專利名稱：一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法。
背景技術：
在無線短距通信的應用中源節(jié)點與目標節(jié)點之間經(jīng)常會因為一些原因出現(xiàn)通信 無法正常進行的情況，那么中繼的應用就成為了解決這個問題的一個有效的途徑。目前主要通過組網(wǎng)的方式來解決這個中繼問題。通常采用星型或者網(wǎng)狀拓撲組 網(wǎng)，通過網(wǎng)絡中的其他節(jié)點來實現(xiàn)中繼。星型拓撲存在中心節(jié)點一旦出現(xiàn)問題，中繼策略將會失效。網(wǎng)狀拓撲組網(wǎng)慢，網(wǎng)內 節(jié)點不宜太多。在目前無線短距網(wǎng)絡應用越來越復雜，在應用中信息需要通過具有網(wǎng)關性質的目 標節(jié)點傳輸?shù)狡渌木W(wǎng)絡中去，需要網(wǎng)關目標節(jié)點具有多向轉發(fā)、能夠提供有線與無線多 種網(wǎng)絡連接的功能。那么作為中繼的網(wǎng)關節(jié)點對外通信的可用性與節(jié)點自身的可用性就成 了一個問題。在網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)問題的情況下，如何在不改變普通通信節(jié)點原有功能，只改變 網(wǎng)關節(jié)點的路由信息就可以做到動態(tài)路由決策，這是目前無線短距網(wǎng)絡中都沒有解決的問 題。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術的缺陷提供一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中 繼方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案
一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述無線網(wǎng)絡中包括網(wǎng)關 節(jié)點和普通節(jié)點，所述網(wǎng)關節(jié)點與中繼仲裁節(jié)點相連接；網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個節(jié)點在網(wǎng)絡中 都具有唯一的標識，多個普通節(jié)點和一個網(wǎng)關節(jié)點對應組成一個獨立無線短距網(wǎng)絡，在無 故障的情況下由各個網(wǎng)關節(jié)點組成的網(wǎng)絡相互之間隔離不進行通信；網(wǎng)關節(jié)點收到普通節(jié) 點發(fā)送來的信息，通過普通節(jié)點的標識判斷是否是本節(jié)點下屬的節(jié)點，如果是為其提供服； 普通節(jié)點通過接收到的信息中的標識判斷是否是節(jié)點本身的標識，如果是處理信息；所述 仲裁節(jié)點中存有網(wǎng)絡拓撲圖，用于確定網(wǎng)關節(jié)點以及下屬的普通節(jié)點的關系以及網(wǎng)關節(jié)點 之間的關系；網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信，如果網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)無法通信的情況，仲裁節(jié)點將通 過組織算法選擇符合條件的網(wǎng)關節(jié)點，接替出現(xiàn)故障的網(wǎng)關節(jié)點。其進一步特征在于所述仲裁節(jié)點設置在網(wǎng)關節(jié)點可以訪問到的網(wǎng)絡中，包括需 要通過網(wǎng)關節(jié)點訪問的目的網(wǎng)絡；可以同時對多個網(wǎng)關節(jié)點做出仲裁。所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點之間的工作流程如下，
(O正常的網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信；
(2)如果網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點的通信超時，判斷網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)問題；
(3)仲裁節(jié)點檢查網(wǎng)絡拓撲圖結合算法，查找與故障網(wǎng)關情況匹配的正常網(wǎng)關節(jié)點；(4)仲裁節(jié)點選定正常網(wǎng)關節(jié)點接替故障網(wǎng)關節(jié)點，作為故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點 的中繼網(wǎng)關節(jié)點，發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與故障網(wǎng)關節(jié)點標識至中繼網(wǎng) 關節(jié)點；
(5)如果仲裁節(jié)點收到故障網(wǎng)關節(jié)點的恢復請求，通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，關閉中繼，故障 網(wǎng)關節(jié)點恢復服務。所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點工作過程中的網(wǎng)關節(jié)點工作流程如下，
(1)網(wǎng)關節(jié)點自檢，如果自檢沒有問題，網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信，，如果自檢失敗不發(fā) 送心跳，自檢超過規(guī)定次數(shù)，停止對下屬普通節(jié)點的服務；
(2)網(wǎng)關節(jié)點利用與仲裁節(jié)點通信；
(3)如果通信失敗，記錄錯誤數(shù)量；
(4)判斷錯誤數(shù)量是否超過限制，如果沒超過返回步驟(1)；
(5)超過限制數(shù)量停止接收/發(fā)送普通節(jié)點的數(shù)據(jù)；
(6)步驟(2)成功，檢查錯誤次數(shù)是否小于最大限制；
(7)是，發(fā)送路由恢復信息給仲裁節(jié)點，收到回復后，恢復路由；否，步驟(8);
(8)錯誤歸零，回步驟(1)。所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點工作過程中的仲裁節(jié)點工作流程如下，
(1)接收網(wǎng)關節(jié)點的通信請求，檢查網(wǎng)關節(jié)點的運行情況；
(2)有異常網(wǎng)關節(jié)點，獲取故障網(wǎng)關節(jié)點信息，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲圖與算法獲取中繼網(wǎng)關節(jié)占.
(3)向中繼網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送中繼參數(shù)，包括發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與 故障網(wǎng)關節(jié)點標識；
(4)在進行以上三步的同時，仲裁節(jié)點還負責接收故障網(wǎng)關發(fā)送來的路由恢復請求；
(5)接到路由恢復請求后，仲裁節(jié)點通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，取消中繼；
(6)仲裁節(jié)點通知網(wǎng)關節(jié)點恢復正常服務。本發(fā)明中的中繼算法采用了基本的星型網(wǎng)絡為基本拓撲，解決了星型拓撲中心節(jié) 點故障，整個網(wǎng)絡無法通信的的問題。在整個中繼過程中，在網(wǎng)絡中占大多數(shù)的普通節(jié)點沒 有參與所有中繼組網(wǎng)的過程，這樣普通節(jié)點只需要關注自己的應用，不需要關注組網(wǎng)這一 繁瑣的過程。所有過程由網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點完成。減少了普通節(jié)點參加中繼決策帶來的 信道占用時間，減小了占空比和數(shù)據(jù)碰撞率，提高了無線信道可復用性。


圖1為本發(fā)明基本的單仲裁組網(wǎng)方式示意圖2為本發(fā)明云仲裁的方式示意圖3為本發(fā)明為故障后的網(wǎng)絡結構示意圖4為網(wǎng)關節(jié)點-仲裁節(jié)點工作過程中的網(wǎng)關節(jié)點工作流程圖5為網(wǎng)關節(jié)點-仲裁節(jié)點工作過程中的仲裁節(jié)點工作流程圖中，1、普通節(jié)點；2、網(wǎng)關節(jié)點；3、仲裁節(jié)點。
具體實施方式
一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，所述無線網(wǎng)絡中包括網(wǎng)關節(jié)點2和 普通節(jié)點1，所述網(wǎng)關節(jié)點2與中繼仲裁節(jié)點3相連接；網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個節(jié)點在網(wǎng)絡中都 具有唯一的標識，多個普通節(jié)點1和一個網(wǎng)關節(jié)點2對應組成一個獨立無線短距網(wǎng)絡，在無 故障的情況下由各個網(wǎng)關節(jié)點2組成的網(wǎng)絡相互之間隔離不進行通信；網(wǎng)關節(jié)點2收到普 通節(jié)點1發(fā)送來的信息，通過普通節(jié)點1的標識判斷是否是本節(jié)點下屬的節(jié)點，如果是為其 提供服；普通節(jié)點1通過接收到的信息中的標識判斷是否是節(jié)點本身的標識如果是處理信 息；所述仲裁節(jié)點3中存有網(wǎng)絡拓撲圖，用于確定網(wǎng)關節(jié)點2以及下屬的普通節(jié)點1的關 系；網(wǎng)關節(jié)點2通過心跳與仲裁節(jié)點3通信，如果網(wǎng)關節(jié)點2出現(xiàn)無法通信的情況，仲裁節(jié) 點3將通過拓撲圖選擇符合條件的網(wǎng)關節(jié)點，接替出現(xiàn)故障的網(wǎng)關節(jié)點2，如圖3所示。如圖1所示一種基本的單仲裁組網(wǎng)方式，普通節(jié)點1通過網(wǎng)關節(jié)點2連接到外部 的廣域網(wǎng)絡或者其他通信網(wǎng)絡。中繼仲裁節(jié)點3通過有線或者無線方式與網(wǎng)關節(jié)點2進行 連接。如圖2所示為云仲裁的方式。在無線短距網(wǎng)絡較多時，可以采用云仲裁方式部署 的方法，多個仲裁節(jié)點3部署在云端，為不同的網(wǎng)絡服務。在實施時在仲裁節(jié)點中配置網(wǎng)絡的拓撲圖，網(wǎng)關節(jié)點利用本身具備的標識從仲裁 節(jié)點獲取下屬普通節(jié)點的標識列表。普通節(jié)點上電即可運行。網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點的基本工作流程是
1)正常的網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信；
2)如果網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點的通信超時，判斷網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)問題；
3)仲裁節(jié)點檢查網(wǎng)絡拓撲圖結合算法，查找與故障網(wǎng)關情況匹配的正常網(wǎng)關節(jié)點；
4)仲裁節(jié)點選定正常網(wǎng)關節(jié)點接替故障網(wǎng)關節(jié)點，作為故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點的 中繼網(wǎng)關節(jié)點，發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與故障網(wǎng)關節(jié)點標識至中繼網(wǎng)關 節(jié)點；
5)如果仲裁節(jié)點收到故障網(wǎng)關節(jié)點的恢復請求，通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，關閉中繼，故障網(wǎng) 關節(jié)點恢復服務。圖4為網(wǎng)關節(jié)點_仲裁節(jié)點工作過程中的網(wǎng)關節(jié)點工作流程
1)網(wǎng)關節(jié)點自檢，如果自檢沒有問題，網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信，如果自檢失敗不發(fā)送 心跳，自檢超過規(guī)定次數(shù)，停止對下屬普通節(jié)點的服務；
2)網(wǎng)關節(jié)點利用與仲裁節(jié)點通信；
3)如果通信失敗，記錄錯誤數(shù)量；
4)錯誤數(shù)量超過限制，如果沒超過返回第一步；
5)超過限制數(shù)量停止接收/發(fā)送普通節(jié)點的數(shù)據(jù)；
6)第二步成功，檢查錯誤次數(shù)是否小于最大限制；
7)是，發(fā)送路由恢復信息給仲裁節(jié)點，收到回復后，恢復路由；否，進入第八步；
8)錯誤歸零，回第一步。圖5為網(wǎng)關節(jié)點_仲裁節(jié)點工作過程中的仲裁節(jié)點工作流程
1)接收網(wǎng)關節(jié)點的通信請求，檢查網(wǎng)關節(jié)點的運行情況；
2)有異常網(wǎng)關節(jié)點，獲取故障網(wǎng)關節(jié)點信息，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲圖與算法獲取中繼網(wǎng)關節(jié)3)向中繼網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送中繼參數(shù)，包括發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與故 障網(wǎng)關節(jié)點標識；
4)在進行以上三步的同時，仲裁節(jié)點還負責接收故障網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送來的路由恢復請
求；
5)接到路由恢復請求后，仲裁節(jié)點通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，取消中繼；
6)仲裁節(jié)點通知網(wǎng)關節(jié)點恢復正常服務。圖3為故障后的網(wǎng)絡結構圖。在中繼網(wǎng)關節(jié)點開始工作后，中繼網(wǎng)關節(jié)點具有本身以及下屬普通節(jié)點的標識記 錄與故障網(wǎng)關的標識以及普通節(jié)點的標識記錄。中繼網(wǎng)關節(jié)點完全替代故障網(wǎng)關進行工 作。
權利要求
1.一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述無線網(wǎng)絡中包括網(wǎng)關節(jié)點和普通節(jié)點，所述網(wǎng)關節(jié)點與中繼仲裁節(jié)點相連接；網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個節(jié)點在網(wǎng)絡中都具有唯一的標識，多個普通節(jié)點和一個網(wǎng)關節(jié)點對應組成一個獨立無線短距網(wǎng)絡，在無故障的情況下由各個網(wǎng)關節(jié)點組成的網(wǎng)絡相互之間隔離不進行通信；網(wǎng)關節(jié)點收到普通節(jié)點發(fā)送來的信息，通過普通節(jié)點的標識判斷是否是本節(jié)點下屬的節(jié)點，如果是為其提供服；普通節(jié)點通過接收到的信息中的標識判斷是否是節(jié)點本身的標識，如果是處理信息；所述仲裁節(jié)點中存有網(wǎng)絡拓撲圖，用于確定網(wǎng)關節(jié)點以及下屬的普通節(jié)點的關系以及網(wǎng)關節(jié)點之間的關系；網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信，如果網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)無法通信的情況，仲裁節(jié)點將通過算法選擇符合條件的網(wǎng)關節(jié)點，接替出現(xiàn)故障的網(wǎng)關節(jié)點。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述仲裁節(jié)點設置在網(wǎng)關節(jié)點可以訪問到的網(wǎng)絡中，包括需要通過網(wǎng)關節(jié)點訪問的目的網(wǎng)絡；可以同時對多個網(wǎng)關節(jié)點做出仲裁。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點之間的工作流程如下， (O正常的網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信； (2)如果網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點的通信超時，判斷網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)故障； (3)仲裁節(jié)點檢查網(wǎng)絡拓撲圖結合算法，查找可以接替故障網(wǎng)關的正常網(wǎng)關節(jié)點； (4)仲裁節(jié)點選定正常網(wǎng)關節(jié)點接替故障網(wǎng)關節(jié)點，作為故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點的中繼網(wǎng)關節(jié)點，發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與故障網(wǎng)關節(jié)點標識至中繼網(wǎng)關節(jié)點； (5)如果仲裁節(jié)點收到故障網(wǎng)關節(jié)點的恢復請求，通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，關閉中繼，故障網(wǎng)關節(jié)點恢復服務。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點工作過程中的網(wǎng)關節(jié)點工作流程如下， (O網(wǎng)關節(jié)點自檢，如果自檢沒有問題，網(wǎng)關節(jié)點將與仲裁節(jié)點通信，如果自檢失敗不通信，自檢超過規(guī)定次數(shù)，停止對下屬普通節(jié)點的服務； (2)網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信； (3)如果通信失敗，記錄錯誤數(shù)量； (4)判斷錯誤數(shù)量是否超過限制，如果沒超過返回步驟(I); (5)超過限制數(shù)量停止接收/發(fā)送普通節(jié)點的數(shù)據(jù)； (6)步驟(2)成功，檢查錯誤次數(shù)是否小于最大限制； (7)是，發(fā)送路由恢復信息給仲裁節(jié)點，收到回復后，恢復路由；否，步驟(8) (8)錯誤歸零，回步驟(I)。
5.根據(jù)權利要求3所述的一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，其特征在于所述網(wǎng)關節(jié)點和仲裁節(jié)點工作過程中的仲裁節(jié)點工作流程如下， (1)接收網(wǎng)關節(jié)點的檢測信號，檢查網(wǎng)關節(jié)點的運行情況； (2)有異常網(wǎng)關節(jié)點，獲取故障網(wǎng)關節(jié)點信息，根據(jù)網(wǎng)絡拓撲圖與組織算法獲取中繼網(wǎng)關節(jié)點； (3)向中繼網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送中繼參數(shù)，包括發(fā)送故障網(wǎng)關節(jié)點下屬普通節(jié)點標識列表與故障網(wǎng)關節(jié)點標識； (4)在進行以上三步的同時，仲裁節(jié)點還負責接收故障網(wǎng)關發(fā)送來的路由恢復請求； (5)接到故障網(wǎng)關的路由恢復請求后，仲裁節(jié)點通知中繼網(wǎng)關節(jié)點，取消中繼； (6)仲裁節(jié)點通知故障網(wǎng)關節(jié)點恢復正常服務。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種以無線網(wǎng)絡為基礎基于網(wǎng)關的中繼方法，無線網(wǎng)絡中的網(wǎng)關節(jié)點與中繼仲裁節(jié)點相連接；多個普通節(jié)點和一個網(wǎng)關節(jié)點對應組成一個獨立無線短距網(wǎng)絡，在無故障的情況下普通節(jié)點僅與本節(jié)點相應網(wǎng)關節(jié)點通信；網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點通信，如果網(wǎng)關節(jié)點出現(xiàn)無法通信的情況，仲裁節(jié)點將通過算法選擇符合條件的網(wǎng)關節(jié)點，接替出現(xiàn)故障的網(wǎng)關節(jié)點，大大提高了無線信道的可靠傳遞性。在整個中繼過程中，普通節(jié)點只關注自己的應用沒有參與中繼組網(wǎng)，不需關注這一繁瑣的過程。所有過程由網(wǎng)關節(jié)點與仲裁節(jié)點完成。減少了參與方，簡化了流程；減少了普通節(jié)點參加中繼決策帶來的信道占用時間，減小了占空比和數(shù)據(jù)碰撞率，提高了無線信道可復用性。
文檔編號H04W16/26GK102665227SQ201210105860
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權日2012年4月12日
發(fā)明者王文升, 陳建新 申請人:江蘇運贏物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司