一种基于路由表实现的蓝牙Mesh网络传输系统及方法与流程

本发明涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种基于路由表实现的蓝牙mesh网络传输系统。

背景技术：

随着蓝牙mesh的不断推广和物联网的普及，越来越多的物联网设备开始使用蓝牙mesh进行组网和通信。现今蓝牙mesh采用的是flooding方法，在该方法的网络中，每个节点都不知道其它节点的资源；在数据通信过程中，节点都是通过广播转发其收到的数据，当两个节点之间距离较远时，中间节点需要不断一级一级广播数据，最终才能到达目的节点。但是flooding方式会导致网络中充斥着大量重复的数据，占用网络资源，使得节点自身消耗大量能量。

基于现有技术存在网络传输存在大量的数据重复，占用网络资源，及有效性不强等问题，本发明由此而提出。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于路由表实现的蓝牙mesh网络传输系统及方法。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种基于路由表实现的蓝牙mesh网络传输系统，该系统中蓝牙mesh网络包括若干节点，每一节点均包含一路由表，该路由表保存当前节点的附近节点信息；当某一节点从蓝牙mesh网络接收到消息时，解析出目的节点，若当前路由表包含目的节点信息，当前节点直接将消息发送给目的节点，实现该蓝牙mesh网络基于路由表通信。

作为本发明一优选技术方案，所述路由表设计为由i个k桶构成的list，该list中存储的节点信息包含：

nodeid：节点唯一id值；

addr：蓝牙mesh网络通信时使用的节点地址；

nid：蓝牙mesh网络识别码，用于识别不同的网络；

ttl：消息跳转次数，可以反映消息的存活周期；

其中，i为整数，且0≤i≤8。

作为本发明一优选技术方案，所有路由表在网络开始建立时进行初始化，保存能到达本节点的所有其他节点信息。

作为本发明一优选技术方案，所述路由表的更新机制如下：

接收到节点在线的广播消息：

(1)判断该节点是否存在于本地节点的路由表中，若是则把该节点移到k桶的尾部，若否继续执行；

(2)判断路由表中的节点数量是否达到最大值，若否，直接把节点插入到k桶的尾部；若是，开始测试节点；

(3)测试k桶的头部节点是否有效，若是，忽略广播信息；若否，移除k桶头部节点，把新节点插入到k桶的尾部。

作为本发明一优选技术方案，该系统管理各路由表中节点信息的有效性包括以下两种情况：

(1)节点上线

a、向蓝牙mesh网络中新增节点；

b、新节点向蓝牙mesh网络发送上线广播；

c、其附近节点接收到新节点的广播消息；

d、根据路由表更新过程更新本地节点的路由表；

e、结束；

(2)节点移除

探测路由表中的节点广播在线消息，判断在指定时间内是否探测到节点信息，若能继续探测；若否，把对应节点从路由表中删除，并继续探测其他节点。

本发明还提供上述传输系统的传输方法，该蓝牙mesh网络包括若干节点，每一节点均包含一路由表，该路由表保存当前节点的附近节点信息；每一节点的传输方法包括如下步骤：

s1、节点从蓝牙mesh网络中接收到消息；

s2、该节点是否能识别出该消息的nid码(网络识别码)，若否，直接忽略；若是则进入下一步；

s3、消息的目的节点是否在本地节点的路由表中，若是，直接把信息发给该节点；若否，继续执行；

s4、消息的ttl值(消息跳数)是否小于等于0，若是，执行忽略；若否，继续执行；

s5、从路由表中获取有效节点，把消息转发到这些节点中。

采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明的目的是修改蓝牙mesh算法，在此基础上加入路由表，实现基于路由表的蓝牙mesh传输系统，使其能达到降低网络中的重复数据，提高网络通信有效性的目的。

附图说明

图1为本发明中路由表的结构示意图；

图2为本发明中路由表更新原理图；

图3为本发明中节点上线原理图；

图4为本发明中节点移除原理图；

图5为本发明中数据传输原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。

参照图1至图5所示，本发明提供一种基于路由表实现的蓝牙mesh网络传输系统，该系统中蓝牙mesh网络包括若干节点，每一节点均包含一路由表，该路由表保存当前节点的附近节点信息；当某一节点从蓝牙mesh网络接收到消息时，解析出目的节点，若当前路由表包含目的节点信息，当前节点直接将消息发送给目的节点，实现该蓝牙mesh网络基于路由表通信。

具体地，该传输系统的设计包括以下方面：

一、路由表设计

所有路由表在网络开始建立时进行初始化，保存能到达本节点的所有其他节点信息。所述路由表设计为由i个k桶构成的list，该list中存储的节点信息包含：

nodeid：节点唯一id值；

addr：蓝牙mesh网络通信时使用的节点地址；

nid：蓝牙mesh网络识别码，用于识别不同的网络；

ttl：消息跳转次数，可以反映消息的存活周期；

其中，i为整数，且0≤i≤8。

具体地，路由表的设计原理如下：

路由表设计采用类似dht的方式进行设计，每个节点维护一个路由表，该表是由多个(0<＝i<8)k桶构成的list，并且在网络开始建立是进行初始化。在网络初始化过程中，节点通过广播数据发现和获取节点信息来初始化路由表，由此，路由表会保存能到达本节点的所有其他节点的路由信息。路由表支持更新机制，根据节点状态实时增减表中的节点路由信息，路由表最多可以保存2^8个节点的路由信息，而实际mesh网络中能到达本节点的其他临近节点数据远没有那么多。在mesh通信中，数据的发送与转发会基于该路由表中的路由节点进行，路由表如图1所示。

二、路由表更新机制

路由表的正确更新是保证蓝牙mesh网络能正常工作的依据。分布式网络中经常会有节点加入或者移除，同时也有可能出现节点异常而导致节点失效的情况；对此，节点需要支持实时新增节点、移除节点和节点失效判断的路由表更新机制。通过路由表更新机制保证节点路由表中节点信息的最新状态。其更新流程如图2所示，所述路由表的更新机制如下：

接收到节点在线的广播消息：

(1)判断该节点是否存在于本地节点的路由表中，若是则把该节点移到k桶的尾部，若否继续执行；

(2)判断路由表中的节点数量是否达到最大值，若否，直接把节点插入到k桶的尾部；若是，开始测试节点；

(3)测试k桶的头部节点是否有效，若是，忽略广播信息；若否，移除k桶头部节点，把新节点插入到k桶的尾部。

三、节点管理

节点管理属于分布式管理方式，即每个节点管理自身路由表中的节点状态和有效性，对应节点的增减以及节点异常时做出的处理流程。其主要的目的是维护路由表中节点的有效性，为mesh网络提供通信保证，涉及的过程包括节点上线和节点移除与失效。

参考图3至图4，具体地，该系统管理各路由表中节点信息的有效性包括以下两种情况：

(1)节点上线

a、向蓝牙mesh网络中新增节点；

b、新节点向蓝牙mesh网络发送上线广播；

c、其附近节点接收到新节点的广播消息；

d、根据路由表更新过程更新本地节点的路由表；

e、结束。

(2)节点移除

探测路由表中的节点广播在线消息，判断在指定时间内是否探测到节点信息，若能继续探测；若否，把对应节点从路由表中删除，并继续探测其他节点。

四、数据传输

参考图5，本发明还提供上述传输系统的传输方法，该蓝牙mesh网络包括若干节点，每一节点均包含一路由表，该路由表保存当前节点的附近节点信息；每一节点的传输方法包括如下步骤：

s1、节点从蓝牙mesh网络中接收到消息；

s2、该节点是否能识别出该消息的nid码(网络识别码)，若否，直接忽略；若是则进入下一步；

s3、消息的目的节点是否在本地节点的路由表中，若是，直接把信息发给该节点；若否，继续执行；

s4、消息的ttl值(消息跳数)是否小于等于0，若是，执行忽略；若否，继续执行；

s5、从路由表中获取有效节点，把消息转发到这些节点中。

现有的蓝牙mesh基于可管理的洪泛式(flooding)消息传输模式，该模式使用广播通道进行数据传输。本发明相比现有技术，具有如下的技术优势：

(1)、在mesh网络中加入了路由表，能够方便mesh网络管理的节点，以及可以形成清楚的网络通信拓扑图；

(2)、节点可以实时更新路由表中节点信息，保证路由表节点的有效性；

(3)、使用基于路由表发送和转发数据机制，相比原方案广播发送方式，降低了发送包的数量和提升了发送数据的有效性；

(4)、一定程度上降低了网络阻塞的可能性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。