[發明專利]一種基于動態簇的無線Mesh網絡虛擬化快速切換方法

有效

• 申請號: 201610119891.1
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105792295B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 朱曉榮;張飛陽;鞏曉迪;周辰駿;王勇;楊龍祥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W36/08;H04L29/12
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發明公開了一種基于動態簇的無線Mesh網絡虛擬化快速切換算法，包括Mesh客戶端和Mesh節點。Mesh客戶端包括接入模塊、數據包模塊；接入模塊發送接入請求、更新默認網關的MAC地址；數據包模塊產生數據包。Mesh節點包括動態簇維護模塊、數據多播組維護模塊、數據包路由模塊；動態簇維護模塊對客戶端接入請求做出應答、構建動態Mesh接入點簇、交換與客戶端的鏈路質量信息；數據多播組維護模塊為客戶端轉發數據包；數據包路由模塊建立多播路由。當Mesh客戶端在無線Mesh網絡環境中移動過程中，由Mesh網絡通過構建動態簇綜合考慮接入鏈路質量和回程路由情況，為客戶端選擇最佳的接入點，實現客戶端快速切換。該算法可在不修改802.11設備驅動情況下，完成移動Mesh客戶端快速切換。

技術領域

本發明屬于無線Mesh網絡虛擬化領域，涉及一種Mesh客戶端移動的場景下，快速切換Mesh接入點的方法。

背景技術

無線Mesh網絡的Mesh客戶端需要與Mesh接入點建立關聯才可以訪問Internet，接入點的選擇不僅影響客戶端的吞吐率、端到端時延等性能，也會對整個Mesh網絡的性能造成影響。IEEE802.11標準的接入設備通過掃描信道信號強度(Received Signal StrengthIndicator，RSSI)最強的MAP作為最接入點，當RSSI降到某個閾值時重新掃描信道，忽略了接入點的負載以及整個Mesh網絡的路由狀況，導致選擇的接入點并不是最優的。此時可以把掃描到的所有接入點構建成一個動態簇，將整個Mesh網絡虛擬成一個接入點。不僅僅考慮接入鏈路的質量，同時也考慮動態簇中的節點到Internet網關的路由情況，在不修改設備驅動的情況下，實現客戶端在網絡中選擇最佳的接入點以及完成移動過程中的快速切換。

發明內容

技術問題：本發明針對傳統的基于RSSI的接入點選擇造成Mesh客戶端與Mesh網絡的鏈接中斷問題，提供一種無線Mesh網絡環境下，基于動態簇的無線Mesh網絡虛擬化快速切換方法。

技術方案：本發明基于無線Mesh網絡環境下，提出了基于動態簇的快速切換方法，該方法包括以下步驟：

Mesh客戶端：

步驟1-1)接入模塊：客戶端周期性地發送DHCP請求，運行DHCP服務的接入點收到請求后開始對客戶端的位置跟蹤；

步驟1-2)數據包模塊：以固定頻率向默認網關發送數據包；

Mesh節點：

步驟2-1)動態簇維護模塊：收到DHCP請求的接入點構成一個動態接入點簇，簇內成員自動加入一個多播組，即動態簇多播組，以多播的形式在組內交換自己與客戶端的鏈路質量信息，相反，一段時間沒有收到DHCP請求，則自動退出動態簇多播組；

步驟2-2)數據多播組維護模塊：動態簇內具有最佳鏈路質量的接入點自動加入一個數據多播組，開始為客戶端轉發數據，相反，判斷鏈路質量不是最優的接入點則退出數據多播組；

步驟2-3)數據包路由模塊：接入點收到數據以后，多播到組內的其他接入點，最后發送到Internet網關。

所述Mesh客戶端步驟1-1)中，接入模塊由以下兩部分構成：(1)DHCP請求；(2)ARP接收；具體流程為：

a)Mesh客戶端通過周期性(每隔2秒)地廣播DHCP請求獲取有效的IP地址，運行DHCP服務的Mesh接入點根據客戶端的MAC地址為其分配IP地址、默認網關的IP地址、租期，因此，所有接入點返回的IP地址和默認網關是相同的，客戶端認為始終只有一個接入點，從而實現對Mesh客戶端的位置跟蹤；

b)當Mesh接入點開始為Mesh客戶端轉發數據的時候，會向客戶端發送主動ARP信息，修改客戶端本地的ARP緩存，更新默認網關的MAC地址，保證客戶端發送的數據會先到達該接入點；