CN102065509B - 无线网状网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网状网络系统，该系统包括多个无线网状路由器，以及通过所述无线网状路由器接入无线网络的终端设备；所述无线网状路由器均具有直接连接到Internet的有线的以太网端口，以及两个802.11a/b/g无线接口；其中一个无线接口用于接入所述无线网状路由器的覆盖区域内的终端设备；另一个无线接口配置用于与其相邻的无线网状路由器形成回程连接；至少一个无线网状路由器通过以太网端口直接连接到外部Internet网络。本发明实施例提供的无线网状网络系统，能够减少终端设备接入网络所要经过的转发节点，降低组网复杂度。

Description

无线网状网络系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线网状网络系统。

背景技术

近年来，WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）在无线接入领域中得到了迅速发展，依其所具有的巨大数据传输速率，WLAN也被认为是3G或3G后移动数据通信部分的一个主要竞争对手。但WLAN也有其不足之处，其中最主要的一个便是AP（Access Point，接入点）的覆盖较为有限，若要在一个相对较大的区域提供无线覆盖，就需要在该地区内配置多个接入点，这种接入点必须通过有线连接到网关设备，从而增加了建设基于WLAN的公共宽带网络的成本，限制了组网的灵活性。

公开号为CN1832461A的中国发明专利申请文献中公开了一种无线网状网络系统，如图1所示，该系统包括进行数据转发的复数个无线网状网络接入点（MAP）和通过MAP接入无线网络的终端，以及无线网状网络网关（MGW），MGW通过上行接口连接外部网络，并通过第一射频与MAP进行数据传递。

然而，在上述的无线网状网络系统中，网关MGW和接入点MAP是分离的，网关MGW仅具备有线接入能力，无法直接为终端提供无线接入功能；虽然MAP节点可以为终端设备提供无线接入功能，但是不能直接连接以太网，必须通过MGW才可以接入Internet有线网络，这样必然增加了终端接入Internet要经过的转发节点，增加了终端设备接入Internet的延迟和信号衰减，降低网络的带宽。而且，这种组网方式涉及MGW和MAP两种不同的设备，必然增加组网的复杂度和组网成本。

发明内容

本发明实施例提出一种无线网状网络系统，能够减少终端设备接入网络所要经过的转发节点，降低了信号的衰减和组网的复杂度。

本发明实施例提供了一种无线网状网络系统，包括多个无线网状路由器，以及通过所述无线网状路由器接入无线网络的终端设备；

所述无线网状路由器具有直接连接到Internet的有线的以太网端口，以及两个802.11 a/b/g无线接口；

第一个802.11 a/b/g无线接口配置为接入模式，用于接入所述无线网状路由器的覆盖区域内的终端设备；

第二个802.11 a/b/g无线接口配置为回程模式，用于与其相邻的无线网状路由器形成回程连接；

至少一个无线网状路由器通过以太网端口直接连接到外部Internet网络，依据具体环境选择其中一个或几个无线网状路由器有线接入Internet 网络；

所述无线网状路由器通过运行邻居发现协议，获取相邻的无线网状路由器的信息；且所述无线网状路由器通过运行拓扑发现协议，获取无线网状网络的拓扑信息；

在无线网状网络建立后，通过运行邻居发现协议，网络中的每个无线网状路由器都存储自己邻居的无线网状路由器信息，并通过网络中的无线网状路由器节点之间的信息交互，收集整个网络的拓扑信息，无线网状网络中的任意一个无线网状路由器都可以作为网关，具有接入有线网络的功能；

所述无线网状路由器还通过第一射频与其他的无线网状路由器进行数据传输；所述无线网状路由器通过第二射频与所述终端设备进行数据传输。

所述无线网状路由器具备以下功能：

（1）作为一个接入点（AP），为终端设备提供无线接入服务；

（2）与其他的无线网状路由器WR相连接，形成一个无线网状骨干网络；

（3）通过以太网接口连接到有线Internet网络；

（4）结合认证服务器提供基于WAPI（Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure，无线局域网鉴别和保密基础结构）的无线网络认证。

本发明实施例提供的无线网状网络系统，包括多个无线网状路由器，以及通过无线网状路由器接入无线网络的终端设备。该无线网状路由器不仅具备了传统接入点AP的功能，同时还能实现网关功能，可通过有线的以太网端口直接连接到外部Internet网络。在具体场景中可以将一个或多个WR连接Internet网络，终端设备在通过无线网状路由器接入Internet时就可以减少接入Internet所要经过的转发节点，从而减小终端设备接入有线网络的延迟，并且降低了信号的衰减，提高网络带宽。该无线网状网络系统的组网方式简单，并且兼容现有的WLAN接入技术。

附图说明

图1是现有技术提供的无线网状网络系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的无线网状网络系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，是本发明实施例提供的无线网状网络系统的结构示意图。

本实施例提供的无线网状网络系统，包括多个无线网状路由器（以下简称WR），以及通过所述无线网状路由器接入无线网络的终端设备；所述无线网状路由器均具有直接连接到Internet的有线的以太网端口，以及两个802.11 a/b/g无线接口；

第一个802.11 a/b/g无线接口配置为接入模式，用于接入所述无线网状路由器的覆盖区域内的终端设备；

第二个802.11 a/b/g无线接口配置为回程模式，用于与其相邻的无线网状路由器形成回程连接；

至少一个无线网状路由器通过以太网端口直接连接到外部Internet网络，且所述无线网状路由器还通过第一射频与其他的无线网状路由器进行数据传输，多个无线网状路由器之间采用IEEE802.11a协议；无线网状路由器通过第二射频与终端设备进行数据传输，无线网状路由器与终端设备之间采用IEEE802.11b协议。

本发明实施例提供的无线网状网络系统，能够减少终端设备接入网络所要经过的转发节点，降低了信号的衰减和组网的复杂度。

如图2所示的STA是无线网状网络系统中的终端设备，例如PDA、Wi-Fi电话、手机、携带无线网卡的个人电脑等，在具体的网络场景中，以跳数和链路状态质量为判据，选择无线网状网络系统中的一个WR作为接入点接入无线网络。

由多个无线网状路由器WR所构成的无线局域网，允许在覆盖范围内的终端设备通过WR连接到Internet或者彼此互联，从而提供多样化的服务，例如网页浏览、共享文件、VoIP（Voice over Internet Protocol）电话以及视频流传输，用户可以在网络内自由地无缝漫游。

下面仅以图2所示的无线网状网络系统为例，对本发明实施例提供的无线网状网络系统的组网方式进行详细描述。

无线网状路由器WR1具有一个直接连接到Internet的有线的以太网端口，WR1通过以太网端口接入外部Internet网络。此外，WR还具有两个802.11 a/b/g无线接口，用于无线连接，如下：

第一个无线接口配置为接入（Access）模式，作为一个或多个虚拟的接入点（AP）为覆盖区域内的终端设备提供无线接入服务。

第二个无线接口配置为回程（Backhaul）模式，与其他的无线网状路由器WR相连接，形成一个无线网状网络。例如，如图2所示，WR1与WR2、WR3形成回程连接。回程连接允许WR1与WR2、WR3之间进行数据交互，例如由WR1向WR2、WR3发送数据，或者由WR1接收WR2、WR3的数据，向WR2、WR3提供接入到Internet网络的服务。

WR不仅具备传统接入点AP的功能，同时还能实现网关功能。具体实施时，可通过软件控制WR运行在不同的模式，使组网更加灵活。

需要说明的是，节点WR2、节点WR3与节点WR1是同一类节点，具有同样的功能。并且，图2所示无线网状网络系统只是本发明的其中一种组网方式，一个WR还可以与多个WR以其他的网状方式组网。具体实施时，可以根据具体的网络拓扑选择其中的一个WR作为无线网状网络接入以太网的接入节点。

本发明实施例提供的无线网状网络系统，包括多个WR以及通过该WR接入无线网络的终端。WR是连接无线网状网络和外部Internet网络的网关设备，其具有数据转发和数据接入功能，一方面通过有线的以太网端口连接外部Internet网络，另一方面通过无线方式和无线网状网络中的其他对等WR进行连接，同时还采用无线方式为终端设备提供接入服务。

在无线网状网络系统中，将无线网状网络分成两个平面，包括接入平面和传输平面。接入平面指的是WR和STA之间，传输平面指的是多个WR之间通过无线自组网。在传输平面中，多个WR之间通过第一射频F1进行数据传输，采用IEEE802.11a协议；在接入平面中，WR与终端设备之间通过第二射频F2进行数据传输，采用IEEE802.11b协议。

WR通过与其对等的WR进行信息交互来收集无线网状网络的拓扑信息，外界的维护管理设备可通过与外部Internet网络连接的WR，来读取无线网状网络的拓扑信息，并进行监控。

下面对无线网状网络系统的组建过程进行详细说明：

1、邻居发现阶段

网络开始组建或WR上电开机后，通过PC机对WR进行配置，例如配置本机的网络标识符“网状ID”、本机IP地址。具体实施时，可以手动配置WR的信息，也可以通过DHCP协议获取。

WR信息配置完成以后，在每个WR上运行邻居发现协议，收集相邻WR节点的信息。具体的，WR开始向相邻的WR发送探测消息，该消息包含本机的配置信息，同时开始监听邻居节点的消息。如果WR在一定时间内没有收到邻居节点的对所述探测消息的回复，而且也没有监听到邻居节点发送的探测消息，则认为该WR所处位置没有网络覆盖，此时需要调整WR的位置。如果WR在一定时间内收到邻居节点对所述探测消息的回复，或者监听到邻居节点发来的探测消息，则认为WR所处位置有网络覆盖，同时记录邻居节点的相关信息，例如记录邻居节点的IP地址，网络标识“网状网ID”，以及与其相连接的交换机或路由器的端口地址信息等。通过运行邻居发现协议，每个WR上面都有相邻节点的信息，例如图2所示的WR1上面有WR2、WR3的信息，WR2上面有WR1、WR3的信息，WR3上面有WR1、WR2的信息。

无线网状网络建立以后，定期地在每个WR上运行邻居发现协议，通过引入邻居发现协议，一个无线网状网络能够动态地发现新加入或者退出无线网状网络的WR。

2、拓扑发现阶段

在无线网状网络建立后，通过运行邻居发现协议，网络中的每个WR都存储自己邻居的WR信息，并通过网络中的WR节点之间的信息交互，收集整个网络的拓扑信息，所采用的协议为拓扑发现协议。通过这一过程，使得网状网络中的任意一个WR都可以作为网关，具有接入有线网络的功能。

如图2所示，假如以WR1作为接入有线网络的接入点，则通过WR1来收集无线网状网络的拓扑信息，具体包括以下步骤： 

S101、在WR1上运行邻居发现协议之后，WR1获知WR2、WR3是自己的邻居对等节点，则WR1向WR2、WR3发送拓扑收集命令；

S102、WR2、WR3在收到WR1的拓扑收集命令之后，根据拓扑发现协议中的规定把自己的相关信息发送给WR1；

S103、WR2、WR3将本机的信息发送给WR1之后，根据邻居发现阶段发现的邻居信息，把拓扑收集命令转发给自己的邻居对等节点；即WR2 把拓扑收集命令转发给WR1、WR3，WR3把拓扑收集命令转发给WR1、WR2；

依次类推，直到网络中的WR都运行了拓扑发现协议，并且通过拓扑收集命令进行了拓扑信息交互，这样网状网络中的对等WR都收集了整个无线网状网络的拓扑信息。拓扑发现协议是由与有线网络连接的WR节点定时触发的，使得网状网络中的对等WR可以动态更新整个无线网状网络的拓扑图。

由于WR具备传统AP的功能，因此终端设备接入WR的方法可以采用现有技术，兼容现有WLAN接入技术，终端设备接入WR可采用WAPI的认证流程，为终端设备提供安全的无线接入。

本发明实施例提供的无线网状网络系统，包括多个无线网状路由器，以及通过无线网状路由器接入无线网络的终端设备。该无线网状路由器不仅具备了传统接入点AP的功能，同时还能实现网关功能，可通过有线的以太网端口直接连接到外部Internet网络。在具体场景中可以将一个或多个WR连接Internet网络，终端设备在通过无线网状路由器接入Internet时就可以减少接入Internet所要经过的转发节点，从而减小终端设备接入有线网络的延迟，并且降低了信号的衰减，提高网络带宽。该无线网状网络系统的组网方式简单，并且兼容现有的WLAN接入技术。

以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无线网状网络系统，其特征在于，包括多个无线网状路由器，以及通过所述无线网状路由器接入无线网络的终端设备；

所述无线网状路由器具有直接连接到Internet的有线的以太网端口，以及两个802.11 a/b/g无线接口；

第一个802.11 a/b/g无线接口配置为接入模式，用于接入所述无线网状路由器的覆盖区域内的终端设备；

第二个802.11 a/b/g无线接口配置为回程模式，用于与其相邻的无线网状路由器形成回程连接；

至少一个无线网状路由器通过以太网端口连接到外部Internet网络，依据具体环境选择其中一个或几个无线网状路由器有线接入Internet 网络；

所述无线网状路由器通过运行邻居发现协议，获取相邻的无线网状路由器的信息；且所述无线网状路由器通过运行拓扑发现协议，获取无线网状网络的拓扑信息；

在无线网状网络建立后，通过运行邻居发现协议，网络中的每个无线网状路由器都存储自己邻居的无线网状路由器信息，并通过网络中的无线网状路由器节点之间的信息交互，收集整个网络的拓扑信息，无线网状网络中的任意一个无线网状路由器都可以作为网关，具有接入有线网络的功能；

所述无线网状路由器还通过第一射频与其他的无线网状路由器进行数据传输；所述无线网状路由器通过第二射频与所述终端设备进行数据传输。

2.如权利要求1所述的无线网状网络系统，其特征在于，多个无线网状路由器之间采用IEEE802.11a协议，所述无线网状路由器与所述终端设备之间采用IEEE802.11b协议。