用于在异构协议上形成自组织网络的方法和系统技术方案

一种用于在设备之间形成自组织网络的系统，包括：无线设备，其使用一个或多个通信协议；协议桥接机制，其在从以下组中选择的一个或多个通信层上操作：应用程序层、传输层、数据链路层、物理层和网络层，其中所述一个或多个通信协议通过所述协议桥接机制连接到其他无线设备；以及控制器，其存储在所述无线设备内。该系统还包括：存储器，其包括可由该控制器执行的程序指令，使得该控制器通过第一通信协议连接到第一附近无线设备；通过第二通信协议连接到第二附近无线设备；和通过协议桥接机制在第一附近无线设备和第二附近无线设备之间传输数据。

【技术实现步骤摘要】
用于在异构协议上形成自组织网络的方法和系统
本主题一般涉及用于在设备之间形成网络的方法和系统。更具体地，本专利技术涉及形成自组织(ad-hoc)网络的方法和系统。
技术介绍
在正常使用期间，无线设备通过使用无线网络的蜂窝塔和其他接入点彼此通信。无线网络由多个接入点组成，每个接入点广播无线信号，计算机和其他无线设备可以检测和加入。接入点可以连接到有线网络，例如因特网连接。支持无线网络的无线技术包括Wi-Fi、蓝牙、3G和4G蜂窝网络。当用户无法加入网络时，无线技术给用户带来问题。虽然城市通常具有足够的覆盖，但是一些农村地区可能还没有被无线网络覆盖。另外，在自然灾害或其他紧急情况期间，接入点可能会受到损坏或危害。其他可能的无线电干扰可能源自天气、其他无线设备或混凝土墙壁等障碍物。在没有无线技术的情况下，无线设备可以通过由彼此直接通信(即，不通过中心点)的各个设备组成的无线自组织网络进行通信。设备对设备(D2D)或点对点(P2P)通信使用诸如蓝牙的无线技术。然而，使用许多设备来创建网络也意味着一个设备的失去会破坏连接中的链路。每个无线信道的带宽也受到限制。自组织网络还受到任何单独链路的电池寿命的限制。目前，只有获得最高权限(rooted)的设备才能在多个中继段(hop)上的D2D通信中起作用。获得最高权限的设备是用户有权对其上的各种Android子系统进行控制的运行Android移动操作系统的设备。“获得最高权限(rooting)”的处理使用户能够更改或替换系统应用程序和设置，运行专门的应用程序或执行普通用户不可用的其他操作。获得手机最高权限的不利一面是丧失了供应商提供的操作系统的安全性和完整性，并且使供应商的保修失效。此外，获得智能手机的最高权限和在手机上启用网络功能需要关于软件编程和计算机架构的广泛知识，这对普通用户而言是不常见的。此外，由于获得最高权限仅针对Android设备，所以基于获得最高权限的设备的自组织网络不能包含非Android设备。因此，需要一种如本文所述的在对各设备没有任何要求的情况下自形成的动态无线自组织网络。
技术实现思路
为了满足上述和其他需求，本公开提供一种在不对设备进行任何预先配置的情况下自形成和自修复的设备网络；该设备可以配备有在异构网络协议上操作的网络接口。本专利技术详细描述一种执行必要的协议或计算操作以使得能够在异构协议上操作的网段之间通信的机制。该机制可涉及OSI模型中的多个层，包括但不限于物理层、链路层、网络层或传输层。PBM操作包括但不限于端口转发、隧道、重构和解码以及重新格式化。本专利技术的目的是提供一种具有动态拓扑的网络，其中设备可以离开和加入该网络而不影响其余设备之间的通信。实施例的其它目的、优点和新颖特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在本领域技术人员查阅以下描述和附图时而部分地将变得显而易见，或者可以是通过生产或操作实施例来了解。所述概念的目的和优点可以通过所附权利要求中具体指出的方法、手段和组合来实现和获得。附图说明附图仅通过示例的方式而不是限制的方式来描绘根据本概念的一个或多个实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。图1是根据本申请的移动自组织网络的示例性实施例的示意图。图2A是示出本申请的网络的集群(cluster)中的关系的图。图2B是示出本申请的网络的网关构件与各种集群的之间的关系的图。图3是本申请的网络内的一系列协议桥接机制(protocolbridgingmechanism,PBM)连接的示意图。图4是由本申请的网络内的设备执行的协议的示意图。图5是示出图4的协议的广播会话的流程图。图6是示出图4的协议的连接会话的流程图。图7是示出图4的协议的角色确定会话的流程图。图8是示出图4的协议的路由表和PBM设置的流程图。具体实施方式图1示出本申请中描述的自形成的移动自组织网络100的示例。该自组织网络包括多个现成的设备，每个设备通过各种连接手段如Wi-Fi链系(tethering)和Wi-FiP2P彼此连接。每个设备可以按照标准TCP/IP协议发送数据。每个节点之间的传输方法是Wi-Fi标准传输。在图1所示的实施例中，网络100包括九个设备102a-102j(分别标记为设备1-设备9)。每个设备102a-102j通过连接手段104a-104j，如Wi-Fi、Wi-FiP2P或其他合适的连接手段，连接到一个或多个其他设备102a-102j。设备102a-102j可以是支持本文描述的直接有线/无线连接的任何终端，包括但不限于智能电话、可穿戴设备、传感器、打印机、计算机等。在任何给定时刻，如图1所示的网络100的各个设备102a-102j可以被分组成设备的集群106a-106d，每个集群包括三个以上的设备102a-102j，它们通过单个链路层连接104a-104j彼此连接。每个集群106a-106d包括至少一个集群头(clusterhead,CH)设备，其连接至少两个集群成员(clustermember,CM)设备。此外，每个集群106a-106d还包括网关设备，网关设备使用两个以上的不同连接手段与两个以上的设备连接。每个设备102a-102j可以作为CH设备、CM设备和/或网关设备承担不只一种职责。例如，单个设备可以充当第一集群的CM设备、第二集群的CH设备以及相邻集群之间的网关设备。图2A示出CH设备、CM设备和就信号范围来说的不相关设备之间的关系。图2A的网络200包括五个设备202a-202e。CH设备202b为CM设备202a和CM设备202c提供链路层连接。CM设备202a在CM设备202c的信号之外，反之亦然。CH设备202b的信号在CM设备202a和CM设备202c二者的信号之内。因此CM设备202a和CM设备202c通过CH设备202b通信。非集群设备1202d不具有该集群的通信手段(即，未形成无线连接)，但是可被CH设备202b和CM设备202a和202c的信号检测到；因此，它是可以检测到的，但是不在该集群中。非集群设备2202e不具有该集群的通信手段(即，未形成无线连接)，并且不能被CH设备202b和CM设备202a和202c的信号检测到；因此，它是不可检测到的并且不在该集群中。在图2B中，网络300示出网关设备302与集群1、2和3306a-306c之间的关系。网关设备302包括多个集群的接口上的IP，使得它与集群1、2和3304a-304c中的每个相连。网关设备302通过Wi-Fi链系304a连接到集群1304a。网关设备302通过Wi-FiP2P304b连接到集群2304。网关设备302通过第三网络协议304c连接到集群3304c。返回参考图1，网络100的设备102a-102j形成四个集群，集群1-4，106a-106d。在下面的表1提供每个集群106a-106d内的设备102a-102j之间的关系。表1：网络100的集群图1的网络还表明集群1106a内的连接类型104a-104c不同于集群2106b内的连接类型104d、104e。设备3102c和设备4102d与集群1106a和集群2106b交互，因此是网关设备。类似地，设备2102b是网关设备，因为它与使用不同连接手段的集群2106b和集群3106c二者接合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在设备之间形成自组织网络的系统，包括：无线设备，使用第一和第二通信协议；协议桥接机制PBM，其在从应用程序层、传输层、网络层、数据链路层和物理层的组中选择的一个或多个通信层上操作，其中所述第一和第二通信协议中的每一个在不同的通信层上操作，并且其中所述第一和第二通信协议通过所述协议桥接机制相连；控制器，其存储在所述无线设备内；存储器，其在所述无线设备内并且与所述控制器通信，所述存储器包括由所述控制器执行的程序指令，所述程序指令在由所述控制器执行时使所述控制器：广播信号以连接到第一附近无线设备和第二附近无线设备，其中所述信号指示所述无线设备的所述第一和第二通信协议；通过所述第一通信协议连接到所述第一附近无线设备；通过所述第二通信协议连接到所述第二附近无线设备；和通过所述协议桥接机制在所述第一附近无线设备和所述第二附近无线设备之间传输数据。

【技术特征摘要】
2017.06.15 US 15/624,4661.一种用于在设备之间形成自组织网络的系统，包括：无线设备，使用第一和第二通信协议；协议桥接机制PBM，其在从应用程序层、传输层、网络层、数据链路层和物理层的组中选择的一个或多个通信层上操作，其中所述第一和第二通信协议中的每一个在不同的通信层上操作，并且其中所述第一和第二通信协议通过所述协议桥接机制相连；控制器，其存储在所述无线设备内；存储器，其在所述无线设备内并且与所述控制器通信，所述存储器包括由所述控制器执行的程序指令，所述程序指令在由所述控制器执行时使所述控制器：广播信号以连接到第一附近无线设备和第二附近无线设备，其中所述信号指示所述无线设备的所述第一和第二通信协议；通过所述第一通信协议连接到所述第一附近无线设备；通过所述第二通信协议连接到所述第二附近无线设备；和通过所述协议桥接机制在所述第一附近无线设备和所述第二附近无线设备之间传输数据。2.根据权利要求1所述的系统，还包括形成多个集群的无线设备网络，每个集群在所述第一通信协议、所述第二通信协议和第三通信协议之一上操作；其中所述无线设备网络包括所述无线设备、所述第一附近无线设备和所述第二附近无线设备。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述存储器包括路由表和PBM表，所述路由表标识所述无线设备与所述无线设备网络中的其他无线设备之间的多个路由路径，所述PBM表分别标识两个以上的集群的两个以上的通信协议之间的一个或多个路由路径。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述无线设备网络被更新以添加或移除一个或多个额外无线设备，并且其中所述无线设备的所述PBM表中标识的不同通信协议之间的信息路由被持续更新以反映所述无线设备网络中的变化。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述无线设备网络内的每个无线设备被分配以下组中的角色：没有角色；集群成员设备，其连接到一个或多个集群头设备；集群头设备，其连接到集群的一个或多个集群成员；和网关设备，其连接到两个或更多个集群头设备。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述存储器包括另外的程序指令，该程序指令在由所述控制器执行时使所述控制器：检测额外无线设备；确定所述额外无线设备是否是集群的一部分；如果所述额外无线设备不是集群的一部分，则将集群头设备的角色分配给所述无线设备和所述额外无线设备之一以创建集群；如果所述额外无线设备是集群的一部分，则确定所述额外无线设备是否是所述集群的集群头设备；和如果所述额外无线设备是所述集群的集群头设备，则加入所述集群。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述存储器包括另外的程序指令，该程序指令在由所述控制器执行时使所述控制器：如果所述额外无线设备是所述集群的集群成员设备，则确定所述额外无线设备是否需要集群头设备；如果所述额外无线设备需要集群头设备，则将集群头设备的角色分配给所述无线设备以创建集群。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雨，刘柯丞，
申请(专利权)人：刘柯丞，
类型：发明
国别省市：陕西,61