一种mesh网络内父节点的选择方法与流程

本发明涉及Wi-Fi mesh网络，特别涉及一种mesh网络内父节点的选择方法。

背景技术：

Wi-Fi mesh网络是含有多跳无线链路的无线网状网络，其中的网络设备称为节点，根据各自在mesh网络内所处的层级形成父/子节点关系，实现数据的相互转发；根节点作为mesh网络的出口，可通过路由器连接互联网，进而与外部设备通信。

以图1所示一种树状结构的mesh网络为例，根节点A的子节点B、C、D相互为兄弟节点，节点B的子节点E，节点C的子节点F，节点F的子节点G、H；其中，节点B、C、F为中间节点；节点D、E、G、H均是没有子节点的叶子节点；节点I是尚未连接网络的游离节点。

父节点有故障将导致其子网中的所有子节点均无法正常工作。此外，无线环境瞬息万变，节点可任意增减又具有移动性，导致网络拓扑结构变化频繁，因而为快速获取更可靠的通信链路，亟需一种有效的父节点选择机制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种mesh网络内父节点的选择方法，以有效构建节点间的父子关系，优化网络拓扑结构，提高节点间的通信质量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案在于提供一种mesh网络内父节点的选择方法：

第一节点是任意一个节点，对扫描出的若干其他节点进行处理，包含：

将不是同一组织、不是同一版本、不在同一网络的其他节点过滤掉；

将其他节点中处于最大层数的叶子节点、连接数已满的节点过滤掉；

将其他节点中的游离节点、第一节点的子节点、处于第一节点环路列表的节点过滤掉；

将其他节点中信号强度无法维持正常通信的节点过滤掉；

根据预先设定的权重，对于过滤后剩余的其他节点，综合其各自的信号强度值、节点所在层数及节点已有连接数，来计算相应的一个等级，将剩余的其他节点中等级更高的节点，作为第一节点的父节点。

优选地，所述第一节点通过与其他节点的通信，获取其他节点各自的因素值，并根据所述因素值来进行过滤处理。

优选地，所述因素值记载于其他节点发送的管理帧的信息元素中。

优选地，其他节点的因素值，包含其各自对应的网络OUI、网络版本、网络ID；

通过分别比对第一节点及其他节点的网络OUI、网络版本、网络ID，所述第一节点过滤掉不是同一组织、不是同一版本、不在同一网络的其他节点。

优选地，其他节点的因素值，包含其各自对应的节点类型；所述第一节点将其他节点中不具有softAP模式的叶子节点过滤掉。

优选地，其他节点的因素值，包含其各自对应的节点支持的最大层数和当前所在的层数；所述第一节点将当前所在的层数等于最大层数的其他节点过滤掉。

优选地，其他节点的因素值，包含其各自对应的节点类型；网络内已有根节点时，第一节点将根节点已配置的路由器过滤掉。

优选地，根据可维持正常通信的信号强度的范围，设置有信号强度阈值；

第一节点将实际信号强度值在信号强度阈值以外的其他节点过滤掉；

其他节点的实际信号强度值，是以下的任意一种或其任意组合：

包含在其各自因素值中的“节点与路由器的信号强度值”；

包含在其各自因素值中的“节点与其父节点的信号强度值”；

其各自与第一节点通信时的信号强度值。

优选地，所述信号强度阈值是梯度的多档阈值；

所有其他节点的实际信号强度值，都在当前设定的一档阈值以外时，将阈值按照梯度逐次减小，并与实际信号强度值重新比较；直到有其他节点的实际信号强度值在减小后的信号强度阈值以内时，选择其中信号强度值最高的节点作为父节点。

优选地，过滤后剩余的其他节点的信号强度值，是以下的任意一种或其任意组合：

包含在其各自因素值中的“节点与其父节点的信号强度值”；

包含在其各自因素值中的“节点所在层数及节点已有连接数”；

其各自与第一节点通信时的信号强度值。

附图说明

图1是mesh网络一个实施例的示意图；

图2是本发明所述mesh网络内选择父节点的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种mesh网络内选择父节点的方法。mesh网络中的任意一个节点，可以将其各自对应的影响因素，放在信标、探测响应（probe response）等管理帧的信息元素（IE，Information Element）中进行发送。

所述的影响因素，包含以下的任意一种因素值或其任意组合：

网络OUI（组织唯一标示符，organizationally unique identifier）；网络版本；网络ID；节点类型（根节点、中间节点、叶子节点或者游离节点）；节点支持的最大层数和当前所在的层数；节点支持的最大连接数和当前已连接数；节点与路由器的信号强度值；节点与其父节点的信号强度值；节点扫描到的周围节点数。

如图2所示，例如在mesh网络组网时，任意一个节点（以下称本节点）完成扫描后，将扫描出的若干其他节点，均作为父节点候选；对于从这些其他节点的管理帧中获取的因素值，进行相应处理，譬如：

S1. 本节点将因素值包含的网络OUI，与自身的网络OUI进行比对，过滤掉网络OUI不一致、即不是同一组织的其他节点。网络OUI是MAC地址的前24位，用以区别不同的厂家。

S2. 本节点将因素值包含的网络版本，与自身的网络版本进行比对，过滤掉不是同一版本的其他节点。不同组织、不同版本的节点，可能存在固件兼容问题，因而将其从父节点的候选节点中剔除。

S3. 本节点将因素值包含的网络ID，与自身的网络ID进行比对，过滤掉不在同一网络的其他节点。网络ID用以划分不同网络，设置不同的网络ID就可以相应地进入不同的网络。将不是同一网络的节点过滤掉，安全性更好。

S4. 本节点从扫描出的其他节点中，过滤掉处于最大层数的叶子节点，为此需对因素值中包含的节点类型、节点支持的最大层数和当前所在的层数进行判断。

若判断某个其他节点的节点类型是叶子节点，则该叶子节点可能是没有“softAP”模式，即没有网络扩展能力的节点，则无论它处于网络内的哪一层都不能作为父节点。

最大层数指网络允许的最大深度；某节点处于最大层数也就是处于网络的边缘，即使其有网络扩展能力，也不允许设备连接，不可以做父节点。因而，若判断某个其他节点当前所在的层数是最大层数时，将其过滤掉。

S5. 本节点从扫描出的其他节点中，过滤掉连接数已满的节点，为此需对因素值中包含的“节点支持的最大连接数和当前已连接数”进行判断。若判断节点当前已连接数是其支持的最大连接数时，将其过滤掉。

S6. 本节点从扫描出的其他节点中，过滤掉自己的子节点。

S7. 本节点从扫描出的其他节点中，通过判断因素值中的节点类型，过滤掉尚未加入网络的游离节点。

S8. 本节点从扫描出的其他节点中，过滤掉已处在自己环路列表中的节点。网络中的广播报，进入环路后会不断地循环转发、广播，无法结束，这样会造成网络广播风暴，耗尽交换资源，造成系统瘫痪，所以环路是网络内杜绝出现的。一般根据路径验证机制检测出环路节点后，会将环路节点记录到环路列表中，避免出现环路连接。

S9. 若网络内已有根节点，则本节点从父节点候选中，过滤掉已配置的路由器。每个节点设备在初始化时都可以竞争根节点，选择路由器作为其父节点；但是一旦根节点出现了之后，别的节点就要放弃路由器，选择新的父节点。

S10. 本节点从扫描出的其他节点中，过滤掉信号强度无法维持正常通信的节点。维持正常通信的信号强度可以是经验值，以此来设置一个信号强度阈值，若判断扫描出的节点的信号强度值在阈值以内，则可以作为父节点的候选节点，否则将其过滤掉。

用以判断的信号强度值，可以是每个其他节点对应因素值中的“节点与路由器的信号强度值”，和/或“节点与其父节点的信号强度值”；或者，还可以是本节点在扫描时，根据接收其他节点管理帧时的情况，所获得的这些节点与本节点的信号强度值。

S11. 对于经由S1~S10项过滤后剩余的其他节点，可以相应设置权重，综合各个剩余节点的“节点与其父节点的信号强度值”，各个剩余节点与本节点的信号强度值，各个剩余节点的“节点所在层数及节点已有连接数”，来为每个剩余节点计算一个等级，等级越高越适合做父节点。至此，父节点从本节点扫描到的其他节点中被选出。

示例地，可以将信号强度值更高，节点所在层数更小，节点已有连接数更小的剩余节点，作为父节点。需说明的是，本发明对上述S1~S10项的处理顺序不做限定。

此外，在S11的一些示例中，如果信号强度阈值以内没有可以选择的父节点，则可以按照一定的梯度减小信号强度阈值，直到有一个在阈值以内且信号强度最好的节点，作为父节点。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。