[发明专利]在多跳无线网络中确定节点的秩的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线网状网络，更具体地，涉及在网关与智能电网中的多个无线设备之间对数据进行路由。

背景技术

无线网状网络

无线网状网络（WMN:Wireless MeshNetwork）是一种由按照网状拓扑布置的多个节点（例如，无线节点）组成的通信网络。WMN的部署受到了很多应用的驱使，包括最后一英里因特网传送（last-mile Internet delivery）、分布式传感以及智能电网部署等。

图1示出了WMN 100的示例，该WMN 100包括网关节点110和多个客户端节点120。该网关节点使用有线或无线通信链路连接到回程（未示出）。该网关节点与多个客户端节点进行无线通信125。WMN内的数据业务包括从客户端节点到网关节点的内向业务（inward traffic）130、从网关节点到客户端节点的外向业务（outward traffic）140以及客户端之间的点对点业务150。

尽管WMN内的客户端节点通常是静止的，但是由于衰落效应和干扰，任意一对客户端节点之间的无线链路的质量通常是不稳定的并且随时间变化。无线链路的这种不稳定特性要求针对WMN的智能路由协议设计，所述协议能够处理链路状态变化，可靠且低延迟地传递数据分组，并且保持简单和灵活。

WMN中基于DAG的路由

在无线网络中，许多路由协议使用有向无环图（DAG:Directed Acyclic Graph）作为网络拓扑的抽象概念，以便于保持对网络状态信息的追踪。基于DAG的路由协议的示例是针对低功耗网络（RPL）的IPv6路由协议。RPL目前正在由因特网工程任务组（IETF）开发。

图2示出了DAG 200的一个示例。DAG是有向图，其中所有边都被定向为不存在回路。RPL是基于DAG拓扑的路由协议。针对在RPL中创建的每一个DAG，存在一个根节点210。在WMN中，DAG根节点210通常是网关节点。DAG中的所有边220都朝向根节点210并且在根节点210处终止。DAG中的各个节点都与秩230相关联。沿着去往DAG根节点的任何路径的节点的秩都单调递减以避免回路。

为了构建DAG，网关节点发出控制消息（即，DAG信息对象（DIO:DAG Information Object））。该DIO传送与DAG有关的信息。所述信息包括：用于识别DAG的DAGID、针对客户端节点的秩信息以及由规定了在DAG内使用的度量和计算秩的方法的目标代码点（OCP：Objective Code Point）标识的目标函数。

第一次接收DIO消息的各个客户端节点将DIO发送节点添加到客户端节点的父节点列表中，根据OCP确定客户端节点自己的秩，并且发送具有更新的秩信息的DIO消息。通常，在客户端节点收到DIO消息之后，节点具有以下选择。节点可以基于RPL推荐的多个标准而废弃DIO，或者节点可以处理DIO以维持在现有DAG中的位置或者通过根据OCP和当前的路径成本获得较低的秩来改进位置。

在构建了DAG之后，各个节点都能够通过选择一父节点作为下一跳节点来转发任何内向业务。如图2所示，节点0具有秩0，节点1至3具有秩1，节点4至7具有秩3，并且节点8至10具有秩4。

为了支持从网关节点到客户端节点的外向业务，客户端节点发出被称为目的地通告对象（DAO:Destination Advertisement Object）的控制消息。在DAO中传送的信息包括节点的秩。该秩用于确定到客户端节点的距离以及记录外向路径上的节点的反向路由信息。在网关节点从客户端节点接收到DAO消息之后，在DAO消息的反向路径信息中记录了由DAG指示的内向路径中的所有中间节点，并且确定了从网关节点到客户端节点的完整的外向路径。

针对智能电网的DAG路由

智能电网使用数字技术从电力公司向家庭送电以控制家用电器节约能源，降低成本并且提高可靠性。智能电网将信息及通信技术与能源技术整合，以准许双向能流，以实现发电、送电以及终端使用益处的无缝操作，并且使得能够广泛地采用可再生能源和电动车辆。

目前，大多数电力公司使用自动读表（AMR：Automated Meter Reading）系统从电表中收集数据。AMR系统一般是基于射频的，其提供从电表到数据读取装置（经由网关）的单向通信。AMR的使用为服务商节省了定期到各个位置去读表的费用。