一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法

摘要

本发明涉及网络传输技术领域，尤其涉及一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，整个网络包括一个骨干网和多个子网，骨干网包括多个一级网络MESH节点，子网包括一个网关节点和多个二级网络MESH节点，一级网络MESH节点和网关节点相连接，二级网络MESH节点通过网关节点与一级网络MESH节点通信；子网N1中的二级网络MESH节点M3通过节点漫游的方式加入子网N3。发明可在各种应急救灾、消防救援、人防边防等场景下快速组网，同时根据当前网络的实际情况，管理新入网节点。当有节点漫游时，新加入的网络会给它分配资源，且不会干扰到原先入网节点的通信，这个网络组成可靠稳定。

权利要求

1.一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，其特征在于：整个网络包括一个骨干网和多个子网，骨干网包括多个一级网络MESH节点，子网包括一个网关节点和多个二级网络MESH节点，一级网络MESH节点和网关节点相连接，二级网络MESH节点通过网关节点与一级网络MESH节点通信；子网N1中的二级网络MESH节点M3通过节点漫游的方式加入子网N3；

节点漫游的方式，包括如下步骤：

A、子网N1中的二级网络MESH节点M3上电后，扫频监听各个子网的信息，二级网络MESH节点M3选取最优网络为子网N3；

B、二级网络MESH节点M3向子网N3发送入网请求报文，子网N3中的参考节点分析入网请求报文，并根据当前的网络容量，回复允许或拒绝二级网络MESH节点M3加入子网N3的报文；

C、若子网N3中的参考节点同意二级网络MESH节点M3入网，并在允许报文中携带为二级网络MESH节点M3分配的网络地址；

子网N3中的参考节点通过最先上电原则或信号质量最优原则选取，参考节点从子网N3中的二级网络MESH节点或网关节点中产生；

二级网络MESH节点M3向子网N1发送入组请求，骨干网中的一级网络MESH节点L1和子网N1中的网关节点M1均记录下入组请求，并建立转发表，实现二级网络MESH节点M3和子网N1通信；

在一级网络MESH节点和网关节点加入约束机制用于管理组播，当二级网络MESH节点加入/离开组时，会发送IGMP加入/离开请求报文，IGMP加入/离开请求报文的目的地址为TCP/IP协议预留的永久组播地址，当一级网络MESH节点和网关节点收到该报文后，根据报文内容建立组播成员转发表，并根据组播成员转发表进行组播转发；

PC1主机连接网关节点M1，PC2主机连接网关节点P1，PC3主机连接网关节点Q1，网关节点P1解析ARP报文，并把网关节点Q1的网络地址和PC3主机的MAC地址对应，实现把PC1主机需发送的数据给PC3主机。

2.根据权利要求1所述的一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，其特征在于：一级网络MESH节点、网关节点和二级网络MESH节点的网络地址为1个字节。

说明书

一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及网络传输技术领域，尤其涉及一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法。

背景技术

[0002] 无线MESH自组网是由一组带有无线收发装置的可移动节点所组成的一个临时性多跳自治系统，它不依赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无中心控制、抗毁性强等特点，在军事方面和民事方面都具有广阔的应用场景，是目前网络研究中的热点问题。

[0003] TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。

[0004] 无线MESH自组网协议通常为私有协议，在与标准TCP/IP设备同时使用，存在协议兼容问题，尤其是多个MESH网络组成复杂的拓扑模型时，问题更加明显。主要表现在以下三个方面：

[0005] 1.标准的TCP/IP组播的实现方式，会增加网络负载，造成额外的开销，而无线的带宽资源有限。并且每个子网都需要增加一台支持组播功能的路由器，增加了实现成本；实现组播功能需要在网络中有一台组播路由器。组播路由器会定时的发送IGMP查询报文，询问PC主机是否愿意接收特定源发送的数据。加入组的PC主机，会回复IGMP上报报文，把加入组的成员信息上报给组播路由器。PC主机在加入/离开组时，也会使用永久组地址，向组播路由器发送IGMP加入/离开请求。但是组播路由器定时的发送的IGMP查询报文以及组员回复IGMP上报报文，会增加网络负载，造成额外的开销，而无线的带宽资源有限。如果每个MESH子网都增加一台支持组播功能的路由器，增加了实现成本；

[0006] 2.TCP/IP和MESH有各自的网络地址，两种设备并不知道彼此的存在，相互之间是透明的，因此数据传输时会找不到目的节点，MESH节点也不知道是否需要对该数据进行转发。

[0007] 3.当有节点漫游时，可能会造成MESH网络地址重复，MESH网络有最大网络容量，如果漫游的节点过多，网络会瘫痪。

发明内容

[0008] 本发明提供了一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，实现了快速稳定的MESH组网和通信。

[0009] 为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，整个网络包括一个骨干网和多个子网，骨干网包括多个一级网络MESH节点，子网包括一个网关节点和多个二级网络MESH节点，一级网络MESH节点和网关节点相连接，二级网络MESH节点通过网关节点与一级网络MESH节点通信；子网N1中的二级网络MESH节点M3通过节点漫游的方式加入子网N3。

[0010] 作为本发明的优化方案，节点漫游的方式，包括如下步骤：

[0011] A、子网N1中的二级网络MESH节点M3上电后，扫频监听各个子网的信息，二级网络MESH节点M3选取最优网络为子网N3；

[0012] B、二级网络MESH节点M3向子网N3发送入网请求报文，子网N3中的参考节点分析入网请求报文，并根据当前的网络容量，回复允许或拒绝二级网络MESH节点M3加入子网N3的报文；

[0013] C、若子网N3中的参考节点同意二级网络MESH节点M3入网，并在允许报文中携带为二级网络MESH节点M3分配的网络地址。

[0014] 作为本发明的优化方案，子网N3中的参考节点通过最先上电原则或信号质量最优原则选取，参考节点从子网N3中的二级网络MESH节点或网关节点中产生。

[0015] 作为本发明的优化方案，二级网络MESH节点M3向子网N1发送入组请求，骨干网中的一级网络MESH节点L1和子网N1中的网关节点M1均记录下入组请求，并建立转发表，实现二级网络MESH节点M3和子网N1通信。

[0016] 作为本发明的优化方案，在一级网络MESH节点和网关节点加入约束机制用于管理组播，当二级网络MESH节点加入/离开组时，会发送IGMP加入/离开请求报文，IGMP加入/离开请求报文的目的地址为TCP/IP协议预留的永久组播地址，因此它可以在整个网络中被转发，当一级网络MESH节点和网关节点收到该报文后，根据报文内容建立组播成员转发表，并根据组播成员转发表进行组播转发。其中：224.0.0.0～224.0.0.255 这个范围都是永久组播地址。

[0017] 作为本发明的优化方案，PC1主机连接网关节点M1，PC2主机连接网关节点P1，PC3主机连接网关节点Q1，网关节点P1解析ARP报文，并把网关节点Q1的网络地址和PC3主机的MAC地址对应，实现把PC1主机需发送的数据给PC3主机，其中，PC1主机发送ARP报文进行查询，PC3主机发送ARP报文进行回复。

[0018] 作为本发明的优化方案，一级网络MESH节点、网关节点和二级网络MESH节点的网络地址为1个字节。

[0019] 本发明具有积极的效果：1）本发明可在各种应急救灾、消防救援、人防边防等场景下快速组网，同时根据当前网络的实际情况，管理新入网节点。任意一个子网的任意非网关节点，都可以漫游到任意的其它网络，并且可以和漫游前的原组节点继续进行组内通信，且不会干扰或影响其它组的通信。当有节点漫游时，新加入的网络会给它分配资源，且不会干扰到原先入网节点的通信，这个网络组成可靠稳定；

[0020] 2）本发明在MESH里实现TCP/IP设备发现，将两个协议栈融合，上层用户无法察觉也无需关心MESH网络变化；

[0021] 3）本发明实现标准的TCP/IP组播，不会增加额外的通讯开销，也不需要在网络中增加额外的设备，整体成本低。

附图说明

[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0023] 图1是本发明的整体组网示意图；

[0024] 图2是本发明PC1主机与PC3主机的连接示意图。

具体实施方式

[0025] 如图1所示，本发明公开了一种多MESH网络组网及节点漫游的实现方法，整个网络包括一个骨干网和多个子网，骨干网包括多个一级网络MESH节点，子网包括一个网关节点和多个二级网络MESH节点，一级网络MESH节点和网关节点相连接，二级网络MESH节点通过网关节点与一级网络MESH节点通信；子网N1中的二级网络MESH节点M3通过节点漫游的方式加入子网N3。

[0026] 子网N1和子网N3无法直接通信（频率不同），当子网N1中的二级网络MESH节点M3漫游至子网N3时，子网N3有两个网络地址为2的节点，无法正常通信，同时子网N3还有最大网络容量，如果漫游的来的节点过多，还会导致网络瘫痪。为了解决这个问题，采用了节点漫游的方式，包括如下步骤：

[0027] A、子网N1中的二级网络MESH节点M3上电后，扫频监听各个子网的信息，二级网络MESH节点M3选取最优网络为子网N3；

[0028] B、二级网络MESH节点M3向子网N3发送入网请求报文，子网N3中的参考节点分析入网请求报文，并根据当前的网络容量，回复允许或拒绝二级网络MESH节点M3加入子网N3的报文；

[0029] C、若子网N3中的参考节点同意二级网络MESH节点M3入网，并在允许报文中携带为二级网络MESH节点M3分配的网络地址。

[0030] 子网N3中的参考节点通过最先上电原则或信号质量最优原则选取，参考节点从子网N3中的二级网络MESH节点或网关节点中产生。参考节点负责子网之间时间的同步，时隙分配等工作。

[0031] 漫游后，子网N3会重新给二级网络MESH节点M3分配MESH地址。比如说，节点漫游前，它在子网N1中，IP地址为192.168.1.2(MESH地址为2)，漫游后IP地址192.168.1.2不变，MESH地址变成了8。这样做的目的是因为原先子网N3中有一台设备192.168.3.2(MESH地址为2)，如果漫游节点MESH地址不变，子网3就有两个MESH地址为2的设备了。

[0032] 漫游后，二级网络MESH节点M3无法和子网N1进行通信，漫游前，子网N1的组播是不会传至骨干网的，漫游后，子网N1到骨干网的通道被打开，让二级网络MESH节点M3收到原子网N1的组播，具体实现如下：

[0033] 二级网络MESH节点M3向子网N1发送入组请求，骨干网中的一级网络MESH节点L1和子网N1中的网关节点M1均记录下入组请求，并建立转发表，实现二级网络MESH节点M3和子网N1通信。此项设置无需增加额外的设备。

[0034] 为了实现组播功能，需要在一级网络MESH节点和网关节点的层2加入约束机制用于管理和控制组播，当二级网络MESH节点加入/离开组时，会发送IGMP加入/离开请求报文，IGMP加入/离开请求报文的目的地址为TCP/IP协议预留的永久组播地址，因此它可以在整个网络中被转发，当一级网络MESH节点和网关节点收到该报文后，根据报文内容建立组播成员转发表，并根据组播成员转发表进行组播转发。其中：224.0.0.0～224.0.0.255 这个范围都是永久组播地址。保证组播成员收到正确的组播业务，其余主机无法收到。无需增加组播路由器，不会增加额外的通讯开销，也不需要在网络中增加额外的设备。

[0035] 如图2所示，当网络搭建好后，PC1主机连接网关节点M1，PC2主机连接网关节点P1，PC3主机连接网关节点Q1，但是网关节点M1无法和网关节点Q1直接进行通信，但是网关节点M1、网关节点Q1均与网关节点P1连接，此时，网关节点M1需要发送数据给网关节点Q1，需要网关节点P1的转发，即当PC1主机（192.168.0.1）需要发送数据给PC3主机（192.168.0.1）时，期望的数据流是PC1主机à网关节点M1à网关节点P1à网关节点Q1àPC3主机。但是PC主机和网关节点的协议是非透明的，为了解决这个问题，采用如下手段：

[0036] PC1主机连接网关节点M1，PC2主机连接网关节点P1，PC3主机连接网关节点Q1，网关节点P1解析ARP报文，并把网关节点Q1的网络地址和PC3主机的MAC地址对应，实现把PC1主机需发送的数据给PC3主机。

[0037] 主机包括层3网络层的IP地址，如192.168.1.1，以及层2数据链路层的MAC地址，如08‑D4‑0C‑03‑XX‑XX。

[0038] 一级网络MESH节点、网关节点和二级网络MESH节点的MESH地址为1个字节。一级网络MESH节点、网关节点和二级网络MESH节点也有6字节MAC地址。一级网络MESH节点、网关节点和二级网络MESH节点在入网前设置好了MESH地址。

[0039] 相关定义：

[0040] 单播：点对点通信，某一台设备发出，只有指定的那一台设备才能收到。

[0041] 广播：点对多点通信，某一台设备发出，网络中所有设备都可以收到。

[0042] 组播：点对多点通信，某一台设备发出，网络中部分设备可以收到。

[0043] 组播相对于单播，开销更小；相对于广播，组播更加灵活也更加安全。

[0044] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。