本發(fā)明涉及無線通信領域，特別是涉及一種多通道無線mesh網(wǎng)絡的節(jié)點接入方法。

背景技術：

無線mesh網(wǎng)絡不需要固定設備支持，各節(jié)點自行組網(wǎng)，通信時，由網(wǎng)絡內(nèi)用戶節(jié)點自行完成拓撲的變化、路由尋路及數(shù)據(jù)的轉發(fā)。這種組網(wǎng)方式突破了傳統(tǒng)無線蜂窩網(wǎng)的地理局限性，能夠更加快速、便捷、高效地部署，適合于一些緊急場合的通信需要。

網(wǎng)絡拓撲構建和節(jié)點接入是實現(xiàn)網(wǎng)絡組網(wǎng)和管理的基本條件之一。網(wǎng)絡的拓撲信息可以用于監(jiān)控和管理無線網(wǎng)絡的連通性，獲取路由信息，優(yōu)化路由機制。在網(wǎng)絡節(jié)點接入mesh網(wǎng)絡時，需要交互各種控制信息，比如廣播信息、用于傳輸協(xié)商好的工作信道的回復幀、確認幀等。這些控制信息會占用信道資源，當有多個網(wǎng)絡節(jié)點設備發(fā)在工作時，采用單通道會導致控制信道的利用率較低。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高控制信道利用率的多通道無線mesh網(wǎng)絡的節(jié)點接入方法。

技術方案：本發(fā)明所述的多通道無線mesh網(wǎng)絡的節(jié)點接入方法，每個網(wǎng)絡節(jié)點具有彼此獨立的主通道和感知通道，主通道的工作信道可在多個信道之間切換，感知通道的工作信道固定；待接入節(jié)點在感知通道的工作信道上監(jiān)聽廣播節(jié)點的廣播信息，待接入節(jié)點進行節(jié)點接入條件驗證，從而選擇符合條件的廣播節(jié)點進行節(jié)點接入?yún)f(xié)商，節(jié)點接入?yún)f(xié)商通過主通道的工作信道和感知通道的工作信道配合完成。

進一步，所述節(jié)點接入?yún)f(xié)商過程包括以下步驟：

s1.1：待接入節(jié)點選擇可用的工作信道作為主通道的工作信道；

s1.2：待接入節(jié)點在主通道的工作信道上發(fā)送回復幀，然后將工作頻段切換至廣播信息中的工作信道；

s1.3：廣播節(jié)點在感知通道的工作信道上接收到回復幀后，將待接入節(jié)點添加進自己的鄰居信息表中，并更新路由信息，然后切換至主通道的工作信道上發(fā)送確認幀；

s1.4：待接入節(jié)點在主通道的工作信道上接收到確認幀后，將廣播節(jié)點添加進自己的鄰居信息表中，并更新路由信息。

進一步，所述步驟s1.4中，如果待接入節(jié)點等待了預設時間仍未收到確認幀，則返回步驟s1.2；如果發(fā)送回復幀的次數(shù)達到預設次數(shù)，則返回步驟s1.1。這樣能夠提高效率，避免陷入無限等待中。

進一步，所述預設時間為鄰居節(jié)點之間的最大往返時間。

進一步，所述節(jié)點接入條件驗證過程包括以下步驟：

s2.1：待接入節(jié)點對在感知通道監(jiān)聽到的廣播信息進行解析；

s2.2：待接入節(jié)點結合自身屬性和解析的廣播信息進行判斷：選擇符合接入條件的廣播節(jié)點進行節(jié)點接入?yún)f(xié)商。

進一步，所述接入條件包括以下幾點：

1)廣播節(jié)點不在待接入節(jié)點的鄰居信息表中；

2)待接入節(jié)點的鄰居節(jié)點數(shù)小于最大鄰居節(jié)點數(shù)；

3)廣播節(jié)點的鄰居節(jié)點數(shù)小于最大鄰居節(jié)點數(shù)；

4)廣播節(jié)點和待接入節(jié)點處于同一個mesh網(wǎng)絡內(nèi)；

5)廣播節(jié)點和待接入節(jié)點均有可用的信道。

進一步，所述步驟s2.2中，待接入節(jié)點的自身屬性包括mesh網(wǎng)絡號、可用信道號和鄰居節(jié)點數(shù)。

進一步，所述廣播信息包括源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、mesh網(wǎng)絡號、可用信道號和鄰居節(jié)點數(shù)。

進一步，所述回復幀包括待接入節(jié)點選擇的主通道的工作信道號、源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址和mesh網(wǎng)絡號。

進一步，所述確認幀包括源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址和mesh網(wǎng)絡號

有益效果：本發(fā)明方法中的每個網(wǎng)絡節(jié)點都具有彼此獨立的主通道和感知通道，這樣將接收控制信息的通道和收發(fā)數(shù)據(jù)信息的通道獨立開來，在無線mesh網(wǎng)絡拓撲變化或者多個節(jié)點進行通信時，網(wǎng)絡節(jié)點在進行數(shù)據(jù)收發(fā)的同時可以接收其他網(wǎng)絡節(jié)點的控制信息，提高了控制信道的利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施方式中的無線mesh網(wǎng)絡的拓撲結構圖；

圖2為本發(fā)明具體實施方式的方法流程圖；

圖3為本發(fā)明具體實施方式中的節(jié)點接入條件驗證過程的流程圖；

圖4為本發(fā)明具體實施方式的帶有超時重傳機制的節(jié)點接入?yún)f(xié)商過程的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案作進一步的介紹。

本具體實施方式針對的是如圖1所示的無線mesh網(wǎng)絡，其中，兩個節(jié)點之間通過實線連接表示這兩個節(jié)點之間保持連通狀態(tài)，相鄰網(wǎng)絡節(jié)點之間可以直接進行通信，非相鄰網(wǎng)絡節(jié)點之間不能直接進行通信；兩個節(jié)點之間通過虛線連接表示這兩個節(jié)點之間尚未連通。同一無線mesh網(wǎng)絡的無線信號覆蓋范圍內(nèi)的網(wǎng)絡節(jié)點稱為相鄰網(wǎng)絡節(jié)點。同一個無線mesh網(wǎng)絡內(nèi)的網(wǎng)絡節(jié)點有同一個網(wǎng)絡號，虛線框表示無線mesh網(wǎng)絡的分界線。從圖1中可知，節(jié)點a的相鄰網(wǎng)絡節(jié)點有節(jié)點b、節(jié)點c和節(jié)點g，其中，節(jié)點a與節(jié)點c已連接，節(jié)點a與節(jié)點b、節(jié)點g均未連接。節(jié)點a、b、c、d、e、f和g處于同一個無線mesh網(wǎng)絡中，節(jié)點h處于另一個無線mesh網(wǎng)絡中。

本具體實施方式公開了一種多通道無線mesh網(wǎng)絡的節(jié)點接入方法，包括網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)、節(jié)點接入條件驗證和節(jié)點接入?yún)f(xié)商這三個階段，如圖2所示。每個網(wǎng)絡節(jié)點具有彼此獨立的主通道和感知通道。感知通道只能接收信息，不能發(fā)送信息，且感知通道的工作信道固定，本具體實施方式中將感知信道的工作信道稱為控制信道，也即fc信道。主通道既可以發(fā)送信息，也可以接收信息，工作在半雙工模式下，且主通道的工作信道可在多個信道之間切換，也包括fc信道。

下面以節(jié)點b、g和h接入網(wǎng)絡為例，對本具體實施方式的技術方案作進一步的介紹。

首先是網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)過程，即：節(jié)點b在fc信道上監(jiān)聽到了節(jié)點a的廣播幀。

其次是節(jié)點接入條件驗證過程，如圖3所示，包括以下步驟：

s2.1：節(jié)點b初始啟動運行后，在fc信道上接收到節(jié)點a發(fā)出的廣播幀，并對節(jié)點a的廣播幀進行解析；

s2.2：節(jié)點b結合自身屬性和解析的廣播信息判斷節(jié)點b是否滿足接入條件，判斷過程如下：

1)節(jié)點a不在節(jié)點b的鄰居信息表中；

2)節(jié)點b的鄰居節(jié)點數(shù)小于最大鄰居節(jié)點數(shù)；

3)節(jié)點a的鄰居節(jié)點數(shù)小于最大鄰居節(jié)點數(shù)；

4)節(jié)點a和節(jié)點b處于同一個mesh網(wǎng)絡內(nèi)；

5)節(jié)點a和節(jié)點b均有可用的信道。

判斷的結果是節(jié)點b滿足接入條件，可以繼續(xù)進行節(jié)點接入?yún)f(xié)商。

步驟s2.2中，節(jié)點b的自身屬性包括mesh網(wǎng)絡號、可用信道號和鄰居節(jié)點數(shù)。廣播幀包括節(jié)點a的源節(jié)點地址、目的節(jié)點地址、mesh網(wǎng)絡號、可用信道號和鄰居節(jié)點數(shù)。

如圖4所示，節(jié)點接入?yún)f(xié)商過程包括以下步驟：

s1.1：節(jié)點b選擇可用的工作信道作為主通道的工作信道；

s1.2：節(jié)點b在fc信道上發(fā)送回復幀，然后將工作頻段切換至廣播幀中的工作信道；

s1.3：節(jié)點a在fc信道上接收到回復幀后，將節(jié)點b添加進自己的鄰居信息表中，并更新路由信息，然后切換至主通道的工作信道上發(fā)送確認幀；

s1.4：節(jié)點b在主通道的工作信道上接收到確認幀后，將節(jié)點a添加進自己的鄰居信息表中，并更新路由信息。

步驟s1.4中，如果節(jié)點b等待了預設時間仍未收到確認幀，則返回步驟s1.2；如果發(fā)送回復幀的次數(shù)達到預設次數(shù)，則返回步驟s1.1。

預設時間為鄰居節(jié)點之間的最大往返時間。

如果節(jié)點a在廣播幀發(fā)出后，接收到節(jié)點b的回復幀，則表明節(jié)點a和b已經(jīng)開始進入接入?yún)f(xié)商過程，隨后節(jié)點a又收到了節(jié)點b的廣播幀，則節(jié)點a不會向節(jié)點b發(fā)送回復幀，只需向節(jié)點b發(fā)送確認幀。

完成節(jié)點接入?yún)f(xié)商過程后，節(jié)點b周期性廣播更新后的鄰居信息表和路由信息。這樣就完成了節(jié)點b接入到無線mesh網(wǎng)絡的整個過程。

同理可以完成節(jié)點g的接入。如果節(jié)點g依次監(jiān)聽到節(jié)點e、d和c的廣播幀，且節(jié)點e、d和c均符合接入條件，那么節(jié)點g按照節(jié)點e、d和c的順序依次發(fā)送回復幀。

節(jié)點h監(jiān)聽到節(jié)點e的廣播幀，但發(fā)現(xiàn)節(jié)點h與節(jié)點e處于不同的無線mesh網(wǎng)絡中，因此，節(jié)點h暫不接入網(wǎng)絡。