CN107493585B - 一种无线mesh网络中通信风暴抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法,包括根据配置参数设置无线收发器,调节无线收发器和串口进入接收模式;判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包;判断是否接收到串口发送的串口数据包;执行有线命令过程,判断是否需要无线发送或本地应答;通过无线或串口发送处理过程;判断无线数据包是否有效;执行无线命令过程,判断是否需要转发或应答。通过采用上述技术方案进行实施,提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性,同时降低技术本身的复杂性,提升可维护性。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法,可在保持通信可靠性的基础上,解决网络通信时传输效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络优化领域,具体涉及一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法。
背景技术
随着物联网的发展,越来越多的设备需要连接通信,相互沟通信息,越来越多的实际应用也需要大量设备间的连接和组网通信。为了达到连接和组网的目的,特别需要具备低功耗、低成本、组网灵活、网络容量大、支持设备类型多等特征的通信技术。而在目前的通信技术中,适合物联网需求的最佳技术是无线MESH组网通信类技术。
但是普通的无线通信技术,一般只能组成星形网络,各设备只能通过一跳无线通信到达处理中心,这必然会限制其在实际中的应用。而标准zigbee协议,由于其技术结构较复杂,同时对网络中的设备数量有限制,其在行业应用中受到极大限制。 例如在路灯应用中,其网络结构为链式拓扑,大量企业尝试使用标准zigbee通信协议,都以失败告终。
因此,有必要提供一种降低无线MESH通信协议复杂度,提高其在行业应用中的适应性,更适合链式、环式等不同传输网络拓扑的应用,达到通信稳定、可靠、介质访问效率高等效果。
发明内容
本发明的目的就是提供一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法,其可有效解决上述问题,可在保持通信可靠性的基础上,解决网络通信时传输效率低的问题。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法,其特征在于,包括如下操作:
S1: 处理器或控制器根据配置参数设置无线收发器,调节无线收发器和串口进入接收模式;
S2:判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包,若没有接收到无线数据包则执行操作S3,若接收到无线数据包则执行操作S6;
S3:判断是否接收到串口发送的串口数据包,若没有接收到串口数据包则执行操作S2,若接收到串口数据包则执行操作S4;
S4:执行有线命令过程,判断是否需要无线发送或本地应答,若不需要无线发送或本地应答则执行操作S2,若需要无线发送或本地应答则执行操作S5;
S5:通过无线或串口发送处理过程,然后执行操作S2;
S6:判断无线数据包是否有效,若无线数据包有效则执行操作S7,若无线数据包无效则执行操作S2;
S7: 执行无线命令过程,判断是否需要转发或应答,若不需要转发或应答则执行操作S2,若需要转发或应答则执行操作S5。
具体的操作为:
操作S4中有线命令过程具体如下:
S41:若命令为配置设备参数,则配置参数并保存,然后结束;
S42:若命令为发送内容,则准备发送内容,将数据帧中的当前地址修改为本设备地址,如果是转发数据帧,则不修改序列号、目的地址、源地址;
S43:组建数据帧,并进行发送,然后结束。
操作S43中发送数据帧具体包括如下操作:
S431:检测信道能量,判断当前信道是否空闲,若检测到能量大于设定值,则代表此信道目前有数据通信,需要随机计算几个符号位的退避时间值;
S432:如果累计判断次数大于设定值,则证明此时此信道受到异常干扰,则转至操作S434,直接发送数据帧;
S433:如果此信道处于忙碌状态,则转至操作S431;
S434:无线发送数据帧;
S435:判断是否需要重发此数据帧,判断依据是:如果没有收到应答帧,同时已经重发次数小于设定值,则重发;重发时,执行操作S434;
S436:结束。
操作S6的具体包括如下操作:
S61:如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同,则转至操作S68;
S62:如果数据帧为重复接收数据帧,则转至操作S68;重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表,如果有相应的记录,则代表已经接收并处理过相应的数据帧;
S63:如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配,则转至操作S66;
S64:转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址,同时不修改其它内容;
S65:执行无线发送逻辑过程,然后执行操作S43;
S66:执行无线命令过程;
S67:如果需要无线发送,则执行操作S65;
S68:结束。
操作S7中判断是否需要转发或应答的具体操作如下:
S71:判断数据帧类型;
S72:如果是上行数据,且本设备地址为中心地址,则转结束;如果本设备地址不为中心地址,则需要转发处理,执行无线命令过程;
S73:如果是下行数据,则需要回复应答数据帧;
S74:结束。
通过采用上述技术方案进行实施,提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性,同时降低技术本身的复杂性,提升可维护性。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法,可在保持通信可靠性的基础上,解决网络通信时传输效率低的问题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为数据帧的结构示意图;
图3为有线命令执行过程的示意图;
图4为数据帧的发送示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解,以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式,并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法,操作如图1所示,包括以下操作:
步骤1:通过处理器或控制器读取配置参数,设置收发器及相关外设的工作状态,主要参数包括频率、网络标识、设备地址、加密秘钥;
步骤2:设置收发器及本地有线通信接口处于接收状态;
步骤3:如果从无线收发器接收到完整数据包,转到步骤10;
步骤4:如果无法从本地有线通信接口接收到完整的数据包,转回步骤3;
步骤5:执行有线通信接口命令过程;
步骤6:如果不需要回复或无线发送,则转到步骤3;
步骤7:如果需要无线发送,则转到步骤8;如果需要本地有线通信接口发送则转到步骤9;
步骤8:无线发送处理过程;转到步骤3;
步骤9:本地有线接口发送处理过程;转到步骤3;
步骤10:如果无线数据包无效,则转到步骤4;
步骤11:执行无线命令处理过程;
步骤12:如果不需要无线转发或本地有线通信接口发送,转步骤3;否则转步骤7。
本发明中的数据包转发逻辑,可实现全网络设备至少接收到一次数据包,保证了数据包的可达性,同时,对于数据包格式的定义及风暴处理的逻辑算法,可实现每个设备最多处理一次相同的数据包。相比较传统的泛洪式广播传输和标准zigbee 的载波侦听,在保证传输可靠性的基础上,降低了实际物理介质的负载,可使得网络容纳更多的设备数量。
同时,本发明中的分布式处理逻辑算法,也特别适合组合通信及情景等功能的实现,在效果上,相比传统MESH网络和标准zigbee协议来说,通信可靠性、动作一致性更好,容纳设备数量更多。
步骤5具体包括以下操作,如图3所示:
步骤51:如果命令为配置设备参数,则转步骤55;
步骤52:准备发送内容,包括目的地址、序列号等参数;将数据帧中的当前地址修改为本设备地址,如果是转发数据帧,则不修改序列号、目的地址、源地址;
步骤53:组建数据帧,数据帧的结构如图2所示;
步骤54:发送过程,具体内容见步骤8详细内容,然后转结束;
步骤55:配置参数并保存;
步骤56:结束。
步骤8中具体包括以下步骤:
步骤81:检测信道能量,判断当前信道是否空闲;如果检测到能量大于设定值,则代表此信道目前有数据通信,需要随机计算几个符号位的退避时间值;
步骤82:如果累计判断次数大于设定值,则证明此时此信道受到异常干扰,则转到步骤84,直接发送数据帧;
步骤83:如果此信道处于忙碌状态,则转到步骤81;
步骤84:无线发送数据帧,如图4所示;
步骤85:判断是否需要重发此数据帧;主要判断依据是:如果没有收到应答帧,同时已经重发次数小于设定值,则重发;重发时,转步骤84;
步骤86:结束。
步骤10具体包括以下步骤:
步骤101:如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同,则转步骤108;
步骤102:如果数据帧为重复接收数据帧,则转步骤108;重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表,如果有相应的记录,则代表已经接收并处理过相应的数据帧。
步骤103:如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配,则转步骤106;
步骤104:转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址,同时不修改其它内容;
步骤105:无线发送逻辑过程,详细见步骤8中处理;转步骤108;
步骤106:无线命令处理过程,详细见步骤11中处理过程;
步骤107:如果需要无线发送,则转步骤105;
步骤108:结束。
步骤12中具体包括以下步骤:
步骤121:判断数据帧类型,转到相应的步骤进行处理;
步骤122:如果是上行数据,如果本设备地址为中心地址,则转结束;如果本设备地址不为中心地址,则需要转发处理,转步骤8;
步骤123:如果是下行数据,则需要回复应答数据帧;
步骤124:结束。
本发明为了提升无线MESH通信技术在行业应用的适应性、可靠性,同时降低技术本身的复杂性,提升可维护性等方面。本发明中对于数据包转发规则及风暴的抑制算法,可在保持通信可靠性的基础上,解决网络通信时传输效率低的问题。
本发明未能详尽描述的设备、机构、组件和操作方法,本领域普通技术人员均可选用本领域常用的具有相同功能的设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。或者依据生活常识选用的相同设备、机构、组件和操作方法进行使用和实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在获知本发明中记载内容后,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对其作出若干同等变换和替代,这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种无线MESH网络中通信风暴抑制方法,其特征在于,包括如下操作:
S1:处理器或控制器根据配置参数设置无线收发器,调节无线收发器和串口进入接收模式;
S2:判断是否接收到无线收发器发送的无线数据包,若没有接收到无线数据包则执行操作S3,若接收到无线数据包则执行操作S6;
S3:判断是否接收到串口发送的串口数据包,若没有接收到串口数据包则执行操作S2,若接收到串口数据包则执行操作S4;
S4:执行有线命令过程,判断是否需要无线发送或本地应答,若不需要无线发送或本地应答则执行操作S2,若需要无线发送或本地应答则执行操作S5;
S5:通过无线或串口发送处理过程,然后执行操作S2;
S6:判断无线数据包是否有效,若无线数据包有效则执行操作S7,若无线数据包无效则执行操作S2;
S7:执行无线命令过程,判断是否需要转发或应答,若不需要转发或应答则执行操作S2,若需要转发或应答则执行操作S5;
其中操作S4中有线命令过程具体如下:
S41:若命令为配置设备参数,则配置参数并保存,然后结束;
S42:若命令为发送内容,则准备发送内容,将数据帧中的当前地址修改为本设备地址,如果是转发数据帧,则不修改序列号、目的地址、源地址;
S43:组建数据帧,并进行发送,然后结束;
其中,操作S43中发送数据帧具体包括如下操作:
S431:检测信道能量,判断当前信道是否空闲,若检测到能量大于设定值,则代表此信道目前有数据通信,需要随机计算几个符号位的退避时间值;
S432:如果累计判断次数大于设定值,则证明此时此信道受到异常干扰,则转至操作S434,直接发送数据帧;
S433:如果此信道处于忙碌状态,则转至操作S431;
S434:无线发送数据帧;
S435:判断是否需要重发此数据帧,判断依据是:如果没有收到应答帧,同时已经重发次数小于设定值,则重发;重发时,执行操作S434;
S436:结束;
其中操作S6的具体包括如下操作:
S61:如果数据包中包含的网络标识与设备保存的所在网络标识不相同,则转至操作S68;
S62:如果数据帧为重复接收数据帧,则转至操作S68;重复数据帧的判断逻辑是检查设备中保存的源地址和序列号对应表,如果有相应的记录,则代表已经接收并处理过相应的数据帧;
S63:如果数据包中包含的目的地址与设备地址匹配,则转至操作S66;
S64:转发数据帧时需要设置数据帧中的当前地址为本设备地址,同时不修改其它内容;
S65:执行无线发送逻辑过程,然后执行操作S43;
S66:执行无线命令过程;
S67:如果需要无线发送,则执行操作S65;
S68:结束;其中,操作S7中判断是否需要转发或应答的具体操作如下:
S71:判断数据帧类型;
S72:如果是上行数据,且本设备地址为中心地址,则转结束;如果本设备地址不为中心地址,则需要转发处理,执行无线命令过程;
S73:如果是下行数据,则需要回复应答数据帧;
S74:结束。
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