节点设备、数据包转发方法及应用其的网格网络系统技术方案

公开了一种节点设备、数据包转发方法及应用其的网格网络系统，通过控制节点设备在不同的模式下工作，在上一跳的设备为普通设备时，将符合预定物理层协议的数据包转换为经过物理层性能增强处理的数据包转发，在下一跳设备为普通设备时，将接收到的经过物理层性能增强处理的数据包转换为符合预定物理层协议的数据包转发，在上一跳和下一跳的设备均为同类设备时，以增强的物理层处理方式进行数据包收发，由此，在兼容现有网格网络节点设备的同时增强了网格网络通信连接的性能，提高了网格网络的稳定性和布设范围。

Node device, data packet forwarding method and grid network system using the same

Disclosed is a node device, packet forwarding method and application of the grid network system, the control node device operates in different modes in a jumping device for common equipment, convert in accordance with predetermined physical layer protocol data packets through physical layer performance enhancement in packet forwarding, the next hop equipment for general equipment, will be received through the physical layer performance enhancement processing data packet is converted to meet the predetermined physical layer protocol data packet forwarding, the jump and the next hop of the equipment are similar equipment, in order to enhance the physical layer processing of data packet, thus. To enhance the performance of grid connected network communication equipment compatible with existing grid nodes in the network at the same time, improve the stability and distribution range of mesh network.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信技术，更具体地，本专利技术涉及一种节点设备、数据包转发方法及应用其的网格网络系统。
技术介绍
随着物联技术的发展，越来越多的智能设备接入网络。网格网络(mesh network)具有可动态扩展、高连接性、高可靠性和高稳定性的优点，因而越来越受到关注。作为终端的智能设备可以先接入网格网络，然后进一步接入相同或不同类型的其他网络，从而实现智能设备的远程管理、定时控制和参数调节等功能。网格网络是包括网络控制器和多个节点设备的网络架构。网络控制器可以有一个或者几个，节点设备有多个。网络控制器用于节点之间的通信调度和节点与外部网络之间的通信路由。节点可以经由网络控制器访问外部网络。在同一时刻，一般只有一个网络控制器对网络进行控制。现有技术通过广播来实现网格网络,实现的协议不尽相同。例如，可以基于蓝牙协议4.0或蓝牙低功耗协议(BLE)实现网格网络。在网格网络中，利用相邻的节点设备转发数据，以代替长距离的直接连接，这种通信方式也称为“多跳(multi-hop)”通信。节点设备通过转发收到的数据包来实现数据的传递，这种方式可以通过以节点作为中继的方式实现信息的传递。在整个网络中，节点的数据转发都是基于随机延时实现的。然而，部分网格网络所基于的无线接口传输距离有限(例如，小于20米)，当一跳的距离过大时，网格网络的节点设备之间无法正常通信或者容易受到干扰。因此，期望进一步改进网格网络的数据通信控制方法以提高网格网络的稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种节点设备、数据包转发方法及应用其的网格网络系统以提高网格网络的稳定性。第一方面，一种网格网络系统，包括：网络控制器，适于收发第一类型数据包；以及，多个节点设备，每个所述节点设备工作在第一模式或第二模式，其中，在第一模式下，所述节点设备适于将接收到至少部分第一类型数据包转换为第二类型数据包发送，并将接收到的至少部分第二类型数据包转换为第一类型数据包发送，在第二模式下，所述节点设备适于收发第二类型数据包；其中，所述第一类型数据包为符合预定物理层协议的数据包，所述第二类型数据包为经过物理层性能增强处理的数据包。在一种可能的设计中，每个所述节点设备根据自身的网络相对位置或相邻节点的状态选择工作在第一模式或第二模式，其中，所述网络相对位置表示所述节点设备与所述网络控制器之间的最短转发路径的跳数或转发次数。优选地，所述节点设备在网络相对位置为与所述网络控制器相邻时选择工作于第一模式。在一种可能的设计中，所述网络控制器适于产生命令数据包并以广播方式发送，所述节点设备根据所述命令数据包到达时的最小转发次数确定或更新自身的网络相对位置。在一种可能的设计中，所述第一类型数据包为基于第一调制方式的数据包，所述第二类型数据包为基于第二调制方式的数据包。在一种可能的设计中，所述第二调制方式为较所述第一调制方式接收灵敏度更低和/或速率更低和/或引入扩频技术的调制方式。优选地，所述第一调制方式为1Mbps GFSK调制，所述第二调制方式为1Mbps BPSK调制、250KHz GFSK调制、扩频BPSK调制、扩频GFSK调制或扩频QPSK调制。第二方面，提供一种用于网格网络的节点设备，包括：多模收发装置，适于收发第一类型数据包和第二类型数据包；控制装置，适于在第一模式下将接收到至少部分第一类型数据包转换为第二类型数据包交由所述多模收发装置发送，并将接收到的至少部分第二类型数据包转换为第一类型数据包交由所述多模收发装置发送，在第二模式下控制所述多模收发装置收发第二类型数据包；其中，所述第一类型数据包为符合预定物理层协议的数据包，所述第二类型数据包为经过物理层性能增强处理的数据包。在一种可能的设计中，每个所述控制装置用于根据所述节点设备的网络相对位置或相邻节点的状态选择工作在第一模式或第二模式，其中，所述网络相对位置表示所述节点设备与所述网格网络的网络控制器之间的最短转发路径的跳数或转发次数。优选地，所述控制装置在网络相对位置为与所述网络控制器相邻时选择工作于第一模式。在一种可能的设计中，，所述控制装置根据命令数据包到达时的最小转发次数确定或更新自身的网络相对位置，所述命令数据包由所述网络控制器生成并以广播方法发送。在一种可能的设计中，所述第一类型数据包为基于第一调制方式的数据包，所述第二类型数据包为基于第二调制方式的数据包。优选地，所述第二调制方式为较所述第一调制方式接收灵敏度更低和/或速率更低和/或引入扩频技术。进一步优选地，所述第一调制方式为1Mbps GFSK调制，所述第二调制方式为1Mbps BPSK调制、250KHz GFSK调制扩频BPSK调制、扩频GFSK调制或扩频QPSK调制。第三方面，提供一种数据包转发方法，包括：在第一模式下，将接收到至少部分第一类型数据包转换为第二类型数据包发送，并将接收到的至少部分第二类型数据包转换为第一类型数据包发送；在第二模式下，收发第二类型数据包；其中，所述第一类型数据包为符合预定物理层协议的数据包，所述第二类型数据包为经过物理层性能增强处理的数据包。本专利技术实施例同时使得节点设备可以在不同的模式下工作，在上一跳的设备为普通设备时，将符合预定物理层协议的数据包转换为经过物理层性能增强处理的数据包转发，在下一跳设备为普通设备时，将接收到的经过物理层性能增强处理的数据包转换为符合预定物理层协议的数据包转发，在上一跳和下一跳的设备均为同类设备时，以增强的物理层处理方式进行数据包收发，由此，在兼容现有网格网络节点设备的同时增强了网格网络通信连接的性能，提高了网格网络的稳定性和布设范围。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的网格网络系统的网络拓扑示意图；图2A是本专利技术实施例的节点设备的结构示意图；图2B是本专利技术实施例的节点设备进行数据包转发的流程图；图3是本专利技术实施例的网格网络系统的数据包发送接收流程图；图4是本专利技术实施例的另一种网格网络系统的网络拓扑示意图；图5是图4所示的网格网络通信范围内出现不期望的节点设备时的网络拓扑示意图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在现有技术中，基于无线局域网(WLAN)技术、紫蜂(ZigBee)技术以及蓝牙技术均可以实现多跳的网格网络。以下以基于蓝牙低功耗标准的网格网络为例进行说明，但是，本领域技术人员能够理解，本专利技术实施例的方法和产品适于使用其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网格网络系统，包括：网络控制器，适于收发第一类型数据包；以及，多个节点设备，每个所述节点设备工作在第一模式或第二模式，其中，在第一模式下，所述节点设备适于将接收到至少部分第一类型数据包转换为第二类型数据包发送，并将接收到的至少部分第二类型数据包转换为第一类型数据包发送，在第二模式下，所述节点设备适于收发第二类型数据包；其中，所述第一类型数据包为符合预定物理层协议的数据包，所述第二类型数据包为经过物理层性能增强处理的数据包。

【技术特征摘要】
1.一种网格网络系统，包括：网络控制器，适于收发第一类型数据包；以及，多个节点设备，每个所述节点设备工作在第一模式或第二模式，其中，在第一模式下，所述节点设备适于将接收到至少部分第一类型数据包转换为第二类型数据包发送，并将接收到的至少部分第二类型数据包转换为第一类型数据包发送，在第二模式下，所述节点设备适于收发第二类型数据包；其中，所述第一类型数据包为符合预定物理层协议的数据包，所述第二类型数据包为经过物理层性能增强处理的数据包。2.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，每个所述节点设备根据自身的网络相对位置或相邻节点的状态选择工作在第一模式或第二模式，其中，所述网络相对位置表示所述节点设备与所述网络控制器之间的最短转发路径的跳数或转发次数。3.根据权利要求2所述的网格网络系统，其特征在于，所述节点设备在网络相对位置为与所述网络控制器相邻时选择工作于第一模式。4.根据权利要求2所述的网格网络系统，其特征在于，所述网络控制器适于产生命令数据包并以广播方式发送，所述节点设备根据所述命令数据包到达时的最小转发次数确定或更新自身的网络相对位置。5.根据权利要求1所述的网格网络系统，其特征在于，所述第一类型数据包为基于第一调制方式的数据包，所述第二类型数据包为基于第二调制方式的数据包。6.根据权利要求5所述的网格网络系统，其特征在于，所述第二调制方式为较所述第一调制方式接收灵敏度更低和/或速率更低和/或引入扩频技术的调制方式。7.根据权利要求6所述的网格网络系统，其特征在于，所述第一调制方式为1Mbps GFSK调制，所述第二调制方式为1Mbps BPSK调制、250KHz GFSK调制、扩频BPSK调制、扩频GFSK调制或扩频QPSK调制。8.一种用于网格网络的节点设备，包括：多模收发装置，适于收发第一类型数据包和第二类型数据包；控制装置，适于在第一模式下将接收到至少部分第一类型数据包...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔俊杰，刘林炎，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33