CN111405630A

CN111405630A - 一种mesh路径选择方法及系统

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Publication number: CN111405630A
Application number: CN202010196903.7A
Authority: CN
Inventors: 赖世明; 何会海
Original assignee: Shenzhen Tenda Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Tenda Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2040-03-19
Also published as: CN111405630B

Abstract

本发明提供一种mesh路径选择方法及系统，属于无线通讯领域。本发明包括如下步骤：判断是否接收到路由管理帧，如果是，获取各个频道的剩余空口，及各个频道中每段路径的最大传输能力信息；根据剩余空口及最大传输能力信息获取各个频道中每段路径的实际传输能力信息；根据实际传输能力信息，选择实际传输能力最强的路径作为有效路径。本发明的有益效果为：解决传统算法计算路径传输能力不准问题。

Description

一种mesh路径选择方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种mesh路径选择方法。

背景技术

在mesh多频网状组网时，每个设备之间都是两两相连的，而且每个设备之间有多条通道，设备之间的数据是直接通讯，还是通过其他设备间接通讯，需要一套算法来确定具体路径。

目前已有部分算法是基于剩余空口来评估路径传输能力的，单跳时，利用剩余空口计算出来的路径传输能力是准确的；多跳时，通过最小的某一跳的传输能力来评估整个多跳的传输能力，这种方法评估出来的多跳路径传输能力不准确。

下面通过具体数字来说明传统算法利用剩余空口评估多跳传输能力不准问题：

单跳场景，假设当前频道剩余空口为80％，AB两个设备之间的最大传输能力为500m/s(即将当前频道全部给AB传输使用，最大可以传输500m/s)，则AB之间的实际传输能力为500*80％＝400m/s。该场景理论计算与实际测试结果是吻合的。

多跳场景，为方便计算，假设所有设备都在一个频道上传输数据，并且只有三个设备，分别为ABC，连接顺序为A->B->C，并且当前频道也是剩余空口为80％、AB之间最大传输能力为500m/s、BC之间最大传输能力为400m/s，根据传统算法，AB之间的实际传输能力为500*80％＝400m/s，BC之间的实际传输能力为400*80％＝320m/s，选择BC段的传输能力320m/s作为ABC两跳的传输能力，根据实际测试，A到C的实际传输能力，要比理论计算的320m/s小，因为剩余空口80％不能全部给AB段传输，也不能全部给BC段传输，如果80％的剩余空口资源都给到A到B，那么B到C就无空口资源可用，自然也无法进行数据传输。因此，传统算法选择的路径往往并非是最优路径。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种mesh路径选择方法及系统。

本发明的mesh路径选择方法包括如下步骤：

步骤一：判断是否接收到路由管理帧，如果是，执行步骤二；

步骤二：获取各个频道的剩余空口，及各个频道中每段路径的最大传输能力信息；

步骤三：根据剩余空口及最大传输能力信息获取各个频道中每段路径的实际传输能力信息；

步骤四：根据实际传输能力信息，选择实际传输能力最强的路径作为有效路径。

本发明作进一步改进，还包括步骤五：判断有效路径的路径传输能力是否大于在用路径，如果是，更换路径为获取的有效路径。

本发明作进一步改进，在步骤一执行后，还包括判断使用场景步骤，所述使用场景包括单跳多频场景、多跳单频场景和多跳多频场景。

本发明作进一步改进，在单跳多频场景下，有效路径的选择方法为：

(1)获取某一频道的最大传输能力ability与剩余空口remained air信息；

(2)根据最大传输能力与剩余空口计算该频道实际传输能力ability*remainedair；

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输功能；

(4)选择实际传输能力最大的频道作为有效路径。

本发明作进一步改进，在多跳单频场景下，有效路径的选择方法为：

(1)获取当前频道的剩余空口remained air；

(2)获取每一段路径的最大传输能力信息ability 1、ability 2、....、abilityn、ability(n+1)，其中,n为源设备和目标设备之间经过的设备数；

(3)设置每一段路径的剩余空口使用量为Use air 1、Use air 2、…、Use air n、Use air(n+1)；

(4)通过如下公式计算各路径段剩余空口使用量：

[Use air 1+Use air 2+…+Use air n+Use air(n+1)]＝remained air，

Use air 1*ability 1＝Use air 2*ability 2＝…＝Use air n*ability n＝Use air(n+1)*ability(n+1)；

(5)根据计算所得的各路径段剩余空口使用量，得到某一特定路径的实际传输能力(Use air 1*ability 1)

(6)获取所有路径的实际传输能力；

(7)从所有多跳路径中选择实际传输能力最大的路径作为有效路径。

本发明作进一步改进，在所述多跳多频场景下，源设备与目的设备之间经过n个中间设备，经过m个频道，则有效路径的选择方法为：

(1)计算频道m实际传输能力；

(2)如果频道1上经过num_of_频道1个设备，频道1的剩余空口为remained air 1；

频道2上经过num_of_频道2个设备，频道2的剩余空口为remained air 2；…；

频道m上经过num_of_频道m个设备，频道m的剩余空口为remained air m；

总设备数n＝num_of_频道1+num_of_频道2+…+num_of_频道m；

各路径段最大传输能力为：ability_频道号_设备号；

那么频道m的实际传输能力的计算公式为：

[Use_air_chm_dev1+Use_air_chm_dev2+…+Use_air_chm_dev(num_of_chm)]＝remained_air_m，

Use_air_chm_dev1*ability_chm_dev1＝Use_air_chm_dev2*ability_chm_dev2＝…＝Use_air_chm_dev(num_of_chm)*ability_chm_dev(num_of_chm)；

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输能力；

(4)从所有的多跳多频路径中，选择实际传输能力最强的路径作为有效路径。

本发明还提供一种实现所述mesh路径选择方法的系统，包括：

第一判断模块：用于判断是否接收到路由管理帧；

获取模块：用于获取各个频道的剩余空口，及各个频道中每段路径的最大传输能力信息；

计算模块：用于根据剩余空口及最大传输能力信息获取各个频道中每段路径的实际传输能力信息；

选择模块：用于根据实际传输能力信息，选择实际传输能力最强的路径作为有效路径。

本发明作进一步改进，还包括第二判断模块，用于判断有效路径的路径传输能力是否大于在用路径，如果是，更换路径为获取的有效路径。

本发明作进一步改进，还包括使用场景判断模块：用于判断使用场景，所述使用场景包括单跳多频场景、多跳单频场景和多跳多频场景。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据各路段最大传输能力，将剩余空口资源按一定比例分配到各路段，保证各路段的实际传输能力一致。从而根据实际传输能力获取到最优路径，解决传统算法计算路径传输能力不准问题。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为单跳多频场景有效路径选择方法示意图；

图3为多跳单频场景有效路径选择方法示意图；

图4为多跳多频场景有效路径选择方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明设备组网后，针对传统算法利用剩余空口评估多跳传输能力不准问题，提出改进方法，本发明包括如下步骤：

每个设备都会收到其他设备的路由管理帧，路由管理帧的方向为由目标设备到源设备，所述路由管理帧携带的信息包括：各段路径的最大传输能力信息、该最大传输能力信息对应的频道和/或该频道的剩余空口信息，源设备根据接收到的信息，判断该条路径是经过单跳、多跳单频、多跳多频哪种使用场景过来；

源设备根据对应场景的有效路径选择方法计算该路径的实际传输能力，选择实际传输能力最强的路径作为有效路径，并选用该有效路径与在用路径的能力进行比较，如果大，则更换新路径，否则沿用旧路径。

本方法根据各路段最大传输能力，将剩余空口资源按一定比例分配到各路段，保证各路段的实际传输能力一致，最终计算得到某一特定路径的实际传输能力，通过比较各路径的实际传输能力，选择传输能力最大的那条路径作为有效最优路径。为方便计算剩余空口资源分配到各路段的比例，本发明分三种场景进行详细描述：1.单跳多频，两个设备之间直接通讯，但是设备之间有多个频道可以选择；2.多跳单频，两个设备之间通过其他设备间接通讯，所有设备都在同一频道上传输；3.多跳多频，两个设备之间通过其他设备间接通讯，并且有多个频道供选择。

1、单跳多频场景

如图2所示，在单跳多频场景下，有效路径的选择方法为：

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输功能；

(4)选择实际传输能力最大的频道作为有效路径。

例如，设备A和设备B之间有n个频道，频道1的剩余空口为80％、设备A和设备B之间在频道1的最大传输能力为500m/s，则频道1的最大传输能力为500*80％＝400m/s；频道2的剩余空口为70％、设备AB之间在频道2的最大传输能力为600m/s，则频道2的最大传输能力为600*70％＝420m/s；依次类推，频道n的剩余空口为60％、AB之间在频道n的最大传输能力为650m/s，则频道n的最大传输能力为650*60％＝390m/s；则根据算法选择传输能力最大的频道，即传输能力为420m/s的频道2作为AB之间的有效路径。

2、多跳单频场景

如图3所示，在多跳单频场景下，有效路径的选择方法为：

(1)获取当前频道的剩余空口remained air；

(4)通过如下公式计算各路径段剩余空口使用量：

[Use air 1+Use air 2+…+Use air n+Use air(n+1)]＝remained air，

(6)获取所有路径的实际传输能力；

为便于理解，本例设定有为三个设备的两跳单频场景，三个设备分别为设备A、B、C，连接顺序为A->B->C，并且当前频道剩余空口为80％、AB之间最大传输能力为500m/s、BC之间最大传输能力为400m/s，根据本发明的路径选择方法，要保证A到B的实际传输能力＝＝B到C的实际传输能力，假设A到B使用80％剩余空口中的m，则B到C使用剩余空口中的(80％-m)，由公式500*m＝400*(80％-m)，可以计算A到B用35.56％空口，B到C用44.44％空口，ABC两跳的最大传输能力为500*35.56％＝400*44.44％＝177.8m/s。从而避免了现有技术描述的不准确的问题。

2、多跳多频场景

如图4所示，在所述多跳多频场景下，源设备与目的设备之间经过n个中间设备，经过m个频道，则有效路径的选择方法为：

(1)计算频道m实际传输能力，计算方法参照多跳单频的路径选择方法中的算法；

总设备数n＝num_of_频道1+num_of_频道2+…+num_of_频道m；

各路径段最大传输能力为：ability_频道号_设备号；

那么频道m的实际传输能力的计算公式为：

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输能力；

以下针对传统方法和本发明的差别举例说明，本例为了便于理解，以最简单的2跳2频进行说明。

假设设备A到C中间经过B，则第一跳为设备A到B，第二跳为设备B到C；两个频道分别指2.4G与5G，并且2.4G剩余空口80％，5G剩余空口80％，A与B之间2.4G最大能力为240m/s、5G最大能力为480m/s，B与C之间2.4G最大能力为200m/s、5G最大能力为400m/s

根据传统方法A到C路径为第一跳与第二跳都在5G，计算的传输能力为320m/s，实际传输能力仅为174.54m/s，与实际传输能力误差较大，详细信息如下：

第一跳与第二跳都在2.4G，则计算的传输能力为160m/s；(实际只有87.26m/s)

第一跳的能力：240*80％＝192m/s

第二跳的能力：200*80％＝160m/s

选择能力小的，即160m/s。

第一跳与第二跳都在5G，则计算的传输能力为320m/s；(实际只有174.53m/s)

第一跳的能力：480*80％＝384m/s

第二跳的能力：400*80％＝320m/s

选择能力小的，即320m/s。

第一跳在2.4G与第二跳都在5G，则计算的传输能力为192m/s；(实际传输能力为192m/s)

第一跳的在2.4G，可以全部用：240*80％＝192m/s

第二跳在5G，可以全部用：400*80％＝320m/s

最终能力选小的，即：192m/s。

第一跳在5G与第二跳在2.4G，则计算的传输能力为160m/s；(实际传输能力为160m/s)

第一跳的在5G，可以全部用：480*80％＝384m/s

第二跳在2.4G，可以全部用：200*80％＝160m/s

最终能力选小的，即：160m/s。

根据本发明，设备A到C的有效路径为第一跳2.4G，第二跳5G，实际传输能力192m/s，详细信息如下：

第一跳与第二跳都在2.4G，则实际传输能力为87.26m/s；

第一跳使用x空口，第二跳使用y空口，则

x+y＝80％ (1)

240x＝200y (2)

由以上两公式得到x＝36.36％；y＝43.64％，

实际传输能力为：240x＝240*36.36％＝87.26m/s。

第一跳与第二跳都在5G，则实际传输能力为174.53m/s；

第一跳使用x空口，第二跳使用y空口，则

x+y＝80％ (1)

480x＝400y (2)

由以上两公式得到x＝36.36％；y＝43.64％，

实际传输能力为：480x＝480*36.36％＝174.53m/s。

第一跳在2.4G与第二跳5G，则实际传输能力为192m/s；

第一跳的在2.4G，可以全部用：240*80％＝192m/s

第二跳在5G，可以全部用：400*80％＝320m/s

最终能力选小的，即：192m/s。

第一跳在5G与第二跳在2.4G，则实际传输能力为160m/s；

第一跳的在5G，可以全部用：480*80％＝384m/s

第二跳在2.4G，可以全部用：200*80％＝160m/s

最终能力选小的，即：160m/s。

通过以上实施例可知，本发明对传统基于剩余空口的路径选择方法进行优化，不仅适用于单频，也适用于多频的路径选择，选择的路径与实际传输能力一致；本发明根据各路段最大传输能力，将剩余空口资源按一定比例分配到各路段，保证各路段的实际传输能力一致，最终计算得到某一特定路径的实际传输能力，能够解决传统方法计算路径传输能力不准问题。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种mesh路径选择方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的mesh路径选择方法，其特征在于：还包括步骤五：判断有效路径的路径传输能力是否大于在用路径，如果是，更换路径为获取的有效路径。

3.根据权利要求1或2所述的mesh路径选择方法，其特征在于：在步骤一执行后，还包括判断使用场景步骤，所述使用场景包括单跳多频场景、多跳单频场景和多跳多频场景。

4.根据权利要求3所述的mesh路径选择方法，其特征在于：在单跳多频场景下，有效路径的选择方法为：

(2)根据最大传输能力与剩余空口计算该频道实际传输能力ability*remained air；

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输功能；

(4)选择实际传输能力最大的频道作为有效路径。

5.根据权利要求3所述的mesh路径选择方法，其特征在于：在多跳单频场景下，有效路径的选择方法为：

(1)获取当前频道的剩余空口remained air；

(2)获取每一段路径的最大传输能力信息ability 1、ability 2、....、ability n、ability(n+1)，其中,n为源设备和目标设备之间经过的设备数；

(3)设置每一段路径的剩余空口使用量为Use air 1、Use air 2、…、Use air n、Useair(n+1)；

(4)通过如下公式计算各路径段剩余空口使用量：

[Use air 1+Use air 2+…+Use air n+Use air(n+1)]＝remained air，

Use air 1*ability 1＝Use air 2*ability 2＝…＝Use air n*ability n＝Useair(n+1)*ability(n+1)；

(6)获取所有路径的实际传输能力；

6.根据权利要求5所述的mesh路径选择方法，其特征在于：在所述多跳多频场景下，源设备与目的设备之间经过n个中间设备，经过m个频道，则有效路径的选择方法为：

(1)计算频道m实际传输能力；

(2)如果频道1上经过num_of_频道1个设备，频道1的剩余空口为remained air 1；频道2上经过num_of_频道2个设备，频道2的剩余空口为remained air 2；…；

总设备数n＝num_of_频道1+num_of_频道2+…+num_of_频道m；

各路径段最大传输能力为：ability_频道号_设备号；

那么频道m的实际传输能力的计算公式为：

(3)重复步骤(1)-步骤(2)，计算所有频道的实际传输能力；

7.一种实现权利要求1-6任一项所述的mesh路径选择方法的系统，其特征在于，包括：

第一判断模块：用于判断是否接收到路由管理帧；

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：还包括第二判断模块，用于判断有效路径的路径传输能力是否大于在用路径，如果是，更换路径为获取的有效路径。

9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于：还包括使用场景判断模块：用于判断使用场景，所述使用场景包括单跳多频场景、多跳单频场景和多跳多频场景。