一种WiFiMesh系统、组网方法、装置及机器人与流程

一种wifi mesh系统、组网方法、装置及机器人
技术领域
1.本发明涉及无线组网技术领域，具体涉及一种wifimesh系统、组网方法、装置及机器人。


背景技术：

2.wirelessmeshnetworks简称wmn，是无线mesh网络，即支持多点对多点的无线网状网络，无线mesh网络是一种新型的宽带无线网络结构。wmn是从移动adhoc网络分离出来，并承袭了部分无线局域网络技术的新的网络技术。mesh网络是“多跳(multi－hop)”网络，可以实现无线mesh(无线网络网格)路由的前提条件是需要各个mesh节点首先在物理层互联起来，然后mesh路由算法在这些物理层链路中选最合适传输路径，wmn是一种高可靠、广覆盖的wlan网络，是一种非常适合于覆盖大面积开放区城(包括室外和室内)的无线区域网络解决方案。
3.近些年来，全球无线通信技术取得了飞速的发展和应用，基于mesh网络架构的无线通信技术也得到了长足的发展。目前，国内外已有众多科研机构正在开展无线mesh网络的研究，并且已经公布了许多mesh组网的协议。这些相关的协议规定了mesh网络的组网方式。其中，目前主流的嵌入式wifimesh组网技术都是基于传统的树型结构衍变而来的。wifi自组网技术具备跳频功能，有效提升抗干扰、抗跟踪能力、链路快速自愈能力、信号覆盖范围广等优点被广泛应用于智能家居、控制系统等领域。
4.然而，传统wifimesh路由是采用同一个组网id来进行组网的，当组网设备过多时，组网链路会出现负载不均衡的情况，即相差较近的，反而连接去信号最差的路由上，导致系统极其不稳定。由此，现有的wifimesh系统可能会出现在所有节点上电时，由于枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种wifimesh系统、组网方法、装置及机器人，以解决现有的wifimesh系统在所有节点上电时，由于枚举时间过长而链路连接随意导致系统不稳定的技术问题。
6.本发明提出的技术方案如下：
7.本发明一种wifimesh系统，包括：多个wifimesh群体，每个所述wifi mesh群体由多个基站节点根据预设的基站参数进行组网形成，每个所述wifi mesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，所述内通信节点用于和群体内部的基站节点连接，所述外通信节点用于和其他群体连接。
8.可选地，该wifimesh系统，还包括：多个父节点，每个所述父节点连接多个wifimesh群体，所述父节点用于定时广播自身的链路状态与通信状态信息。
9.可选地，基站节点包括：第一wifi模组和第二wifi模组，所述第一wifi模组用于与其他基站节点通信，所述第二wifi模组用于按照预设时间扫描父节点的信号强度，并接收
所述父节点的链路状态与通信状态信息，根据扫描父节点的信号强度以及所述父节点的链路状态与通信状态信息判断是否更换连接的父节点。
10.可选地，所述基站参数包括：群体连接号及链路性能指标，每个所述wifi mesh群体的群体连接号互不相同。
11.本发明实施例第二方面提供一种wifimesh系统的组网方法，包括：根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成多个wifimesh群体，每个所述wifimesh群体中包括多个基站节点，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，所述内通信节点用于和群体内部的基站节点连接，所述外通信节点用于和其他群体连接；根据多个wifimesh群体形成wifimesh系统。
12.可选地，所述步骤“根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成多个wifimesh群体”，包括：根据预设的基站参数判断待组网基站节点是否有可加入的wifimesh群体；当有可加入的wifimesh群体时，将待组网基站节点加入所述wifimesh群体；当不具有可加入的wifimesh群体时，将待组网基站节点进行普通节点自组网，形成新的wifimesh群体。
13.可选地，该wifimesh系统的组网方法还包括：将预设个数的wifimesh群体连接至群体外的父节点上，所述父节点用于定时广播自身的链路状态与通信状态信息。
14.可选地，基站节点包括：第一wifi模组和第二wifi模组，所述组网方法还包括：所述第二wifi模组按照预设时间扫描所述父节点的信号强度，并接收所述父节点的链路状态与通信状态信息，；根据扫描父节点的信号强度以及所述父节点的链路状态与通信状态信息判断是否更换连接的父节点；当需要更换连接的父节点时，向父节点发送切换申请，并扫描其他父节点的信号强度；根据父节点的应答信息以及扫描的其他父节点的信号强度选择更换后的父节点连接，所述父节点的应答信息为父节点根据接收的切换申请发出的。
15.可选地，该wifimesh系统的组网方法还包括：当所有基站节点组网完成后，将当前组网状态保存备份；当预设的基站参数修改时，根据修改后的基站参数重新形成wifimesh群体。
16.本发明实施例第三方面提供一种wifimesh系统的组网装置，该装置包括：群体形成模块，用于根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成wifi mesh群体，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，内通信节点用于和群体内部的基站节点连接，外通信节点用于和其他群体连接；系统形成模块，用于根据多个wifimesh群体形成wifimesh系统。
17.本发明实施例第四方面提供一种机器人，所述机器人采用上述实施例第二方面及第二方面任一项所述的wifimesh系统的组网方法进行通信。
18.本发明实施例第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的wifimesh系统的组网方法。
19.本发明提供的技术方案，具有如下效果：
20.本发明实施例提供的wifimesh系统、组网方法、装置及机器人，把同一类型的基站节点归类到同一群体中，同时，在每个wifimesh群体中设置对外通信的基站节点，可以避免所有节点进行上电时，导致枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。本发明实施例提供
的wifimesh系统，设置多个wifimesh群体即多个自组网络，可以最大化地利用网络资源，并且实现同类数据网络管理，避免节点由于相互抢占资源导致链路不稳定的情况，提高了系统的通行质量；同时，多组态网络集群有利于系统对基站的管理，实现了配置的多样性与灵活性，并且实现多网互通，实行多基站节点并行管理，不会因为一个基站的损坏而导致系统瘫痪。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是根据本发明实施例的wifimesh系统的结构框图；
23.图2是根据本发明实施例的基站节点的结构框图；
24.图3是根据本发明实施例的wifimesh系统的组网方法的流程图；
25.图4是根据本发明另一实施例的wifimesh系统的组网方法的流程图；
26.图5是根据本发明另一实施例的wifimesh系统的组网方法的流程图；
27.图6是根据本发明另一实施例的wifimesh系统的组网方法的流程图；
28.图7是根据本发明另一实施例的wifimesh系统的组网方法的流程图；
29.图8是根据本发明实施例的wifimesh系统的组网装置的结构框图；
30.图9是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
31.正如在背景技术中所述，传统wifimesh路由是采用同一个组网id来进行组网的，当组网设备过多时，组网链路会出现负载不均衡的情况，即相差较近的，反而连接去信号最差的路由上，导致系统极其不稳定。例如节点a与节点c信噪比最好，最后节点a连接到节点b，此时，系统的连接可能较为混乱，使得系统出现不稳定的情况。因此，采用现有的组网技术进行组网时，可能会出现在所有节点上电时，由于枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。
32.基于此，本发明实施例提供一种wifimesh系统，包括：多个wifimesh群体，每个wifimesh群体由多个基站节点根据预设的基站参数进行组网形成，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，内通信节点用于和群体内部的基站节点连接，外通信节点用于和其他群体连接。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明实施例提供一种wifimesh系统，如图1所示，该系统包括：多个wifimesh群体，每个wifimesh群体由多个基站节点根据预设的基站参数进行组网形成，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，内通信节点用于和每个群体内的节点连
接，外通信节点用于和其他群体连接。其中，外通信节点可以由wifimesh群体中的其他基站节点共同推举出，也可以根据组网成功的wifimesh群体中包含的基站节点的基站参数设置某一基站节点为外通信节点。
35.本发明实施例提供的wifimesh系统，把同一类型的基站节点归类到同一群体中，同时，在每个wifimesh群体中设置对外通信的基站节点，可以避免所有节点进行上电时，导致枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。本发明实施例提供的wifimesh系统，设置多个wifimesh群体即多个自组网络，可以最大化地利用网络资源，并且实现同类数据网络管理，避免节点由于相互抢占资源导致链路不稳定的情况，提高了系统的通行质量；同时，多组态网络集群有利于系统对基站的管理，实现了配置的多样性与灵活性，并且实现多网互通，实行多基站节点并行管理，不会因为一个基站的损坏而导致系统瘫痪。
36.在一实施例中，采用工控组态软件技术(上位机工程管理软件)实时监控wifimesh系统里的多个wifimesh群体，例如实时监控各个基站节点的状态参数，具体可以将其运行的状况、实时数据、历史数据、警告和外部数据库中的数据以及统计运算结果制作成报表，供运行和管理人员参考。并且使用组态软件可以在组网之前预先设置各个基站节点的基站参数，如群体连接号以及链路性能指标，具体可以包括群体组织号、普通组网id、链路连接rssi(received signalstrengthindication，接收的信号强度指示)阈值，链路切换rssi阈值等。其中，每个wifimesh群体的群体连接号互不相同。
37.在一实施例中，在采用工控组态软件时，可以先进行基站参数设置，之后各个基站节点基于预设的基站参数采用beacon帧进行组网，在组网结束后，工控组态软件读取当前组网状态并且形成报表，在软件上可重新分配区域组网策略。同时，各基站节点还可以根据组态软件的配置协议上报状态与自备份管理。此外，在软件中可新增设备“电灯”，并且使用该软件设置”电灯”需要连接的节点，还可在线调试亮度与状态。
38.在一实施例中，该wifimesh系统还包括：多个父节点，每个父节点连接多个wifimesh群体。其中，父节点用于定时广播自身的链路状态和通信状态信息。此外，该系统还可以包括根节点，根节点连接多个父节点。由此，在该wifimesh系统中，先由多个基站节点进行自组网形成wifimesh群体，形成的wifimesh群体之间通过群体中的外通信节点进行相互连接，多个连接成功的wifimesh群体与父节点进行连接，最后由根节点连接多个父节点，从而形成该wifimesh系统。其中，根节点可作为管理者统筹系统的状态以及与外界交互、节点切换调度等。
39.在一实施例中，基站节点包括：第一wifi模组和第二wifi模组，第一wifi模组用于与其他基站节点通信，第二wifi模组用于按照预设时间进行扫描父节点的信号强度，并接收父节点的链路状态与通信状态信息，根据扫描父节点的信号强度以及父节点的链路状态与通信状态信息判断是否更换连接的父节点。在一具体实施方式中，对于系统中的基站节点，可以在每个节点中配置双wifi模组进行通信，其中一个模组进行普通wifimesh链路与数据传输，另一模组用来后台扫描父节点的rssi与snr状态，实时更新状态数据。
40.在一具体实施方式中，在wifimesh群体连接父节点之前，基站节点均处于rssi与snr扫描等待状态，同时，父节点定时发送自定义的beacon帧广播自己的链路状态与通讯状态信息，基站节点收到广播信息后与后台扫描的信号强度、信噪比相比较得出与该wifimesh群体相距较近的父节点，然后指定父节点来进行连接。
41.具体地，当第二wifi模组扫描到当前连接的父节点的信号强度低于阈值时，可以发出切换申请，同时，可以扫描其他父节点的信号强度，当父节点应答可切换时，可以切换连接到扫描出的合适的父节点上。其中，该合适的父节点可以是距离较近的且信号强度达到阈值的父节点。
42.在一实施例中，如图2所示，该wifimesh系统中的各个基站节点除双wifi模组外，还可以设置电池模组及电源管理模组，电池模组通过电源管理模组连接两个wifi模组。此外，对于第二wifi模组，可以采用以太网模组进行rssi扫描。同时，两个wifi模组之间可以采用spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)通讯接口进行通讯连接。对于第一wifi模组和第二wifi模组，均可以采用2.4gwifi模组，其中，第一wifi模组作为wifimesh模组，第二wifimesh模组作为路由器模组。此外，还可以设置电池电压检测模块连接第一wifi模组，检测其电压。
43.本发明实施例提供的wifimesh系统，采用双wifimesh模组组合成一个基站节点，其中一个模组进行普通wifimesh链路与数据传输，另一模组用来后台扫描父节点的rssi与snr状态，实时更新状态数据。由此，该wifimesh系统可以降低基站所带来高昂的价格，提高系统实时性能与处理能力，并且能降低系统所带来的功耗，提高系统的续航能力。
44.本发明实施例提供的wifimesh系统，采用多组态技术，使得该系统配置具有多样样和灵活性，实现多个区域互通，无需人为干预，使得wifimesh具有网络系统均衡、简单、低成本等优点，同时实现了基站的集群管理，提高了系统的通行质量，降低了系统由于节点故障而导致系统瘫痪的概率。同时，设置双wifimesh模组，可以根据扫描的rssi信号强度接入合适的父节点，提高了基站节点的接入质量。
45.本发明实施例还提供一种wifimesh系统的组网方法，如图3所示，该组网方法包括如下步骤：
46.步骤s101：根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成多个wifi mesh群体，每个wifimesh群体中包括多个基站节点，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，内通信节点用于和每个群体内的节点连接，外通信节点用于和其他群体连接。其中，外通信节点可以由wifimesh群体中的其他基站节点共同推举出，也可以根据组网成功的wifimesh群体中包含的基站节点的基站参数设置某一基站节点为外通信节点。
47.具体地，采用工控组态软件预先设置各个基站节点的基站参数，如群体连接号以及链路性能指标，具体可以包括群体组织号、普通组网id、链路连接rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示阈值)，链路切换rssi阈值等。其中，每个wifimesh群体的群体连接号互不相同。
48.在一实施例中，在形成wifimesh群体后，还包括：将预设个数的wifimesh群体连接至父节点上。其中，该父节点可以是wifimesh群体附近的信号强度满足阈值的节点。
49.步骤s102：根据多个wifimesh群体形成wifimesh系统。在一实施例中，在将预设个数的wifimesh群体连接至父节点后，还可以将多个父节点连接至根节点上。
50.由此，该组网方法可以先由多个基站节点进行自组网形成wifimesh群体，形成的wifimesh群体之间通过群体中的外通信节点进行相互连接，多个连接成功的wifimesh群体与父节点进行连接，最后由根节点连接多个父节点，从而形成该wifimesh系统。其中，父节点用于定时广播自身的链路状态和通信状态信息。根节点可作为管理者统筹系统的状态以
及与外界交互、节点切换调度等。
51.本发明实施例提供的wifimesh系统的组网方法，把同一类型的基站节点归类到同一群体中，同时，在每个wifimesh群体中设置对外通信的基站节点，可以避免所有节点进行上电时，导致枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。本发明实施例提供的wifimesh系统的组网方法，形成多个wifimesh群体即多个自组网络，可以最大化地利用网络资源，并且实现同类数据网络管理，避免节点由于相互抢占资源导致链路不稳定的情况，提高了系统的通行质量；同时，多组态网络集群有利于系统对基站的管理，实现了配置的多样性与灵活性，并且实现多网互通，实行多基站节点并行管理，不会因为一个基站的损坏而导致系统瘫痪。
52.在一实施例中，如图4所示，根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成多个wifimesh群体，包括如下步骤：
53.步骤s201：根据预设的基站参数判断待组网基站节点是否有可加入的wifi mesh群体。
54.步骤s202：当有可加入的wifimesh群体时，将待组网基站节点加入该wifi mesh群体。
55.步骤s203：当不具有可加入的wifimesh群体时，将待组网基站节点进行普通节点自组网，形成新的wifimesh群体。
56.在一具体实施方式中，如图5所示，形成wifimesh群体可以按照以下流程实现：根节点上电，等待接入网关；基站节点(基站设备)上电，根据预设的基站参数和beacon帧查找能够加入的wifimesh群体，该能够加入的wifi mesh群体中的基站节点需要与待组网基站节点是同类型的，并且基站节点之间是可允许连接的；当查找到可连接的wifimesh群体时，根据入网协议加入可连接的wifimesh群体。当未查找到可连接的wifimesh群体时，使用标准wifi mesh连接id进行普通节点自组网，形成新的wifimesh群体。其中，在形成wifimesh群体后，可以由wifimesh群体中的基站节点推举出向外连接的基站节点即外通信节点。
57.在一实施例中，基站节点包括：第一wifi模组和第二wifi模组，第一wifi模组用于与其他基站节点通信，第二wifi模组用于按照预设时间进行扫描父节点的信号强度，并接收父节点的链路状态与通信状态信息，根据扫描父节点的信号强度以及父节点的链路状态与通信状态信息，判断是否更换连接的父节点。在一具体实施方式中，对于系统中的基站节点，可以在每个节点中配置双wifi模组进行通信，其中一个模组进行普通wifimesh链路与数据传输，另一模组用来后台扫描父节点的rssi与snr状态，实时更新状态数据。
58.在一具体实施方式中，在wifimesh群体连接父节点之前，基站节点均处于rssi与snr扫描等待状态，同时，父节点定时发送自定义的beacon帧广播自己的链路状态与通讯状态信息，基站节点收到广播信息后与后台扫描的信号强度、信噪比相比较得出与该wifimesh群体相距较近的父节点，然后指定父节点来进行连接。
59.在一实施例中，在wifimesh群体连接父节点之后，如图6所示，该组网方法还包括如下步骤：
60.步骤s301：基站节点的第二wifi模组按照预设时间扫描父节点的信号强度，并接收父节点的链路状态与通信状态信息。
61.步骤s302：根据扫描父节点的信号强度以及父节点的链路状态与通信状态信息，
判断是否更换连接的父节点。
62.步骤s303：当需要更换连接的父节点时，向父节点发送切换申请，并扫描其他父节点的信号强度。
63.步骤s304：根据父节点的应答信息以及扫描的其他父节点的信号强度选择更换后的父节点连接，父节点的应答信息为父节点根据接收的切换申请发出的。
64.具体地，如图7所示，更换父节点时可以按照如下流程实现：当wifimesh链路在移动过程中rssi会变得越来越弱，即当前连接的父节点信号强度低于阈值时，会向父节子请求切换申请，并且使用备份wifi模组即第二wifi模组进行rssi重新扫描，例如以10hz进行附近可用父节点扫描；当父节点应答可切换时，父节点将连接的子节点删除，同时子节点收到父节点的应答信息，子节点根据扫描到合适的父节点进行重新链路，在此过程中的所有向外通信数据都存在于队列里，当重新建立连接时，把队列里的数据向父节点发送。此外，当不需要进行父节点更换时，子节点可以采用备份wifi模组以1分钟每次的频率进行rssi扫描。其中，子节点可以是连接父节点的基站节点。
65.在一实施例中，该wifimesh系统的组网方法还包括：当所有基站节点组网完成后，将当前组网状态保存备份；当预设的基站参数修改时，根据修改后的基站参数重新形成wifimesh群体。由此，通过该步骤，能够保证形成的wifi mesh群体可以最大化的利用网络资源，提高系统的通信质量。
66.本发明实施例还提供一种wifimesh系统的组网装置，如图8所示，该组网装置包括：
67.群体形成模块1，用于根据预设的基站参数将多个基站节点进行组网形成wifimesh群体，每个wifimesh群体的基站节点分为内通信节点和外通信节点，内通信节点用于和每个群体内的节点连接，外通信节点用于和其他群体连接；详细内容参见上述方法实施例中步骤s101的相关描述。
68.系统形成模块2，用于根据多个wifimesh群体形成wifimesh系统。详细内容参见上述方法实施例中步骤s102的相关描述。
69.本发明实施例提供的wifimesh系统的组网装置，把同一类型的基站节点归类到同一群体中，同时，在每个wifimesh群体中设置对外通信的基站节点，可以避免所有节点进行上电时，导致枚举时间过长而链路连接随意的问题发生。本发明实施例提供的wifimesh系统的组网装置，形成多个wifimesh群体即多个自组网络，可以最大化地利用网络资源，并且实现同类数据网络管理，避免节点由于相互抢占资源导致链路不稳定的情况，提高了系统的通行质量；同时，多组态网络集群有利于系统对基站的管理，实现了配置的多样性与灵活性，并且实现多网互通，实行多基站节点并行管理，不会因为一个基站的损坏而导致系统瘫痪。
70.本发明实施例提供的wifimesh系统的组网装置的功能描述详细参见上述实施例中wifimesh系统的组网方法描述。
71.本发明实施例还提供一种机器人，该机器人采用上述实施例提供的wifi mesh系统的组网方法进行通信。该机器人通过采用上述组网方法，实现了机器人的自主通讯，有效提升机器人的抗干扰、抗跟踪能力、链路快速自愈能力等。
72.本发明实施例还提供一种存储介质，如图9所示，其上存储有计算机程序601，该指
令被处理器执行时实现上述实施例中wifimesh系统的组网方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
73.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
74.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。