无线网格内实现无线设备间智能组网的方法

专利名称：无线网格内实现无线设备间智能组网的方法
技术领域：
本发明涉及无线网络技术，更确切地说是涉及一种在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法。
本发明所称的无线网格是由一组无线设备及其发布的服务组合构成的逻辑实体，在网格内部多个无线设备和服务协调工作，对外表现出一致的行为。用户可以对整个逻辑网格进行访问，无需关心某个设备或者某个服务的细节。无线网格中的无线设备是指具有无线射频发射和接收功能的设备，它具有一个中央处理器负责处理无线设备的用户操作，响应其它无线设备的接入请求。高端的无线设备还可能具有信息显示功能和连接其它外设的能力。比如，手机、带有无线网卡和其它无线接入装置的电脑、带有无线功能的PDA等。无线网格中的服务是指设备可以根据自身的功能发布逻辑功能，共享给其它设备使用。用户可以选择并使用设备发布的服务，和查询其它设备提供的服务。
背景技术：
随着无线标准的陆续制定和不断完善，各种无线终端设备也越来越普及，这些设备随着通信基础设施的建设，已经广泛的架设在酒店、机场、学校等公共场所，为越来越多的用户提供随时随地的无线服务。各种无线标准，比如3G、蓝牙、802.11等也在不断的修订和完善，以满足用户多种多样的应用需求。
所有无线设备在进行数据传输时，都是用无线射频的方式发射无线信号。不同标准之间的区别主要在于所使用的无线射频频段、数据的调制方式和处理方式。对于无线射频的标准，国标、ITU和IEEE等标准化组织已经进行了详细的定义，因此对于符合某个无线射频标准的无线设备来说，设备间最大的区别就是数据处理方式和无线信号强度的不同。比如一般手机的发射功率小于100mW，蓝牙设备的发射功率小于10mW。
在无线设备之间进行数据传输时，通常需要使用专用设备进行网络互连接。一般的实现方案是使用无线基站、无线网关或无线网桥拓展网络的功能。无线设备间通过无线基站实现互通，如果要实现无线设备在某个区域中的漫游，必须在该区域内事先架设相当数量的无线基站。无线覆盖范围与基站的位置和发射功率有关。目前这样的实现方案已广泛应用在企业、大厦和机场等场所。如手机与其它无线设备连接的解决方案，就是利用一个专有设备作为基站，由基站作为数据中转的中心，所有需要互联互通的无线设备必须先联入此基站，然后由此基站进行数据转发(该基站是一种特殊的无线设备，一般安置在固定的场所，基基本功能是实现普通无线设备间的数据转发，此外还可以完成数据传输加密、安全性认证、无线信道分配、无线设备漫游等功能。但是由无线特性决定，每个基站只能支持有限数目的无线设备，由基站的发射功率决定它的覆盖控制范围)。
但是对于会议室、家庭、开放性公共场所这样的环境，则不便于实施这样的方案，因为出于成本方面的考虑，不能为此而在该区域内广泛架设基站。由于无线设备发射功率有限，只能覆盖有限的区域，如当用户需要在某个特殊的地点召开一次临时会议，会议的各个成员间需要进行无线数据传输时，没有基站则无法保证无线设备间的互通。另外，虽然两个无线设备近在咫尺，但是由于两个无线设备间无法直接通讯，必须通过基站中转，这也造成了资源的浪费。
还有，目前的基站大多采用分频的方式管理无线链路，每个基站承载的用户数量有限，基站承担了数据传输、安全认证、信道分配等诸多工作，在峰值用户数目远远大于基站能力的情况下，会造成频繁掉线、干扰严重等问题，使服务质量下降，而盲目提升基站的容量既不现实，也会造成大量资源的浪费。
某些高端无线设备由于提供有设备间的连接功能，可以解决互联互通问题；无线设备在彼此距离较近时，也可以进行简单的数据传输工作。但是这种实现方式一般都是点对点的，很难实现一个设备和多个设备间的同时通讯。此外，用这种点对点方式构建的网络还难于实现动态扩展，如用户只能手动连接另外一台无线设备，并要求该无线设备只能在其移动范围内工作，无法根据无线链路情况动态选择。
为了实现网络中不同设备间的通讯和实现数据的自动转发，产业界在TCP/IP底层协议的基础之上开发了RIP、IGMP之类的数据报文路由协议。但是这种协议是有使用前提的，即网络中的设备必需固定在各自位置上，网络中的若干路由器也固定在各自位置上。路由器本身一般由专有设备实现，设备知道第一站的路由器地址并直接连接路由器，路由器之间交换路由信息。设备没有频繁接入和离开网络的问题，同时某个设备也只需要一个路由器为其提供路由信息，路由器也不存在频繁的接入和离开网络的问题。路由器集中保存网络路由信息，路由器和设备之间的路由信息采用集中式管理方案，设备不提供路由信息，设备之间无法直接进行路由中转。
这样的路由机制并不适宜在构建无线设备自组织网络时运行，主要原因是无线设备发射功率有限，超出无线设备辐射覆盖范围的设备原则上是不可见的；大部分无线设备都带有很强的移动特性，导致网络拓扑结构的随时变化；无线设备之间、无线设备和其它电器设备都会产生干扰，干扰会加剧设备频繁接入与离开网络的变化；各无线设备发射功率不同，存在无线非对称性问题。
图1示意出这种无线非对称性问题。在进行无线通讯时，源设备A和目的设备B的无线信号发射功率可能不同，如源设备A的无线信号发射功率大于目的设备B的无线信号发射功率，因此造成目的设备B可以接收到源设备A发送的数据包，但是源设备A无法接收到目的设备B的反馈信号。在这种情况下，源设备A和目的设备B之间将无法直接通讯，必须在源设备和目的设备之间构建数据路由实现设备间的数据通讯。
图2进一步示意出这种无线非对称性问题。如在无线网格中存在四个无线设备A、B、C、D，其中A、B设备间可以互相发现，B、C设备间可以互相发现，C、D设备间可以互相发现，但A设备可以发现C设备，C设备却不能发现A设备，A、D设备间不能互相发现。在A设备需要和D设备进行通讯时，必须构建一条A-B-C-D的对称双向路由。此时，A-C-D的路由则不可达D设备。
此处的对称双向路由是指在一个网络内部，为了实现某两个设备之间的通讯，必须构建从一个设备到另外一个设备的路由。如果一个设备到另外一个设备与另外一个设备到此设备路由的倒序相同，则称此路由为对称双向路由。举例来说，A设备和D设备通讯，必须实现A→B→C→D的路由，反之D设备和A设备通讯，必须实现D→C→B→A的路由。
综上所述，对于大多数无线设备而言，无线设备智能组网的问题也就是如何在无线环境下自动建立和维护设备路由的问题，包括解决超出无线设备辐射覆盖范围的设备的可见性问题；无线设备频繁进入、离开网络的移动性问题；和解决各无线设备间存在的无线非对称性问题。

发明内容
本发明的目的是设计一种在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，在无线网格内部通过一种无线设备路由协议，实现无线设备之间的自动组网，即在无线环境下自动建立与维护无线设备路由。在由多个无线设备构成的复杂网络中，通过本发明的方法，构建设备网格(还可以参考某种优化策略)，达到设备访问效率、无线数据流量和数据响应时间等方面的性能提升。同时，当无线设备在网格内移动时，也可以根据设备位置及时更新无线设备的路由，保证在用户移动时的数据传输继续准确可靠。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，构建源设备到目的设备间的路由，其特征在于包括以下处理步骤A.无线网格内的每一个无线设备以广播方式定时发送设备探测包，设备探测包中至少包括转发表、包生存期，转发表记录转发某一消息的所有设备的IP地址，包生存期用于标记转发次数；B.无线网格内接收到该设备探测包的其它无线设备，与该设备探测包转发表中最后一跳IP地址的无线设备间进行无线对称性检测，具有无线对称性时继续执行步骤C，否则为不具有无线对称性，丢弃该设备探测包；C.检查该设备探测包中的转发表，在转发表不为空、且直接可达表中存在该设备信息时，丢弃该接收的设备探测包，在转发表不为空、但直接可达表中不存在该设备信息时，将该设备信息记录在间接可达表中，在转发表为空时将该设备信息记录在直接可达表中；D.对直接可达表或间接可达表作过修改的无线设备，将其设备信息记录在所接收的设备探测包的转发表中，在对其转发次数没有超过设定值且没有转发过时，广播转发该设备探测包，否则丢弃该设备探测包；E.源无线设备对于存在于直接可达表中的目的设备，直接构建本设备到目的设备的路由，对于存在于其间接可达表中的目的设备，根据算法计算通路权值，并选择最大通路权值的路径构建本设备到目的设备的路由。
所述步骤B中的无线对称性检测进一步包括B1.无线网格内接收到设备探测包的其它无线设备，从该设备探测包转发表中取出最后一跳IP地址的无线设备；B2.向最后一跳IP地址的无线设备发送握手数据包；B3.接收到握手数据包的无线设备发送握手数据包进行回应；B4.判断接收到握手数据包回应的其它无线设备具有无线对称性，否则为不具有无线对称性。
所述步骤C中还包括，设备在固定时间内没有接收到直接可达表或间接可达表中相应设备的设备探测包时更新其设备信息，删除直接可达表或间接可达表中的该设备信息。但对直接可达表中的设备信息的删除间隔应小开间接可达表中设备信息的删除间隔。
所述步骤D中，在记录设备信息的同时，还包括对该探测包的生存期作减1操作；所述的转发次数没有超过设定值且没有转发过时，转发该设备探测包，进一步包括D1.判断该探测包的生存期是否为零，在包生存期为零时丢弃该接收的设备探测包，和在包生存期不为零时继续执行D2；D2.判断转发表中是否已有本设备IP地址的转发记录，有转发记录时丢弃该接收的设备探测包，无转发记录时转发所接收的设备探测包。
所述步骤E中，当目的设备不存在于直接可达表与间接可达表中、构建路由失败时，还包括源设备主动发起一个设备路由查询过程，确定目的设备可达或不可达。
所述的路由查询过程包括e1.源无线设备以广播方式发送到达目的设备的查询数据包；e2.接收到查询数据包的无线设备通过检查直接可达表和间接可达表，判断可否达到该目的设备，如果不可达则丢弃所接收的查询数据包，如果可达继续执行e3；e3.可达目的设备的其它设备向发出查询的设备回传到达目的设备权值的最大路径；e4.发出查询的设备从接收到的目的设备权值的路径反馈中取其中最大权值路径，构建路由。
所述步骤E中，还包括在设备的直接可达表或间接可达表发生更新时，触发所构建的设备路由的维护过程，包括对从直接可达表转到间接可达表的设备增加一条路由；对离开间接可达表的设备作相应的路由删除操作；在通路权值接近零或远小于最大权值路径时，删除原路由、再重新选择最大权值路由并进行路由重构。
无线网络内的无线设备，通过定时发送设备探测包和处理所接收的设备探测包，自动构建并维护设备中的直接可达表与间接可达表，该直接可达表与间接可达表描述了构建网格时所有无线设备的设备可达情况，无线设备根据直接可达表与间接可达表构建本设备到其它设备间的路由，也即实现了无线网格内无线设备间的智能组网。
采用本发明的方法构建无线网格，在没有无线网关设备和无线网桥的前提下，可将一般无线设备间的工作范围从几米至几十米(如30米左右)拓展到一个较大的区域(如一个办公区域)。同时可以根据网格状况自动构建路由，并根据设备的网络占用率、无线信号强度自动判定最优的设备间数据路由。从而保证无线设备之间构建的数据通路在整体上是最优的，保证了整个无线网格的数据通讯效率，使用户可以方便的访问整个网格内部的所有无线设备。


图1是无线设备间的无线非对称性示意性说明之1；图2是无线设备间的无线非对称性示意性说明之2；图3是无线设备加入网格时，网格内无线设备对其设备探测包的处理过程框图；图4是设备构建数据路由过程框图；图5是在构建数据路由失败后的由一个无线设备主动发起和另外一个设备的路由请求的过程框图；图6是笔记本电脑在无基站的对等场景下互相中转数据的设备间交互过程示意图；图7是由多个无线设备抽象为网状结构示意图。
具体实施例方式
无线设备由于受发射功率的限制，因此无线设备间经常无法直接通讯。此时为了实现无线网格内任意无线设备间的数据通讯，在两个设备之间不能直接通讯时，可以通过由其它无线设备构建的路由实现这两个设备间的数据通讯。
此时所有的无线设备构成一个网状结构，在直接联通的子网内，可以通过所有无线设备进行数据路由，建立一条从源设备到目的设备的路由，实现数据通讯。此时，可以对每个无线设备进行抽象，从而转换为网状图，如图7所示。构建任意无线设备间路由的问题就转换为找到权值网络中任意两设备间的最短路径的问题。设备之间权值采用无线信号强度、无线带宽占用率、无线数据接收间隔等指标进行加权计算。
在路由上任何一个设备失效之后，其它网格设备能够监测到该设备失效，并更新自己的数据路由，根据新的数据路由建立新的数据通路，保持无线数据的继续通讯。在无线设备之间构造了有效的数据路由之后，任何网络应用就可以利用协议程序构造数据通路，此协议程序会自动维护无线设备之间的数据通路。
本发明方案中，设备路由建立的基础信息来源于设备上的直接可达表和间接可达表，这两个数据结构是由设备探测包维护的，也可以说，对设备探测包的处理是整个自动组网方案的核心。
设备探测包是网格中每个无线设备以广播方式定时发出的网络数据包，每个无线设备都将定时发送设备探测包。设备探测包中至少包含包生存期，转发表(消息转发过程中各转发设备的IP地址列表)，和设备的基本信息(如载频、设备名字、信号发送强度等参数)。
其中的包生存期是用于记录数据包的转发次数的，它是一个大于零的数字，在无线设备转发某一数据包时，此数字自动减1，当其为零时，接收到此数据包的无线设备将丢弃所接收的数据包，因为属于多重转发砂不再进行转发。
其中的IP地址用于表示网格设备，是通用的表示方式，每个IP地址为一个32位的数字。在本发明中，采用四字节表示，每个字节范围为0-255。对于设备所包含的有效IP地址是从0.0.0.1到223.255.255.255。
每个无线设备中还建有直接可达表和间接可达表，列入直接可达表中的设备是指源设备可以直接访问到的设备，设备间通讯无须建立任何数据路由。列入间接可达表中的设备是指源设备不可以直接访问到的设备，设备间通讯至少需要进行一次数据路由。
上述的数据路由是指一种数据通讯的方法，不同IP地址由掩码区分成为不同的网段，不同网段之间无法进行直接的数据通讯，此时实现通讯必须通过中间转发。需要在不同设备间，构建源设备到目的设备的下一跳IP地址，由此地址代表的设备实现数据转发并到达目的设备。
无线设备间构建路由包括路由建立、路由更新(维护)和路由删除三个部分。在新设备加入无线网格时需要搜集其它设备的基本信息，构建网格内部每个设备上的直接可达表和间接可达表；设备根据直接可达表和间接可达表更改路由信息；无线设备根据路由信息，构建本设备到达其它设备的路由。无线设备构建了自己到达其它设备的路由之后，进入路由维护状态，每个无线设备定时广播自己的包含路由信息的设备探测包，供其它设备维护此设备的路由信息。在某个设备发现自己无法接收到某个设备的设备探测包时，该设备自动删除相关的设备路由。如果设备发现了一个自身路由信息中不存在的设备访问请求时，设备会在网格内部主动开始路由创建过程，请求建立到达目的设备的路由。
设备探测包的发送时间间隔由设备在无线网格中的位置决定。如果设备处于无线网格的中心，由于需要转发大量其它设备的设备探测包，其发送设备探测包的发送时间间隔应比较长，如果设备处于无线网格的边缘区域，可能仅转发少量的其它设备的设备探测包，其发送设备探测包的发送时间间隔应比较短。换句话说，设备发送设备探测包的发送时间间隔与设备上直接可达表中的设备数成正比，直接可达表中的设备数目越多，则时间间隔越长。反之则越短。
图3示出无线设备A加入无线网格时，无线网格中的其它设备处理无线设备A的设备探测包的过程。
步骤301，无线设备A将其设备探测包中的数据转发表和包生存期(字段)设置为缺省值(数据转发表为空，包生存期为一个大于零的数)；
步骤302，无线设备A以广播方式发送设备探测包；步骤303，其它设备接收到无线设备A的设备探测包；步骤304，接收到无线设备A的设备探测包的其它设备，从该探测包中取出最近一次转发的设备，即地址列表中最后一跳IP地址；步骤305，接收到无线设备A的设备探测包的其它设备，向该最近一次转发的无线设备发送设备握手数据包，该握手数据包是一种无线设备间发送的简单数据包，可以不包含任何内容，收到该握手数据包的设备也必须发送设备握手数据包以作为回应；步骤306，接收到该握手数据包的最近一次转发设备向发出握手数据包的无线设备回应握手数据包；步骤307，接收到无线设备A的设备探测包的其它设备，判断是否收到握手数据包回应，收到回应则继续执行步骤308，否则执行步骤323，丢弃无线设备A的设备探测包。
步骤304至307，用于检测无线非对称性，即接收到A设备的设备探测包的无线设备，从该探测包的转发表中取出最后一跳的IP地址，通过向该IP地址的无线设备发送握手数据包和接收握手数据包响应来检测，有握手数据包响应的则为具有无线对称性，否则为具有无线非对称性。
步骤308，其它设备检查无线设备A的设备探测包中的数据转发表；步骤309，通过检查数据转发表是否为空判断A设备的设备探测包是否经过转发，未经转发(是空)执行步骤306，经过转发(不空)执行步骤310；步骤310，其它设备将A设备(IP地址)记录在自身的直接可达表中；步骤311，其它设备修改A设备探测包的数据转发表及包生存期，修改转发表就是将自身的IP地址加入A设备探测包的转发表中(地址列表)和将包生存期减1；步骤312、313、314，其它设备判断设备A的设备探测包生存期是否为0，为0时说明A设备的设备探测包已转发多次并超过了预定的次数(包生存期)，该A设备应为不可达，执行步骤323，将接收的A设备的设备探测包丢弃，否则执行步骤313，通过检查转发表中所含的本设备IP地址进一步判断本设备是否转发过A设备的设备探测包，转发过了(如本设备的IP地址被记录了两次时)则执行步骤323，将A设备的设备探测包丢弃，否则执行步骤314，以广播方式转发A设备的设备探测包。
步骤321、322，步骤309中，其它设备检查转发包不为空，判断已经转发过A设备的设备探测包时，则判断A设备是否存在于直接可达表中，存在于直接可达表中则执行步骤323，将接收的A设备的设备探测包丢弃，不存在于直接可达表中则执行步骤322，将A设备(IP地址)记录在间接可达表中，并继续执行步骤311。
每个网格内的无线设备都定时地发送设备探测包，每个接收到其它设备探测包的设备都会据此修改自己的直接可达表和间接可达表，该处理过程，为构建网格内设备路由作好了准备。
可以通过固定时间方式对直接可达表和间接可达表进行更新，在一个固定时间内，如若干个发送设备探测包的时间间隔，没有任何设备探测包更新直接可达表或间接可达表中记载的设备IP地址时，则将其从直接可达表或间接可达表中删除。但是对直接可达表中的设备信息的删除间隔应小于间接可达表中设备信息的删除间隔。
通过处理设备探测包，无线设备可以通过数据包的转发次数确定其它全网设备是否直接可达，以及可达的通路情况。也就是说，如果无线设备收到其它设备发送的设备探测包，且检测的转发表为一条对称路由(满足无线对称性)，则这两个设备之间可达。如果对称路由除了目的设备和源设备之外，不包含任何其它设备，则两个设备直接可达。否则，两个设备间接可达。一个设备将其直接可达的设备存放在其直接可达表中，将间接可达的设备存放在其间接可达表中。
设备在具备了直接可达和间接可达的数据结构之后，数据路由的构建就完全基于此数据信息完成了，图4示出数据路由的构建过程。
参见图4。
步骤401，设备构建设备路由时，查询直接可达表和间接可达表，是否存在目的设备的信息；步骤402，首先判断目的设备是否存在于直接可达表中，若存在则成功地构建了路由，若不存在则进一步执行步骤403；步骤403，查询所有可满足达到目的设备条件的间接路由；步骤404，在间接可达表中能否找到可达目的设备的间接路径，能找到则执行步骤405，不能找到则表示构建路由失败；步骤405，根据选定的一种路由算法计算通路权值；步骤406，选择最大通路权值路径，成功构建路由。
步骤405中，可采用多种路由算法计算各通路的权值，再从中选择最大权值的路径构建路由。
例如可以采用Dijskstra算法求有向图的单源最短路径。该算法的思想是设集合S存放已经求出的最短路径的终点，初始状态时，集合S中只有一个源点，设为v0。以后每求得一条最短路径(v0，...，vk)，就将vk加入到集合S中，直到全部顶点都加入到集合S中，算法结束。
为了找到从源点v0到其它顶点的最短路径长度，再引入一个辅助数组dist。它的每一个分量dist[i]表示当前找到的从源点v0到终点vi的最短路径长度。它的初始状态是若从源点v0到顶点vi有边，则dist[i]为该边上的权值；若从源点v0到顶点vi没有边，则dist[i]为最大正数。
设第一条最短路径为(v0，vk)，其中k满足dist[k]＝min{dist[i]| vi∈V-v0}.V是顶点集合。
假设S是已求得的最短路径的终点集合，下一条最短路径必然是从v0出发，中间只经过S中的顶点便可达到的那些顶点vx(vx∈V-S)的路径中的一条路径。因此，在每次求得一条最短路径之后，其终点vk加入集合S，然后对所有的vi∈V-S修改其dist[i]dist[i]＝min{dist[i]，dist[k]+Edge[k][i]}.
其中，Edge[k][i]是边(vk，vj)上的权值。
根据Dijskstra算法计算通路权值后，还须综合考虑无线设备路由长度、无线设备信号强度、无线设备带宽占用等多个因素。由上述因素求得最大权值路径。
无线设备构建有效路由之后，在直接可达表和间接可达表发生相应更新时，则会触发设备路由的维护过程。简单来说，如果发现某个设备从直接可达表到间接可达表，则增加一条路由；如果某个设备离开间接可达表(可能加入直接可达表也可能完全被删除)，则将该设备信息从间接可达表中删除，并删除相应路由；如果路径权值接近0或者远小于最大权值路径(可以根据无线介质和网络情况的差异修改远小于的值，如为最大权值的1/5)，则先删除原路由，再重新选择最大权值路由并进行路由重构。
在某些情况下，无线设备会主动发起和另外一个设备的路由请求，例如图4中构建路由失败时，这时的处理流程如图5所示。
参见图5，无线设备主动发起和另外一个设备的路由请求，首先进行设备路由查询。
步骤501，无线设备以广播方式发送查询目的设备的查询数据包；步骤502，接收到该查询信息的设备通过检查直接、间接可达表判断可否达到该目的设备(就象A向B打听是否知道C一样)，如果可达则执行步骤503，如果不可达则丢弃所接收的查询数据包；步骤503，可达目的设备的其它设备(一个或多个)向发出查询的设备回传到达目的设备权值的最大路径；步骤504，发出查询的设备根据接收信息判断是否存在来自其它设备的到达目的设备的路径反馈，有则执行步骤505，否则判断目的设备不可达；步骤505，发出查询的设备比较所接收到的来自一个或多个设备传回的到达目的设备权值的所有路径权值，并取其中最大权值路径构建路由，目的设备可达。
参见图6，图中示出无线网格内无线设备A、B、C的智能组网过程。无线设备A、B、C可以是带有无线功能(无线网卡)的笔记本电脑，通过本发明的方法，使得笔记本电脑之间在无任何无线基站的对等场景中，笔记本电脑之间能够互相中转数据，实现数据通讯。
假定A、B设备间可以互相发现，B、C设备间可以互相发现，但A、C设备间不能互相发现。
(1)A设备为源设备，C设备为目的设备，A设备加入网格，广播设备探测包；(2)B设备接收到A设备的设备探测包，经过图3的步骤308、309、310，将A设备记录在其直接可达表中(转发表为空)；(3)B设备经过图3的步骤310、311、312，以广播方式转发A设备的设备探测包；(4)A设备与C设备都会接收到B设备转发的A设备的设备探测包，A、C设备各经过图3的步骤308、309、321、322(转发表有B设备的记录，不为空)，则修改设备的间接可达表；(5)A、B、C设备根据各自直接可达表与间接可达表，按图4步骤自动更新路由；(6)通过B设备的中转，A、C设备间实现数据双向通讯。
上述过程中略去了B设备与A设备探测包转发表中最近一跳IP地址设备间的无线非对称性检测过程。
在笔记本电脑上加入按本发明方法执行的协议之后，无线设备间的工作距离可从20米增加到200米，基本实现了在整个办公区域内部的数据通讯，如无线设备A与无线设备C间从不可达变为可以实现数据通讯，按该协议构建路由，还拓展了包括文件浏览、文件拷贝、视频传输在内的所有网络系统应用。
权利要求
1.一种在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，构建源设备到目的设备间的路由，其特征在于包括以下处理步骤A.无线网格内的每一个无线设备以广播方式定时发送设备探测包，设备探测包中至少包括转发表、包生存期，转发表记录转发某一消息的所有设备的IP地址，包生存期用于标记转发次数；B.无线网格内接收到该设备探测包的其它无线设备，与该设备探测包转发表中最后一跳IP地址的无线设备间进行无线对称性检测，具有无线对称性时继续执行步骤C，否则为不具有无线对称性，丢弃该设备探测包；C.检查该设备探测包中的转发表，在转发表不为空、且直接可达表中存在该设备信息时，丢弃该接收的设备探测包，在转发表不为空、但直接可达表中不存在该设备信息时，将该设备信息记录在间接可达表中，在转发表为空时将该设备信息记录在直接可达表中；D.对直接可达表或间接可达表作过修改的无线设备，将其设备信息记录在所接收的设备探测包的转发表中，在对其转发次数没有超过设定值且没有转发过时，广播转发该设备探测包，否则丢弃该设备探测包；E.源无线设备对于存在于直接可达表中的目的设备，直接构建本设备到目的设备的路由，对于存在于其间接可达表中的目的设备，根据算法计算通路权值，并选择最大通路权值的路径构建本设备到目的设备的路由。
2.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤A中，新加入无线网格的无线设备，将其设备探测包中转发表与生存期均设置为缺省值，转发表的缺省值为空，生存期的缺省值为一大于零的值。
3.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的设备探测包，其发送的时间间隔与设备的位置有关，处于网格中心位置的设备，发送设备探测包的时间间隔长于处于网格边缘位置的设备。
4.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的设备探测包，其发送的时间间隔与设备上直接可达表中记录的设备数成正比。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的设备探测包中还包括设备的基本信息，设备的基本信息包括设备工作载频、设备名字和设备信号发送强度。
6.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤B中的无线对称性检测进一步包括B1.无线网格内接收到设备探测包的其它无线设备，从该设备探测包转发表中取出最后一跳IP地址的无线设备；B2.向最后一跳IP地址的无线设备发送握手数据包；B3.接收到握手数据包的无线设备发送握手数据包进行回应；B4.判断接收到握手数据包回应的其它无线设备具有无线对称性，否则为不具有无线对称性。
7.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤C中还包括，设备在固定时间内没有接收到直接可达表或间接可达表中相应设备的设备探测包时更新其设备信息，删除直接可达表或间接可达表中的该设备信息。
8.根据权利要求7所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于对直接可达表中设备信息的删除间隔小于间接可达表中设备信息的删除间隔。
9.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤D中，在记录设备信息的同时，还包括对该探测包的生存期作减1操作；所述的转发次数没有超过设定值且没有转发过时，转发该设备探测包，进一步包括D1.判断该探测包的生存期是否为零，在包生存期为零时丢弃该接收的设备探测包，和在包生存期不为零时继续执行D2；D2.判断转发表中是否已有本设备IP地址的转发记录，有转发记录时丢弃该接收的设备探测包，无转发记录时转发所接收的设备探测包。
10.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤E中，是采用Dijsktra算法计算通路权值。
11.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤E中，选择最大通路权值路径构建路由，还包括综合所计算的通路权值、无线设备路由长度、无线设备信号强度和无线设备带宽占用因素。
12.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤E中，当目的设备不存在于直接可达表与间接可达表中、构建路由失败时，还包括源设备主动发起一个设备路由查询过程，确定目的设备可达或不可达。
13.根据权利要求12所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述的路由查询过程包括e1.源无线设备以广播方式发送到达目的设备的查询数据包；e2.接收到查询数据包的无线设备通过检查直接可达表和间接可达表，判断可否达到该目的设备，如果不可达则丢弃所接收的查询数据包，如果可达继续执行e3；e3.可达目的设备的其它设备向发出查询的设备回传到达目的设备权值的最大路径；e4.发出查询的设备从接收到的目的设备权值的路径反馈中取其中最大权值路径，构建路由。
14.根据权利要求1所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述步骤E中，还包括在设备的直接可达表或间接可达表发生更新时，触发所构建的设备路由的维护过程，包括对从直接可达表转到间接可达表的设备增加一条路由；对离开间接可达表的设备作相应的路由删除操作；在通路权值接近零或远小于最大权值路径值时，先删除原路由，再重新选择最大权值路由并进行路由重构。
15.根据权利要求14所述的在无线网格内实现无线设备间智能组网的方法，其特征在于所述的远小于最大权值路径值，是一个根据无线介质和网络情况差异进行修改的值，可为最大权值路径的1/5。
全文摘要
本发明涉及一种在无线网格内部，实现无线设备间自动组网的方法，即在无线环境下自动建立与维护无线设备路由的方法。包括无线设备以广播方式定时发送设备探测包，探测包中包括转发表、包生存期等，转发表记录转发某一消息的所有设备的IP地址，包生存期用于标记转发次数；接收到探测包的其它无线设备，进行无线对称性检测，具有对称路由时继续执行步骤，否则丢弃该探测包；根据该设备探测包中转发表的内容，将本设备信息记录在直接可达表中，或记录在间接可达表中，或作丢弃；无线设备根据转发表及包生存期信息，或者转发或者丢弃该设备探测包；源设备根据直接可达表、间接可达表，直接构建或者利用路由算法构建本设备到目的设备的路由。
文档编号H04L12/56GK1627718SQ200310119429
公开日2005年6月15日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者于辰涛, 王震宇, 朱刚 申请人:联想(北京)有限公司