[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TWI679914B - 節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統 - Google Patents

節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI679914B
TWI679914B TW106112951A TW106112951A TWI679914B TW I679914 B TWI679914 B TW I679914B TW 106112951 A TW106112951 A TW 106112951A TW 106112951 A TW106112951 A TW 106112951A TW I679914 B TWI679914 B TW I679914B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
packet
type
mode
network
node device
Prior art date
Application number
TW106112951A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201804867A (zh
Inventor
喬俊傑
劉林炎
Original Assignee
矽力杰半導體技術（杭州）有限公司
Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 矽力杰半導體技術（杭州）有限公司, Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd. filed Critical 矽力杰半導體技術（杭州）有限公司
Publication of TW201804867A publication Critical patent/TW201804867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI679914B publication Critical patent/TWI679914B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0008—Modulated-carrier systems arrangements for allowing a transmitter or receiver to use more than one type of modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
    • H04W40/16—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality based on interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/30—Definitions, standards or architectural aspects of layered protocol stacks
    • H04L69/32—Architecture of open systems interconnection [OSI] 7-layer type protocol stacks, e.g. the interfaces between the data link level and the physical level
    • H04L69/322—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions
    • H04L69/323—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the physical layer [OSI layer 1]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/20—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on geographic position or location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H04W48/10—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery using broadcasted information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/10—Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation
    • H04L45/122—Shortest path evaluation by minimising distances, e.g. by selecting a route with minimum of number of hops
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

公開了一種節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統，透過控制節點設備在不同的模式下工作，在上一跳的設備為普通設備時，將符合預定實體層協定的封包轉換為經過實體層性能增強處理的封包轉發，在下一跳設備為普通設備時，將接收到的經過實體層性能增強處理的封包轉換為符合預定實體層協定的封包轉發，在上一跳和下一跳的設備均為同類設備時，以增強的實體層處理方式進行封包收發，由此，在相容現有網格網路節點設備的同時增強了網格網路通信連接的性能，提高了網格網路的穩定性和佈設範圍。

Description

節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統
本發明涉及通信技術，更具體地，本發明涉及一種節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統。
隨著物聯技術的發展，越來越多的智慧型設備存取網路。網格網路(mesh network)具有可動態擴展、高連線性、高可靠性和高穩定性的優點，因而越來越受到關注。作為終端的智慧型設備可以先存取網格網路，然後進一步存取相同或不同類型的其他網路，從而實現智慧型設備的遠端系統管理、定時控制和參數調節等功能。
網格網路是包括網路控制器和多個節點設備的網路架構。網路控制器可以有一個或者幾個，節點設備有多個。網路控制器用於節點之間的通信調度和節點與外部網路之間的通信路由。節點可以經由網路控制器存取外部網路。在同一時刻，一般只有一個網路控制器對網路進行控制。現有技術透過廣播來實現網格網路，實現的協定不盡相同。例如，可以基於藍牙協議4.0或藍牙低功耗協議(BLE)實現網格網路。
在網格網路中，利用相鄰的節點設備轉發資料，以代替長距離的直接連接，這種通信方式也稱為“多跳(multi-hop)”通信。節點設備透過轉發收到的封包來實現資料的傳遞，這種方式可以透過以節點作為中繼的方式實現資訊的傳遞。在整個網路中，節點的資料轉發都是基於隨機延遲實現的。然而，部分網格網路所基於的無線介面傳輸距離有限(例如，小於20米)，當一跳的距離過大時，網格網路的節點設備之間無法正常通信或者容易受到干擾。
因此，期望進一步改進網格網路的資料通信控制方法以提高網格網路的穩定性。
有鑑於此，本發明提供一種節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統以提高網格網路的穩定性。
第一態樣，一種網格網路系統，包括：網路控制器，適於收發第一類型封包；以及，多個節點設備，每個所述節點設備工作在第一模式或第二模式，其中，在第一模式下，所述節點設備適於將接收到至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送，在第二模式下，所述節點設備適於收發第二類型封包；其中，所述第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，所述第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封 包。
在一種可能的設計中，每個所述節點設備根據自身的網路相對位置或相鄰節點的狀態選擇工作在第一模式或第二模式，其中，所述網路相對位置表示所述節點設備與所述網路控制器之間的最短轉發路徑的跳數或轉發次數。較佳地，所述節點設備在網路相對位置為與所述網路控制器相鄰時選擇工作於第一模式。
在一種可能的設計中，所述網路控制器適於產生命令封包並以廣播方式發送，所述節點設備根據所述命令封包到達時的最小轉發次數確定或更新自身的網路相對位置。
在一種可能的設計中，所述第一類型封包為基於第一調變方式的封包，所述第二類型封包為基於第二調變方式的封包。
在一種可能的設計中，所述第二調變方式為較所述第一調變方式接收靈敏度更低和/或速率更低和/或引入展頻技術的調變方式。較佳地，所述第一調變方式為1Mbps GFSK調變，所述第二調變方式為1Mbps BPSK調變、250KHz GFSK調變、展頻BPSK調變、展頻GFSK調變或展頻QPSK調變。
第二態樣，提供一種用於網格網路的節點設備，包括：多模收發裝置，適於收發第一類型封包和第二類型封包；控制裝置，適於在第一模式下將接收到至少部分第一 類型封包轉換為第二類型封包交由所述多模收發裝置發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包交由所述多模收發裝置發送，在第二模式下控制所述多模收發裝置收發第二類型封包；其中，所述第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，所述第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包。
在一種可能的設計中，每個所述控制裝置用於根據所述節點設備的網路相對位置或相鄰節點的狀態選擇工作在第一模式或第二模式，其中，所述網路相對位置表示所述節點設備與所述網格網路的網路控制器之間的最短轉發路徑的跳數或轉發次數。較佳地，所述控制裝置在網路相對位置為與所述網路控制器相鄰時選擇工作於第一模式。
在一種可能的設計中，，所述控制裝置根據命令封包到達時的最小轉發次數確定或更新自身的網路相對位置，所述命令封包由所述網路控制器生成並以廣播方法發送。
在一種可能的設計中，所述第一類型封包為基於第一調變方式的封包，所述第二類型封包為基於第二調變方式的封包。較佳地，所述第二調變方式為較所述第一調變方式接收靈敏度更低和/或速率更低和/或引入展頻技術。進一步較佳地，所述第一調變方式為1Mbps GFSK調變，所述第二調變方式為1Mbps BPSK調變、250KHz GFSK調變展頻BPSK調變、展頻GFSK調變或展頻QPSK調變。
第三態樣，提供一種封包轉發方法，包括： 在第一模式下，將接收到至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送；在第二模式下，收發第二類型封包；其中，所述第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，所述第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包。
本發明實施例同時使得節點設備可以在不同的模式下工作，在上一跳的設備為普通設備時，將符合預定實體層協定的封包轉換為經過實體層性能增強處理的封包轉發，在下一跳設備為普通設備時，將接收到的經過實體層性能增強處理的封包轉換為符合預定實體層協定的封包轉發，在上一跳和下一跳的設備均為同類設備時，以增強的實體層處理方式進行封包收發，由此，在相容現有網格網路節點設備的同時增強了網格網路通信連接的性能，提高了網格網路的穩定性和佈設範圍。
11‧‧‧多模收發裝置
12‧‧‧控制裝置
100-300‧‧‧步驟
透過以下參照圖式對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優點將更為清楚，在圖式中：圖1是本發明實施例的網格網路系統的網路拓撲示意圖；圖2A是本發明實施例的節點設備的結構示意圖；圖2B是本發明實施例的節點設備進行封包轉發的流 程圖；圖3是本發明實施例的網格網路系統的封包發送接收流程圖；圖4是本發明實施例的另一種網格網路系統的網路拓撲示意圖；圖5是圖4所示的網格網路通信範圍內出現不期望的節點設備時的網路拓撲示意圖。
以下基於實施例對本發明進行描述，但是本發明並不僅僅限於這些實施例。在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。為了避免混淆本發明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路並沒有詳細敘述。
此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的圖式都是為了說明的目的，並且圖式不一定是按比例繪製的。
除非上下文明確要求，否則整個說明書和申請專利範圍中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限於”的含義。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對 重要性。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
在現有技術中，基於無線區域網(WLAN)技術、紫蜂(ZigBee)技術以及藍牙技術均可以實現多跳的網格網路。以下以基於藍牙低功耗標準的網格網路為例進行說明，但是，本領域技術人員能夠理解，本發明實施例的方法和產品適於使用其它任何可以實現多跳網格網路的網路通信系統。
圖1是本發明實施例的網格網路系統的網路拓撲示意圖。如圖1所示，該網格網路系統包括網路控制器NC和多個節點設備N1至N15。網路控制器NC例如為手機、電腦、平板電腦等智慧型終端機，也可以是專用的網路控制器。節點設備可以為智慧型家電或其它智慧型設備，例如具備網路連接功能的電視、冰箱、熱水器、LED燈、攝像頭、監控器、插座、計時器等。
圖1所示的網格網路為單路徑網路，其中，以網路控制器NC為中心提供多條信號路徑，在每條信號路徑上包括串聯的多個節點，且不同信號路徑上的多個節點彼此不連接。如圖1所示，以網路控制器NC為中心，節點N1、N6和N11依次連接在第一信號路徑上，節點N2、N7和N12依次連接在第二信號路徑上，節點N3、N8和N13依次連接在第三信號路徑上，節點N4、N9和N14依次連接在第四信號路徑上，節點N5、N10和N15依次連接在第五信號路徑上。第一至第五信號路徑共同連接至網 路控制器，彼此之間未連接。每條路徑上的節點在轉發資料時，只能轉發至同一信號路徑上的相鄰節點。也即，每個節點只能經由唯一的信號路徑轉發封包至相鄰的節點或網路控制器。例如，節點N9在轉發資料時，只能轉發至第四信號路徑上的相鄰節點N4和N14。
網路控制器NC與外部網路之間採用無線區域網(WLAN)協定、紫蜂(Zigbee)協定以及藍牙協定互聯，網路控制器NC與多個節點之間、以及多個節點彼此之間可以採用藍牙協定、紫蜂協定、WLAN協定互聯。在本實施例中，以採用藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy，BLE)協議為例進行說明。網路控制器NC不僅控制網格網路內部的資料通信，而且為網格網路與外部網路之間的通信提供路由功能，使得網格網路系統中的多個節點可以經由網路控制器存取外部網路。
現有的網格網路系統中，各節點設備之間以及節點設備與網路控制器NC之間通常是透過標準通信介面進行封包的收發。但是，標準通信介面在某些情況下容易受到干擾，同時，還存在通信距離有限的問題。在不同的節點設備之間存在牆壁等障礙物時，會使得節點設備之間的通信連接品質急劇下降。這一問題在使用BLE設備作為節點設備時尤其突出。為了克服該缺陷，本實施例的網格網路系統中，所有的節點設備除了能基於標準的BLE介面進行通信外，還可以發送和接收實體層性能增強(抗干擾能力更強、傳輸距離更遠以及穿透障礙物後損耗降低)的封 包，以提高整個網格網路的穩定性和性能。
具體地，每個節點設備可以工作在第一模式或第二模式。其中，在第一模式下，節點設備將透過BLE標準方式(可稱為第一方式)接收的至少部分封包以性能增強的實體層處理方式(可稱為第二方式)轉發並將透過性能增強的實體層處理方式接收的至少部分封包以BLE標準方式轉發。在第二模式下，所述節點設備僅透過性能增強的實體層處理方式收發封包。也就是說，在第一模式下，節點設備將接收到的至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送。在第二模式下，節點設備收發第二類型封包。其中，第一類型封包為符合預定實體層協定的封包(也即，以第一方式處理的封包)，所述第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包(也即，以第二方式處理的封包)。由此，節點設備之間可以透過性能增強的實體層介面以獲得更佳的傳輸性能，彌補現有標準協定的缺陷。並且，由於節點設備也能夠透過BLE標準方式收發封包，因此，節點設備可以相容現有的網格網路節點設備(例如，網路控制器NC)，與現有的網路控制器NC實現組網。這對於某些應用場景是非常有幫助的，因為網路控制器NC通常可能為用戶的手機、電腦等標準設備。
圖2A是本發明實施例的節點設備的結構示意圖。如圖2A所示，本實施例的節點設備包括多模收發裝置11和控制裝置12。其中，多模收發裝置11被配置為收發BLE 標準封包和經過實體層性能增強處理的封包。控制裝置12用於在第一模式下將接收到的至少部分封包(目標節點就是本節點設備的封包不需要轉發)由一種類型轉換為另一種類型後交由多模收發裝置發送。控制裝置12在第二模式下控制多模收發裝置11以性能增強的實體層處理方式收發封包(也即收發第二類型封包)。
在實體層，調變方式對於信號傳輸的影響較大。在本實施例中，符合BLE標準的實體層處理方式為1Mbps GFSK調變，其傳輸距離在20米以內。為了增強實體層的性能，可以採用比上述調變方式接收靈敏度更低和/或速率更低和/或引入展頻技術的調變方式，實體層性能增強的調整方式包括但不限於1Mbps BPSK調變、250KHz GFSK調變、展頻BPSK調變、展頻GFSK調變或展頻QPSK調變。
在網路控制器NC為標準的BLE設備前提下，在本實施例的網格網路系統中，僅需要與網路控制器NC相鄰的各節點設備工作於第一模式，其它節點設備工作於第二模式。也就是說，在圖1中，節點設備N1-N5工作於第一模式，將基於一種調變方式的封包轉換為基於另一種調變方式的封包發送。而節點設備N6-N15均工作於第二模式，其在網格網路中的上一跳和下一跳節點均為可以收發實體層性能增強的封包的節點設備，因此，透過收發實體層性能增強的封包來與上一跳和下一跳節點通信以獲得更好的通信品質和穩定性。也就是說，節點設備N1-N5與 網路控制器NC之間的通信介面為BLE標準介面，而與相鄰的節點設備N6-N10之間的通信介面為性能增強的實體層介面(在本實施例中，為採用的性能增強的調變方式的介面)。在組網時，可以根據需要配置每個節點設備的工作模式。可選地，也可以在組網時以及在網格網路運行過程中，由節點設備根據自己在網格網路系統中的網路相對位置確定工作模式。網路相對位置用於表示節點設備與網路控制器NC之間的最短轉發路徑的跳數或轉發次數(也即，路徑上的中間節點設備數量)。根據網路相對位置，節點設備可以獲知在當前的網路拓撲中自己與網路控制器之間進行通信需要經過多少個中間節點(或幾跳距離)。在網格網路中所有的節點設備均可以透過BLE標準介面和性能增強的實體層介面進行通信的前提下，只需要與網路控制器NC相鄰所有節點設備工作於第一模式，其它的節點設備工作於第二模式即可。
節點設備的網路相對位置可以採用中國專利申請案CN105681189A公開的方式獲取。也即，網路控制器NC在初始化時或需要更新網路拓撲時產生命令封包並以廣播方式發送，網格網路中的各節點設備轉發所述命令封包，並根據所述命令封包到達時的最小轉發次數確定或更新自身的網路相對位置。
可選地，節點設備也可以根據所獲取的當前網路拓撲中相鄰節點的狀態選擇工作於第一模式或第二模式。
圖2B是本發明實施例的節點設備進行封包轉發的流 程圖。如圖2B所示，在步驟100，判斷當前工作模式，如果為第一模式，轉步驟200，如果為第二模式，轉步驟300。工作模式可以根據節點設備的當前網路相對距離自動確定或根據使用者的設定確定。
在步驟200，在第一模式下將接收到的至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送。
在步驟300，在第二模式下，收發第二類型封包。
圖3是本發明實施例的網格網路系統的封包發送接收流程圖，其示出了網格網路系統中不同節點的實現通信的流程。如圖3所示，在第一跳連接中，網路控制器NC發送第一類型封包(以1Mbps GFSK調變)給節點設備N1-N5，節點設備N1-N5分別收到第一類型封包之後會給網路控制器發送相應的封包ACK(以1Mbps GFSK調變)，網路控制器接收到封包ACK表示當前的第一類型封包與節點設備N1-N5的通信結束。
工作於第一模式的節點設備N1-N5接收到第一類型封包(以1Mbps GFSK調變)之後，會透過內部的實體層協議控制器將其轉換為第二類型封包(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)，然後分別將其轉發給對應的下一跳節點設備N6-N10。節點設備N6-N10工作於第二模式，在接收完成之後會分別向節點設備N1-N5返回相應的封包ACK(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)，節點設備N1-N5接收到封包ACK表示當前的第二類型封包通 信結束。
然後，節點設備N6-N10接收到第二類型封包(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)之後，會將其分別轉發給下一跳節點設備N11-N15。節點設備N11-N15接收完成之後會給節點設備N6-N10發送相應的封包ACK。節點設備N6-N10接收到封包ACK表示當前的第二類型封包發送結束。由此，來自網路控制器NC的封包可以廣播到網格網路中所有的節點設備，並由特定的一個或多個目標節點進行處理。
同時，在上行方向，當節點設備需要向網路控制器NC發送資料時，節點設備N11-N15之一將所要發送的封包處理為第二類型封包(1Mbps BPSK或250Kbps GFSK)之後，會將其轉發給對應的下一跳節點設備N6-N10之一。節點設備N6-N10之一接收完成之後會給對應的節點設備N11-N15之一發送相應的封包ACK(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變的第二類型封包)。節點設備N11-N15之一接收到封包ACK表示當前的封包發送結束，且對應的接收結束。
然後，節點設備N6-N10之一接收到第二類型封包(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)之後，會將其轉發給下一跳的節點設備N1-N5之一，節點設備N1-N5之一接收完成之後會給上一跳節點設備N6-N10之一發送相應的封包ACK(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)，節點設備N6-N10之一接收到封包ACK表示當前的 第二類型封包發送結束，且對應的接收操作結束。
節點設備N1-N5之一接收到第二類型封包(以1Mbps BPSK或250Kbps GFSK調變)之後，會透過內部的實體層協議控制器將其轉換為第一類型封包(以1Mbps GFSK調變)，然後將其轉發給網路控制器NC。網路控制器NC接收完成之後會給節點設備N1-N5之一發送相應的封包ACK(以1Mbps GFSK調變的第一類型封包)。節點設備N1-N5之一接收到封包ACK表示當前的第一類型封包通信結束。
由此，網格網路中的任意一個節點的封包均可以透過一跳或多跳轉發到達網路控制器。
由於節點設備N1-N5與節點設備N6-N10之間，以及節點設備N6-N10與節點設備N11-N15之間透過基於實體層性能增強的調變方式的封包進行通信，可以實現更加穩定的網路連接，並且擴展網格網路的通信範圍，保證通信品質。同時，與網路控制器相鄰的節點設備N1-N5透過符合BLE協定的標準封包進行通信，由此可以相容標準的網路控制器設備。
進一步地，本發明實施例的節點設備並沒有改變實體層以上的各層對於封包的處理。也就是說，在進行調變前的對封包處理與標準的BLE設備一致，因此，可以減小設備改造或設計的成本。
圖4是本發明實施例的另一種網格網路系統的網路圖譜示意圖。如圖4所示，該網格網路包括網路控制器NC 和多個節點N1至N15。本實施例的網格網路為多路徑網路，其中，以網路控制器NC為中心提供多條信號路徑，在每條信號路徑上包括串聯的多個節點，且不同信號路徑上的多個節點可以彼此連接。
如圖4所示，以網路控制器NC為中心，節點N1、N6和N11依次連接在第一信號路徑上，節點N2、N7和N12依次連接在第二信號路徑上，節點N3、N8和N13依次連接在第三信號路徑上，節點N4、N9和N14依次連接在第四信號路徑上，節點N5、N10和N15依次連接在第五信號路徑上。第一至第五信號路徑共同連接至網路控制器，不同信號路徑的信號節點還可以彼此連接。例如第一信號路徑上的節點N1與第五信號路徑上的節點N10彼此連接，第二信號路徑上的節點N7和第三信號路徑上的節點N3彼此連接。每條路徑上的節點在轉發資料時，不僅可能轉發至同一信號路徑上的相鄰節點，而且可能轉發至相鄰信號路徑上的相鄰節點。也即，每個節點可能經由多條不同的信號路徑轉發封包至相鄰的節點或網路控制器。其中，節點設備N1-N5與網路控制器NC相鄰，因此，被配置為工作在第一模式，透過標準BLE介面與網路控制器連接。同時，其它節點設備與網路控制器NC不相鄰，因此，透過實體層性能增強的介面與相鄰的節點設備連接通信。由此，透過一跳或多跳轉發，網格網路中的任一個節點設備都可以與網路控制器NC通信。
圖5是圖4所示網格網路通信範圍內出現不期望的節 點設備時的網路拓撲示意圖。如圖5所示，不期望的BLE設備(B1-B3)出現在網格網路中並試圖與網格網路中的網路控制器NC或節點設備N1-N15通信時，由於各節點設備之間透過實體層性能增強的封包進行通信，標準的BLE設備(B1-B3)無法與節點設備通信(也即，無法解調封包，其發出的標準BLE封包也無法被節點設備N6-N15解調)。由節點設備N1-N5向網路控制器NC發送的標準BLE封包以及網路控制器NC發給節點設備N1-N5的封包在實體與現有的BLE協定相容，因此，可以被BLE設備B1-B3接收。但是，這些封包具有固定的格式，所述BLE設備B1-B3接收封包後無法進行實體層以上的處理和解析，因此還是無法存取網路。同時，節點設備N-N5以及網路控制器NC也可以接收來自BLE設備B1-B3的標準BLE封包，但是同樣因為封包格式不同，這些資料被會被節點設備N-N5以及網路控制器NC丟棄。由此，可以避免出現在網格網路通信範圍內的標準BLE設備對於網路構成干擾，使得網路具有更好的安全性。
由於節點設備可以在不同的模式下工作，在上一跳的設備為普通設備時，將符合預定實體層協定的封包轉換為經過實體層性能增強處理的封包轉發，在下一跳設備為普通設備時，將接收到的經過實體層性能增強處理的封包轉換為符合預定實體層洗衣的封包轉發，在上一跳和下一跳的設備均為同類設備時，以增強的實體層處理方式進行封包收發，由此，在相容現有網格網路節點設備的同時增強 了網格網路通信連接的性能，提高了網格網路的穩定性和佈設範圍。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用於限制本發明，對於本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

Claims (15)

  1. 一種網格網路系統，包括：網路控制器，適於收發第一類型封包；以及，多個節點設備，每個該節點設備工作在第一模式或第二模式，其中，在第一模式下，該節點設備適於將接收到至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送，在第二模式下，該節點設備適於收發第二類型封包；其中，該第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，該第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包。
  2. 根據請求項1所述的網格網路系統，其中，每個該節點設備根據自身的網路相對位置或相鄰節點的狀態選擇工作在第一模式或第二模式，其中，該網路相對位置表示該節點設備與該網路控制器之間的最短轉發路徑的跳數或轉發次數。
  3. 根據請求項2所述的網格網路系統，其中，該節點設備在網路相對位置為與該網路控制器相鄰時選擇工作於第一模式。
  4. 根據請求項2所述的網格網路系統，其中，該網路控制器適於產生命令封包並以廣播方式發送，該節點設備根據該命令封包到達時的最小轉發次數確定或更新自身的網路相對位置。
  5. 根據請求項1所述的網格網路系統，其中，該第一類型封包為基於第一調變方式的封包，該第二類型封包為基於第二調變方式的封包。
  6. 根據請求項5所述的網格網路系統，其中，該第二調變方式為較該第一調變方式接收靈敏度更低和/或速率更低和/或引入展頻技術的調變方式。
  7. 根據請求項6所述的網格網路系統，其中，該第一調變方式為1Mbps GFSK調變，該第二調變方式為1Mbps BPSK調變、250KHz GFSK調變、展頻BPSK調變、展頻GFSK調變或展頻QPSK調變。
  8. 一種用於網格網路的節點設備，包括：多模收發裝置，適於收發第一類型封包和第二類型封包；控制裝置，適於在第一模式下將接收到至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包交由該多模收發裝置發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包交由該多模收發裝置發送，在第二模式下控制該多模收發裝置收發第二類型封包；其中，該第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，該第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包。
  9. 根據請求項8所述的節點設備，其中，每個該控制裝置用於根據該節點設備的網路相對位置或相鄰節點的狀態選擇工作在第一模式或第二模式，其中，該網路相對位置表示該節點設備與該網格網路的網路控制器之間的最短轉發路徑的跳數或轉發次數。
  10. 根據請求項9所述的節點設備，其中，該控制裝置在網路相對位置為與該網路控制器相鄰時選擇工作於第一模式。
  11. 根據請求項9所述的節點設備，其中，該控制裝置根據命令封包到達時的最小轉發次數確定或更新自身的網路相對位置，該命令封包由該網路控制器生成並以廣播方法發送。
  12. 根據請求項8所述的節點設備，其中，該第一類型封包為基於第一調變方式的封包，該第二類型封包為基於第二調變方式的封包。
  13. 根據請求項12所述的節點設備，其中，該第二調變方式為較該第一調變方式接收靈敏度更低和/或速率更低和/或引入展頻技術。
  14. 根據請求項13所述的節點設備，其中，該第一調變方式為1Mbps GFSK調變，該第二調變方式為1Mbps BPSK調變、250KHz GFSK調變展頻BPSK調變、展頻GFSK調變或展頻QPSK調變。
  15. 一種封包轉發方法，包括：在第一模式下，將接收到至少部分第一類型封包轉換為第二類型封包發送，並將接收到的至少部分第二類型封包轉換為第一類型封包發送；在第二模式下，收發第二類型封包；其中，該第一類型封包為符合預定實體層協定的封包，該第二類型封包為經過實體層性能增強處理的封包。
TW106112951A 2016-07-20 2017-04-18 節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統 TWI679914B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610584808.8A CN106255169B (zh) 2016-07-20 2016-07-20 节点设备、数据包转发方法及应用其的网格网络系统
??201610584808.8 2016-07-20
CN201610584808.8 2016-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201804867A TW201804867A (zh) 2018-02-01
TWI679914B true TWI679914B (zh) 2019-12-11

Family

ID=57604491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106112951A TWI679914B (zh) 2016-07-20 2017-04-18 節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10470100B2 (zh)
CN (1) CN106255169B (zh)
TW (1) TWI679914B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109155759B (zh) * 2016-09-29 2021-08-13 Sk电信有限公司 网络设备及网络设备的操作方法
US11259176B2 (en) * 2018-02-08 2022-02-22 Signify Holding B.V. Method of and a system and node device for locating information available at a node device in a network of communicatively interconnected node devices
CN109922465B (zh) * 2019-01-28 2022-07-01 展讯半导体(成都)有限公司 网络配置方法及装置
CN110191451B (zh) * 2019-05-31 2022-08-09 杭州涂鸦信息技术有限公司 蓝牙设备的状态同步方法、移动终端、系统以及装置
US11514767B2 (en) * 2019-09-18 2022-11-29 Sensormatic Electronics, LLC Systems and methods for averting crime with look-ahead analytics

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100008234A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 Qualcomm Incorporated Paging schemes for local network access
US20120274234A1 (en) * 2012-01-05 2012-11-01 Lumenpulse Lighting Inc. Wireless light controller system and method
US20130201316A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-08 May Patents Ltd. System and method for server based control
CN105451165A (zh) * 2015-12-01 2016-03-30 中国通信建设集团设计院有限公司 一种基于多协议的近距离通信方法及装置
CN105681189A (zh) * 2016-01-21 2016-06-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于网格网络的数据转发方法及节点设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7864682B2 (en) 2006-06-27 2011-01-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for routing data in networks
US8391255B2 (en) 2006-08-17 2013-03-05 Cisco Technology, Inc. Content throughput on wireless mesh networks
US8385345B2 (en) 2007-09-19 2013-02-26 At&T Intellectual Property Ii, L.P. Data forwarding in hybrid mesh networks
US8687650B2 (en) * 2007-12-07 2014-04-01 Nsgdatacom, Inc. System, method, and computer program product for connecting or coupling analog audio tone based communications systems over a packet data network
CN101459968A (zh) * 2008-12-31 2009-06-17 林志华 一种远距离无线传输方法
CN101883076A (zh) * 2010-06-25 2010-11-10 北京创毅视通科技有限公司 一种基于物联网的lte物理层传输方法和系统
US8902901B2 (en) * 2012-03-23 2014-12-02 Itron, Inc. Communication packet conversion
US9502902B2 (en) * 2012-06-26 2016-11-22 Solarcity Corporation System, method and apparatus for generating layout of devices in solar installations
CN105228267A (zh) * 2014-05-28 2016-01-06 福建省农业机械化研究所 一种电能表的WiFi通讯方法及WiFi通讯模块
CN104270293A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 国家电网公司 基于电力载波的智能家居系统
CN104484986A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 武汉阿米特科技有限公司 数据传输方法、无线发射装置及无线接收装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100008234A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 Qualcomm Incorporated Paging schemes for local network access
US20120274234A1 (en) * 2012-01-05 2012-11-01 Lumenpulse Lighting Inc. Wireless light controller system and method
US20130201316A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-08 May Patents Ltd. System and method for server based control
CN105451165A (zh) * 2015-12-01 2016-03-30 中国通信建设集团设计院有限公司 一种基于多协议的近距离通信方法及装置
CN105681189A (zh) * 2016-01-21 2016-06-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于网格网络的数据转发方法及节点设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN106255169A (zh) 2016-12-21
US20180027472A1 (en) 2018-01-25
CN106255169B (zh) 2020-09-01
TW201804867A (zh) 2018-02-01
US10470100B2 (en) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI679914B (zh) 節點設備、封包轉發方法及應用其的網格網路系統
Tamaki et al. Full duplex media access control for wireless multi-hop networks
KR102168495B1 (ko) 무선 네트워크들에서의 복수의 데이터 스트림의 동시 라우팅
TWI641249B (zh) 用於網格網路的資料轉發方法及節點設備
US9553796B2 (en) Cycle-free multi-topology routing
US9225589B2 (en) Fast reroute using different frequency-hopping schedules
CN104144002B (zh) 一种多频洪泛电力线载波通信方法
US20180213460A1 (en) Networking devices and methods
CN102984781B (zh) 用于无线自组织网络路由的邻居节点判定方法
US9008090B2 (en) Communication apparatus and communication method
EP3566496B1 (en) Routes discovery in wireless networks with directional transmissions
Masek et al. Suitability of MANET routing protocols for the next-generation national security and public safety systems
CN103152143B (zh) 用于无线自组织网络的多点协作通信系统及方法
O'Sullivan et al. Multi-hop MAC implementations for affordable SDR hardware
US20140307581A1 (en) Device and method of communicating, and computer readable medium for communicating
TWI689183B (zh) 適用於網狀網路之中繼器
Batool et al. Improvement of QoS through relay selection for hybrid SWIPT protocol
Sayed et al. A new cooperative MAC protocol for wireless LANs
Lee et al. Ultimate performance of Wi-Fi access points with multiple interfaces: An application of software defined network
JP6415949B2 (ja) 無線通信装置
Carvalho et al. Routing for capacity improvement in Multi-Channel-Width Multi-Radio Wireless Mesh Networks
Takamori et al. Enhancing throughput of star topology sensor network by group acknowledgement method and MCR SS-CSMA/CA
Saha et al. RBP: Reliable Broadcasting Protocol in Large Scale Mobile Ad Hoc Networks
da Silva et al. Routing in hybrid mesh networks of cognitive and IEEE 802.11 radios
Ren A wireless self-organizing and multi-hop network for intelligent home system