新增的無線節點31，因此無線節點24與無線節點33並不會切換至第二狀態S2來轉發廣播控制訊息封包，而是會維持在第四狀態S4中。

在本範例實施例中，在新增無線節點31之前，區塊BLK31中的各節點都例如是處於第四狀態S4，並且已經計算過到達目的地節點的連線品質狀態（或連線品質耗費）。例如，無線節點21、22、23到無線節點11的最佳路徑的連線品質狀態的數值分別為7、10、8。因此，根據所記錄的連線品質狀態（例如，從原路由表中載入），區塊BLK31中的各無線節點就能夠藉由執行區塊路由演算法來計算出區塊BLK31中到達目的地無線節點11的至少一個新增可能路徑與對應的連線品質狀態，進而可計算出新增最佳路徑，以建立區塊路由表。隨後，各無線節點會於第三狀態S3中更新路由表，並將節點加入訊息再傳送至最佳路徑上的至少一個上層無線節點。

以無線節點21為例來說，在無線節點21接收到來自新增的無線節點31的節點加入訊息前，根據原路由表RT21_ori，在對應於無線節點41、42、51的最佳路徑中，無線節點32是被記錄為無線節點21的下層無線節點，並且無線節點41、42、51是被記錄為無線節點32的下層無線節點，而無線節點11為無線節點21的上層無線節點。

當區塊BLK31中的無線節點21接收到來自無線節點31的控制訊息封包或節點加入訊息，並且執行區塊路由演算法後，無線節點21可建立一個區塊路由表RT21_blk，其包括有無線節點21與區塊BLK31中其他節點的上下層級關係。其中，在新增最佳路徑中，無線節點31是被記錄為無線節點21的下層無線節點，並且無線節點41、42、43是被記錄為無線節點31的下層無線節點。此外，無線節點32亦被記錄為無線節點21的下層無線節點。從無線節點21的區塊路由表RT21_blk中可以看出，在新增無線節點31時所建立的區塊BLK31中，無線節點31、41、42與43最佳是經由無線節點31來將資料轉傳至無線節點21，而無線節點32是直接將資料傳送至無線節點21。

接著，於第三狀態S3中，無線節點21會彙整其原路由表RT21_ori與區塊路由表RT21_blk，以得到新路由表RT21_new，其中記錄有多個更新可能路徑，無線節點21會從此些更新可能路徑中選擇一個來作為最佳路徑。在彙整所得的新路由表RT21_new中，可以得知經由無線節點31、41、42、43、51來傳送或轉傳資料時，最佳都會經由無線節點31。此外，由於節點52最佳是透過無線節點43來轉傳資料，因此節點52也會透過無線節點31來轉傳資料。在新路由表RT21_new中，無線節點32是直接將資料傳送至無線節點21，而無線節點11為無線節點21的上層無線節點。以無線節點21為例來說，將資料傳送到目的地無線節點11的最佳路徑是不經由其他節點轉傳，而直接將資料傳送至無線節點11。以無線節點41為例來說，將資料傳送到目的地無線節點11的最佳路徑是經由無線節點31，再經由無線節點21轉傳至無線節點11。

在無線節點21更新彙整完新路由表RT21_new後，於第三狀態S3中更將節點加入訊息通知其上層無線節點（例如，無線節點11），以通知上層無線節點依據節點加入訊息來更新路由表。此無線節點21所發送的節點加入訊息中包括新增無線節點31的訊息，以及透過無線節點21轉傳的至少一個下層無線節點的訊息。

値得一提的是，在本範例實施例中，區塊路由表亦可包括區塊中的至少一個可能路徑與至少一個連線品質狀態等。舉例而言，無線節點32在廣播控制訊息封包並執行完區塊路由演算法後，亦可找出在區塊BLK31中，經由無線節點32到達目的地無線節點11的所有可能路徑（即，經由無線節點21、22與23），並得到對應此些可能路徑的連線品質狀態，並且無線節點32可將上述的可能路徑以及連線品質狀態記錄於區塊路由表中。更明確地說，執行區塊路由演算法時除了能夠得到新增可能路徑之外，也可能會得到非新增的可能路徑（即，已存在於原路由表的可能路徑），並記錄於區塊路由表中。依據無線節點32的原路由表與區塊路由表，能夠彙整得到記錄有多個更新可能路徑的無線節點32的新路由表。

在本範例實施例中，當在無線網狀網路100中新增節點時，只有所新增的無線節點的鄰近無線節點才會切換至第二狀態S2，而無線網狀網路100中的其他無線節點只需要在接收到節點加入訊息時對應的更新路由表。據此，能夠大量的減少需要傳輸的控制訊息封包。

圖6是繪示本揭露一範例實施例之無線網狀網路路由方法的流程圖。

請同時參照圖2與圖6，本範例實施例之無線網狀網路路由方法是由無線節點WN的處理器203來執行。

首先，在步驟S610中，無線節點WN的處理器203會執行路由演算法，找出到達目的地節點的包括最佳路徑的多個可能路徑。在找出包括最佳路徑的多個可能路徑後，停止執行路由演算法。在步驟S620中，處理器203會在路由表中，記錄到達目的地節點的此些可能路徑、對應可能路徑的至少一個上下層級關係以及對應可能路徑的至少一個連線品質狀態。在步驟S630中，處理器203會依據所建立的路由表，使用可能路徑中的一個最佳路徑來傳送資料或轉送資料，並且同時監聽來自其他節點的訊息。此時無線節點WN是處於穩定運作的狀態。

在運作的過程中，可能因為無線網狀網路中節點被刪除或是某路徑的連線品質不佳而導致傳輸路徑無法運作的情形，此時便需要切換路徑以完成資料的傳輸。另一方面，當無線網狀網路中有新增的節點時，便需要重新計算新的路徑來提升資料傳輸的效率。在本範例實施例中，處理器203可由所監聽到的訊息中判斷出上述情況是否發生。

依據所監聽到的訊息，在步驟S640中，處理器203會判斷到達目的地節點的最佳路徑是否無法運作。若判斷到達目的地節點的最佳路徑無法運作時，在步驟S650中，處理器203會選擇可能路徑中的其他路徑作為最佳路徑，並且依據所選擇的最佳路徑來更新路由表。

若處理器203並未依據所監聽到的訊息，在步驟S640中判斷最佳路徑無法運作時，在步驟S660中，處理器203會進一步判斷是否接收到來自新增節點的節點加入訊息。若判斷接收到來自新增節點的節點加入訊息時，在步驟S670中，處理器203會執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表。接著處理器203更會依據此區塊路由表來更新路由表以獲取多個更新可能路徑，並從該些更新可能路徑中選擇其中一個作為最佳路徑。

此外，若處理器203在步驟S660中判斷其並未皆收到來自新增節點的節點加入訊息時，在步驟S680中，處理器203會判斷是否接收到節點刪除訊息或非來自新增節點的節點加入訊息。若判斷接收到節點刪除訊息或非來自新增節點之節點加入訊息時，在步驟S690中，處理器203會依據所接收的節點刪除訊息或節點加入訊息來更新路由表。

在處理器203於步驟S650、S670或S690更新完路由表後，皆會進入步驟S700，處理器203會再將節點刪除訊息或節點加入訊息通知最佳路徑上的至少一個上層無線節點，隨後回到步驟S630，依據更新後的路由表中的最佳路徑來傳送或轉送資料，並同時監聽來自其他節點的訊息。此外，若處理器203在步驟S680中判斷其並未接收到節點刪除訊息或非來自新增節點的節點加入訊息時，也會回到步驟S630，依據路由表中的最佳路徑來傳送或轉送資料，並同時監聽來自其他節點的訊息。

值得一提的是，處理器203是依據所監聽到的來自其他無線節點的訊息來決定是否執行步驟S650、S670、S690、S700的步驟，因此，圖6所示的步驟S640、S660與S680的順序僅為一範例，本揭露不限於此。

上述各步驟S610至S700的實作方式，已於圖1至圖5的相關段落中以範例實施例詳細描述，在此不再贅述。

值得一提的是，在本範例實施例中，圖6的流程是以程式碼來實作並儲存在儲存電路205中，並且當無線節點WN啟動時，處理器203會執行此些程式碼來完成上述路由方法。然而，必須了解的是，圖6中各流程步驟亦可以硬體電路來實作，例如，在另一範例實施例中，無線節點WN更包括初始模組、路由模組、區塊路由模組、路由表記錄模組、自組路徑模組以及傳輸模組等，並且各模組皆耦接於處理器203，分別負責無線節點WN的各項運作。例如，初始模組用以初始化無線節點WN，以取得必要的資訊與設定。路由模組用以探索無線網狀網路100的網路拓璞資訊，包括執行路由演算法，來找出無線網狀網路100中到達目的地節點的多個可能路徑等；區塊路由模組用以在有新增節點時，執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表；路由表記錄模組用以對無線節點WN的路由表進行維護，包括選擇出最佳路徑並記錄於路由表中、記錄多個可能路徑與對應的上下層級關係與連線品質狀態於路由表中，以及依據節點刪除訊息或節點加入訊息來更新路由表等；自組路徑模組用以在用來傳輸資料的最佳路徑無法運作時，從路由表中選擇可能路徑中的其他路徑來作為最佳路徑，以傳輸資料；而傳輸模組用以透過收發器201來收發資料或訊息，包括傳送或轉傳資料以及將節點刪除訊息或節點加入訊息通知最佳路徑上的上層節點等。

本揭露之一範例實施例，亦提出一種內儲程式之電腦可讀取紀錄媒體，其中此程式是由數個程式指令所組成。特別是，當電腦載入此程式並執行後，可完成如上所述之無線網狀網路路由方法的步驟，並使得電腦具備無線網狀網路路由的功能。

綜上所述，本揭露的無線網狀網路之路由方法在無線節點初始找出到達目的地節點的最佳路徑與其他所有可能路徑後，便停止執行路由演算法，並依據記錄於路由表中的最佳路徑來傳送或轉送資料。據此，能夠有效的避免路由擺動的現象，也減少控制訊息封包的傳輸量以節省成本。另一方面，本揭露的無線網狀網路之路由方法也針對無線網狀網路中新增無線節點與移除無線節點提出了應對方法。當無線網狀網路中有節點被刪除時，本揭露之無線節點會藉由自組路徑來從路由表中選擇其他無須經由被刪除的節點的路徑來作為最佳路徑，以傳送資料，並將節點刪除訊息通知最佳路徑上的上層無線節點。據此，無須重新廣播控制訊息封包便能夠即時的對刪除節點作出應對。當無線網狀網路中有新增無線節點時，僅有新增的無線節點的鄰近無線節點才廣播控制訊息封包，並執行區塊路由演算法來更新路由表。據此，無線網狀網路中的其他無線節點便無須執行路由演算法以及廣播控制訊息封包。如此一來，本揭露所提出的無線網狀網路路由方法及無線節點可滿足即時性需求並有效地提升資料傳輸的效能。

雖然本揭露已以範例實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

11、21、22、23、24、25、31、32、33、41、42、43、44、45、51、52‧‧‧無線節點 100‧‧‧無線網狀網路 201‧‧‧收發器 203‧‧‧處理器 205‧‧‧儲存電路 BLK31‧‧‧區塊 RT11、RT21、RT25‧‧‧路由表 RT21_ori‧‧‧原路由表 RT21_blk‧‧‧區塊路由表 RT21_new‧‧‧新路由表 WN‧‧‧無線節點 S1、S2、S3、S4‧‧‧無線節點的狀態 S610‧‧‧執行路由演算法，找出到達目的地節點的多個可能路徑的步驟 S620‧‧‧在路由表中記錄到達目的地節點的此些可能路徑、對應此些可能路徑的至少一個上下層級關係，以及對應此些可能路徑的至少一個連線品質狀態的步驟 S630‧‧‧使用可能路徑中的一個最佳路徑來傳送資料或轉送資料，並且同時監聽來自其他無線節點的訊息的步驟 S640‧‧‧判斷所使用的最佳路徑是否無法運作的步驟 S650‧‧‧選擇可能路徑中的一個其他路徑作為最佳路徑，並且更新路由表的步驟 S660‧‧‧判斷是否接收到來自新增節點的節點加入訊息的步驟 S670‧‧‧執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表，依據此區塊路由表來更新路由表以獲取多個更新可能路徑，並從此些更新可能路徑中選擇其中一個作為最佳路徑的步驟 S680‧‧‧判斷是否接收到節點刪除訊息或非來自新增節點的節點加入訊息的步驟 S690‧‧‧依據所接收的節點刪除訊息或節點加入訊息來更新路由表的步驟 S700‧‧‧將節點刪除訊息或節點加入訊息通知至少一個上層無線節點的步驟

圖1是繪示本揭露一範例實施例之無線網狀網路的示意圖。 圖2是繪示本揭露一範例實施例之無線節點的概要方塊圖。 圖3是繪示本揭露一範例實施例之無線節點的狀態示意圖。 圖4是繪示本揭露一範例實施例之刪除節點的示意圖。 圖5是繪示本揭露一範例實施例之新增節點的示意圖。 圖6是繪示本揭露一範例實施例之無線網狀網路路由方法的流程圖。

S610‧‧‧執行路由演算法，找出到達目的地節點的多個可能路徑的步驟

S620‧‧‧在路由表中記錄到達目的地節點的此些可能路徑、對應此些可能路徑的至少一個上下層級關係，以及對應此些可能路徑的至少一個連線品質狀態的步驟

S630‧‧‧使用可能路徑中的一個最佳路徑來傳送資料或轉送資料，並且同時監聽來自其他無線節點的訊息的步驟

S640‧‧‧判斷所使用的最佳路徑是否無法運作的步驟

S650‧‧‧選擇可能路徑中的一個其他路徑作為最佳路徑，並且 更新路由表的步驟

S660‧‧‧判斷是否接收到來自新增節點的節點加入訊息的步驟

S670‧‧‧執行區塊路由演算法，以建立新增節點所屬的區塊中的區塊路由表，依據此區塊路由表來更新路由表以獲取多個更新可能路徑，並從此些更新可能路徑中選擇其中一個作為最佳路徑的步驟

S680‧‧‧判斷是否接收到節點刪除訊息或非來自新增節點的節點加入訊息的步驟

S690‧‧‧依據所接收的節點刪除訊息或節點加入訊息來更新路由表的步驟

S700‧‧‧將節點刪除訊息或節點加入訊息通知至少一個上層無線節點的步驟

Claims (19)

1. 一種無線網狀網路路由方法，執行於一無線節點，包括： 執行一路由演算法，找出到達一目的地節點的多個可能路徑； 在一路由表中記錄到達該目的地節點的該些可能路徑、對應該些可能路徑的至少一上下層級關係以及對應該些可能路徑的至少一連線品質狀態； 使用該些可能路徑之中的一最佳路徑來傳送資料或轉送資料； 當到達該目的地節點的該最佳路徑無法運作時，選擇該些可能路徑之中的一其他路徑作為該最佳路徑，更新該路由表，並且將一節點刪除訊息通知該最佳路徑的至少一上層無線節點；以及 當收到來自一新增節點的一節點加入訊息時，執行一區塊路由演算法，以建立該新增節點所屬的一區塊中的一區塊路由表，依據該區塊路由表更新該路由表以獲取多個更新可能路徑，從該些更新可能路徑中選擇其中一個作為該最佳路徑，並且將該節點加入訊息通知該最佳路徑的至少一上層無線節點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的路由方法，其中該路由演算法是採用最佳化連結狀態路徑（Optimized Link State Routing Protocol，OLSR）協定。
3. 如申請專利範圍第1項所述的路由方法，其中該些可能路徑是採用最短路徑優先演算法（Open Shortest Path First，OSPF）來計算。
4. 如申請專利範圍第1項所述的路由方法，其中該新增節點所屬的該區塊中包括該新增節點以及該新增節點的至少一鄰近節點。
5. 如申請專利範圍第1項所述的路由方法，其中該至少一連線品質狀態包括至少一連線品質耗費。
6. 如申請專利範圍第5項所述的路由方法，其中當到達該目的地節點的該些可能路徑的該最佳路徑無法運作時，選擇該些可能路徑之中該其他路徑作為該最佳路徑的步驟包括： 依據該路由表中的該至少一連線品質耗費，決定該其他路徑作為該最佳路徑。
7. 如申請專利範圍第4項所述的路由方法，其中執行該區塊路由演算法，以建立該新增節點所屬的該區塊中的該區塊路由表的步驟包括： 從該路由表中載入該區塊中的各該至少一鄰近節點到達該目的地節點的該至少一連線品質狀態。
8. 如申請專利範圍第7項所述的路由方法，其中該區塊路由表包括從該區塊中到達該目的地節點的至少一新增可能路徑和對應該至少一新增可能路徑的至少一上下層級關係的至少其中之一。
9. 如申請專利範圍第1項所述的路由方法，其中該節點新增訊息以及該節點刪除訊息中包括該無線節點的至少一下層無線節點的訊息。
10. 一種無線網狀網路之無線節點，包括： 一收發器，用以傳送與接收資料；以及 一處理器，耦接至該收發器， 其中該處理器執行一路由演算法，找出到達一目的地節點的多個可能路徑， 其中該處理器在一路由表中記錄到達該目的地節點的該些可能路徑、對應該些可能路徑的至少一上下層級關係以及對應該些可能路徑的至少一連線品質狀態，並且使用該些可能路徑之中的一最佳路徑來傳送資料或轉送資料， 其中當到達該目的地節點的該最佳路徑無法運作時，該處理器選擇該些可能路徑之中的一其他路徑作為該最佳路徑，更新該路由表，並且將一節點刪除訊息通知該最佳路徑的至少一上層無線節點；以及 其中當收到來自一新增節點的一節點加入訊息時，該處理器執行一區塊路由演算法，以建立該新增節點所屬的一區塊中的一區塊路由表，依據該區塊路由表更新該路由表以獲取多個更新可能路徑，從該些更新可能路徑中選擇其中一個作為該最佳路徑，並且將該節點加入訊息通知該最佳路徑的至少一上層無線節點。
11. 如申請專利範圍第10項所述的無線節點，其中該處理器是採用最佳化連結狀態路徑(Optimized Link State Routing Protocol，OLSR)協定來執行該路由演算法。
12. 如申請專利範圍第10項所述的無線節點，其中該處理器是採用最短路徑優先演算法(Open Shortest Path First，OSPF)來計算該些可能路徑。
13. 如申請專利範圍第10項所述的無線節點，其中該新增節點所屬的該區塊中包括該新增節點以及該新增節點的至少一鄰近節點。
14. 如申請專利範圍第10項所述的無線節點，其中該至少一連線品質狀態包括至少一連線品質耗費。
15. 如申請專利範圍第14項所述的無線節點，其中當到達該目的地節點的該些可能路徑的該最佳路徑無法運作時，該處理器是依據該路由表中的該至少一連線品質耗費，決定該其他路徑作為該最佳路徑。
16. 如申請專利範圍第13項所述的無線節點，其中在該區塊路由演算法中，該處理器從該路由表中載入該區塊中的各該至少一鄰近節點到達該目的地節點的該至少一連線品質狀態。
17. 如申請專利範圍第16項所述的無線節點，其中該區塊路由表包括從該區塊中到達該目的地節點的至少一新增可能路徑和對應該至少一新增可能路徑的至少一上下層級關係的至少其中之一。
18. 如申請專利範圍第10項所述的無線節點，其中該節點新增訊息以及該節點刪除訊息中包括該無線節點的至少一下層無線節點的訊息。
19. 一種內儲程式之電腦可讀取紀錄媒體，當電腦載入該程式並執行後，可完成如申請專利範圍第1項所述之路由方法。