專利名稱：一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法
技術領域：
本發明涉及一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法。
背景技術：
在無線短距通信的應用中源節點與目標節點之間經常會因為一些原因出現通信 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。目前主要通過組網的方式來解決這個中繼問題。通常采用星型或者網狀拓撲組 網，通過網絡中的其他節點來實現中繼。星型拓撲存在中心節點一旦出現問題，中繼策略將會失效。網狀拓撲組網慢，網內 節點不宜太多。在目前無線短距網絡應用越來越復雜，在應用中信息需要通過具有網關性質的目 標節點傳輸到其他的網絡中去，需要網關目標節點具有多向轉發、能夠提供有線與無線多 種網絡連接的功能。那么作為中繼的網關節點對外通信的可用性與節點自身的可用性就成 了一個問題。在網關節點出現問題的情況下，如何在不改變普通通信節點原有功能，只改變 網關節點的路由信息就可以做到動態路由決策，這是目前無線短距網絡中都沒有解決的問 題。
發明內容
本發明目的在于針對現有技術的缺陷提供一種以無線網絡為基礎基于網關的中 繼方法。本發明為實現上述目的，采用如下技術方案
一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述無線網絡中包括網關 節點和普通節點，所述網關節點與中繼仲裁節點相連接；網絡系統中的各個節點在網絡中 都具有唯一的標識，多個普通節點和一個網關節點對應組成一個獨立無線短距網絡，在無 故障的情況下由各個網關節點組成的網絡相互之間隔離不進行通信；網關節點收到普通節 點發送來的信息，通過普通節點的標識判斷是否是本節點下屬的節點，如果是為其提供服； 普通節點通過接收到的信息中的標識判斷是否是節點本身的標識，如果是處理信息；所述 仲裁節點中存有網絡拓撲圖，用于確定網關節點以及下屬的普通節點的關系以及網關節點 之間的關系；網關節點與仲裁節點通信，如果網關節點出現無法通信的情況，仲裁節點將通 過組織算法選擇符合條件的網關節點，接替出現故障的網關節點。其進一步特征在于所述仲裁節點設置在網關節點可以訪問到的網絡中，包括需 要通過網關節點訪問的目的網絡；可以同時對多個網關節點做出仲裁。所述網關節點和仲裁節點之間的工作流程如下，
(O正常的網關節點與仲裁節點通信；
(2)如果網關節點與仲裁節點的通信超時，判斷網關節點出現問題；
(3)仲裁節點檢查網絡拓撲圖結合算法，查找與故障網關情況匹配的正常網關節點；(4)仲裁節點選定正常網關節點接替故障網關節點，作為故障網關節點下屬普通節點 的中繼網關節點，發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與故障網關節點標識至中繼網 關節點；
(5)如果仲裁節點收到故障網關節點的恢復請求，通知中繼網關節點，關閉中繼，故障 網關節點恢復服務。所述網關節點和仲裁節點工作過程中的網關節點工作流程如下，
(1)網關節點自檢，如果自檢沒有問題，網關節點與仲裁節點通信，，如果自檢失敗不發 送心跳，自檢超過規定次數，停止對下屬普通節點的服務；
(2)網關節點利用與仲裁節點通信；
(3)如果通信失敗，記錄錯誤數量；
(4)判斷錯誤數量是否超過限制，如果沒超過返回步驟(1)；
(5)超過限制數量停止接收/發送普通節點的數據；
(6)步驟(2)成功，檢查錯誤次數是否小于最大限制；
(7)是，發送路由恢復信息給仲裁節點，收到回復后，恢復路由；否，步驟(8);
(8)錯誤歸零，回步驟(1)。所述網關節點和仲裁節點工作過程中的仲裁節點工作流程如下，
(1)接收網關節點的通信請求，檢查網關節點的運行情況；
(2)有異常網關節點，獲取故障網關節點信息，根據網絡拓撲圖與算法獲取中繼網關節占.
(3)向中繼網關節點發送中繼參數，包括發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與 故障網關節點標識；
(4)在進行以上三步的同時，仲裁節點還負責接收故障網關發送來的路由恢復請求；
(5)接到路由恢復請求后，仲裁節點通知中繼網關節點，取消中繼；
(6)仲裁節點通知網關節點恢復正常服務。本發明中的中繼算法采用了基本的星型網絡為基本拓撲，解決了星型拓撲中心節 點故障，整個網絡無法通信的的問題。在整個中繼過程中，在網絡中占大多數的普通節點沒 有參與所有中繼組網的過程，這樣普通節點只需要關注自己的應用，不需要關注組網這一 繁瑣的過程。所有過程由網關節點與仲裁節點完成。減少了普通節點參加中繼決策帶來的 信道占用時間，減小了占空比和數據碰撞率，提高了無線信道可復用性。
圖1為本發明基本的單仲裁組網方式示意圖2為本發明云仲裁的方式示意圖3為本發明為故障后的網絡結構示意圖4為網關節點-仲裁節點工作過程中的網關節點工作流程圖5為網關節點-仲裁節點工作過程中的仲裁節點工作流程圖中，1、普通節點；2、網關節點；3、仲裁節點。
具體實施方式
一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，所述無線網絡中包括網關節點2和 普通節點1，所述網關節點2與中繼仲裁節點3相連接；網絡系統中的各個節點在網絡中都 具有唯一的標識，多個普通節點1和一個網關節點2對應組成一個獨立無線短距網絡，在無 故障的情況下由各個網關節點2組成的網絡相互之間隔離不進行通信；網關節點2收到普 通節點1發送來的信息，通過普通節點1的標識判斷是否是本節點下屬的節點，如果是為其 提供服；普通節點1通過接收到的信息中的標識判斷是否是節點本身的標識如果是處理信 息；所述仲裁節點3中存有網絡拓撲圖，用于確定網關節點2以及下屬的普通節點1的關 系；網關節點2通過心跳與仲裁節點3通信，如果網關節點2出現無法通信的情況，仲裁節 點3將通過拓撲圖選擇符合條件的網關節點，接替出現故障的網關節點2，如圖3所示。如圖1所示一種基本的單仲裁組網方式，普通節點1通過網關節點2連接到外部 的廣域網絡或者其他通信網絡。中繼仲裁節點3通過有線或者無線方式與網關節點2進行 連接。如圖2所示為云仲裁的方式。在無線短距網絡較多時，可以采用云仲裁方式部署 的方法，多個仲裁節點3部署在云端，為不同的網絡服務。在實施時在仲裁節點中配置網絡的拓撲圖，網關節點利用本身具備的標識從仲裁 節點獲取下屬普通節點的標識列表。普通節點上電即可運行。網關節點與仲裁節點的基本工作流程是
1)正常的網關節點與仲裁節點通信；
2)如果網關節點與仲裁節點的通信超時，判斷網關節點出現問題；
3)仲裁節點檢查網絡拓撲圖結合算法，查找與故障網關情況匹配的正常網關節點；
4)仲裁節點選定正常網關節點接替故障網關節點，作為故障網關節點下屬普通節點的 中繼網關節點，發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與故障網關節點標識至中繼網關 節點；
5)如果仲裁節點收到故障網關節點的恢復請求，通知中繼網關節點，關閉中繼，故障網 關節點恢復服務。圖4為網關節點_仲裁節點工作過程中的網關節點工作流程
1)網關節點自檢，如果自檢沒有問題，網關節點與仲裁節點通信，如果自檢失敗不發送 心跳，自檢超過規定次數，停止對下屬普通節點的服務；
2)網關節點利用與仲裁節點通信；
3)如果通信失敗，記錄錯誤數量；
4)錯誤數量超過限制，如果沒超過返回第一步；
5)超過限制數量停止接收/發送普通節點的數據；
6)第二步成功，檢查錯誤次數是否小于最大限制；
7)是，發送路由恢復信息給仲裁節點，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為網關節點_仲裁節點工作過程中的仲裁節點工作流程
1)接收網關節點的通信請求，檢查網關節點的運行情況；
2)有異常網關節點，獲取故障網關節點信息，根據網絡拓撲圖與算法獲取中繼網關節3)向中繼網關節點發送中繼參數，包括發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與故 障網關節點標識；
4)在進行以上三步的同時，仲裁節點還負責接收故障網關節點發送來的路由恢復請
求；
5)接到路由恢復請求后，仲裁節點通知中繼網關節點，取消中繼；
6)仲裁節點通知網關節點恢復正常服務。圖3為故障后的網絡結構圖。在中繼網關節點開始工作后，中繼網關節點具有本身以及下屬普通節點的標識記 錄與故障網關的標識以及普通節點的標識記錄。中繼網關節點完全替代故障網關進行工 作。
權利要求
1.一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述無線網絡中包括網關節點和普通節點，所述網關節點與中繼仲裁節點相連接；網絡系統中的各個節點在網絡中都具有唯一的標識，多個普通節點和一個網關節點對應組成一個獨立無線短距網絡，在無故障的情況下由各個網關節點組成的網絡相互之間隔離不進行通信；網關節點收到普通節點發送來的信息，通過普通節點的標識判斷是否是本節點下屬的節點，如果是為其提供服；普通節點通過接收到的信息中的標識判斷是否是節點本身的標識，如果是處理信息；所述仲裁節點中存有網絡拓撲圖，用于確定網關節點以及下屬的普通節點的關系以及網關節點之間的關系；網關節點與仲裁節點通信，如果網關節點出現無法通信的情況，仲裁節點將通過算法選擇符合條件的網關節點，接替出現故障的網關節點。
2.根據權利要求I所述的一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述仲裁節點設置在網關節點可以訪問到的網絡中，包括需要通過網關節點訪問的目的網絡；可以同時對多個網關節點做出仲裁。
3.根據權利要求I所述的一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述網關節點和仲裁節點之間的工作流程如下， (O正常的網關節點與仲裁節點通信； (2)如果網關節點與仲裁節點的通信超時，判斷網關節點出現故障； (3)仲裁節點檢查網絡拓撲圖結合算法，查找可以接替故障網關的正常網關節點； (4)仲裁節點選定正常網關節點接替故障網關節點，作為故障網關節點下屬普通節點的中繼網關節點，發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與故障網關節點標識至中繼網關節點； (5)如果仲裁節點收到故障網關節點的恢復請求，通知中繼網關節點，關閉中繼，故障網關節點恢復服務。
4.根據權利要求3所述的一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述網關節點和仲裁節點工作過程中的網關節點工作流程如下， (O網關節點自檢，如果自檢沒有問題，網關節點將與仲裁節點通信，如果自檢失敗不通信，自檢超過規定次數，停止對下屬普通節點的服務； (2)網關節點與仲裁節點通信； (3)如果通信失敗，記錄錯誤數量； (4)判斷錯誤數量是否超過限制，如果沒超過返回步驟(I); (5)超過限制數量停止接收/發送普通節點的數據； (6)步驟(2)成功，檢查錯誤次數是否小于最大限制； (7)是，發送路由恢復信息給仲裁節點，收到回復后，恢復路由；否，步驟(8) (8)錯誤歸零，回步驟(I)。
5.根據權利要求3所述的一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，其特征在于所述網關節點和仲裁節點工作過程中的仲裁節點工作流程如下， (1)接收網關節點的檢測信號，檢查網關節點的運行情況； (2)有異常網關節點，獲取故障網關節點信息，根據網絡拓撲圖與組織算法獲取中繼網關節點； (3)向中繼網關節點發送中繼參數，包括發送故障網關節點下屬普通節點標識列表與故障網關節點標識； (4)在進行以上三步的同時，仲裁節點還負責接收故障網關發送來的路由恢復請求； (5)接到故障網關的路由恢復請求后，仲裁節點通知中繼網關節點，取消中繼； (6)仲裁節點通知故障網關節點恢復正常服務。
全文摘要
本發明公布了一種以無線網絡為基礎基于網關的中繼方法，無線網絡中的網關節點與中繼仲裁節點相連接；多個普通節點和一個網關節點對應組成一個獨立無線短距網絡，在無故障的情況下普通節點僅與本節點相應網關節點通信；網關節點與仲裁節點通信，如果網關節點出現無法通信的情況，仲裁節點將通過算法選擇符合條件的網關節點，接替出現故障的網關節點，大大提高了無線信道的可靠傳遞性。在整個中繼過程中，普通節點只關注自己的應用沒有參與中繼組網，不需關注這一繁瑣的過程。所有過程由網關節點與仲裁節點完成。減少了參與方，簡化了流程；減少了普通節點參加中繼決策帶來的信道占用時間，減小了占空比和數據碰撞率，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 優先權日2012年4月12日
發明者王文升, 陳建新 申請人:江蘇運贏物聯網產業發展有限公司