[发明专利]用于在网状网络中管理和控制动态隧道协议的系统和方法

说明书

根据一些实施例，公开了用于在网状网络中确定最佳路径的方法和系统。该方法包括在网状网络的正常网络运行期间从网状网络中的多个节点收集路径信息。多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联，网状网络中的多个节点中的第二节点用作接收高密度数据包的目标站。基于收集到的信息，确定将高密度数据包传输到目标站的最佳路径，并且传输该最佳路径到网状网络中的多个节点，用于启动将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输。

背景技术

在通信网络中，节点可以包括再分布点(例如，数据通信设备)或通信端点(例如，数据终端设备)。网状网络(mesh network)是局部网络拓扑结构，其中基础设施节点(即网桥、交换机和其他基础设施设备)直接地、动态地和无层次地连接到尽可能多的其他节点，并且相互协作以有效地从/向客户端路由数据。在全连接网状网络(例如，图2A所示的网络210)中，每个节点可以互连。最简单的全连接网络是两节点网络。在部分连接网络(例如，图2B所示的网络220)中，某些节点可以准确地连接到一个其他节点，而其他一些节点经由点对点链路(point-to-point link)连接到两个以上其他节点。这使得可以利用物理上全连接的网状拓扑的某些冗余，而对于网络中的每个节点之间的连接不会产生开销和复杂性。由于工业、照明、智能家居和其他物联网(Internet of Things IoT)应用正在利用网状网络，网状网络的规模正随着大量的传感器和其他设备的使用而不断增长。

蓝牙网状网络就是这样一种网络类型。这些网络利用由节点定期传输的称为心跳(heartbeat)的消息。心跳消息可以向网络中的其他节点指示正在发送该心跳的节点仍然活跃。此外，心跳消息可以包含数据，这些数据允许接收节点根据到达发送者所需的跳(hop)数来确定发送者有多远。心跳消息的使用可以与网络包内的生存时间(TTL)字段相关联。TTL可以控制消息将被转发的最大跳数。通过确保没有将消息转发到远于所要求的距离，设置TTL可以允许节点对转发进行控制并节约能源。此外，每个节点可以实现缓存，该缓存包含所有最近看到的消息，并且如果消息被发现存在于缓存中，则表示该节点已经看到并处理了该消息。

由于传感器节点和其他节点不断地跨网络发送消息，部署大密度网状网络不可避免地会导致干扰的增加。在大密度网状网络中，数据包可以经过许多中间节点传播并且跳越许多中间节点。例如，数据可能必须跳跃超过10个或更多的节点才能到达目的地。对于网状网络中的每一跳，数据包传送的传送速度可能会显著降低。如果数据包来自高带宽应用或起始站，则到达目标站的传输时间可能严重受损。对于短时段，应用可能需要更高的带宽，但是出现频率不同。例如，当发送需要高帧速率的视频数据时，由于通过网络广播的竞争消息，网状网络的特性可能使得很难将消息优先通过网络。此外，随着网状网络规模的增长且部署在相对紧密的空间中，干扰或冲突导致消息通信失败的可能性大大增加。

因此，为了避免这种现有技术网络中常见的干扰和冲突，需要一种在网状网络中实现协议的系统和方法，以促进通过网络的消息的高速传输。

发明内容

在一个方面中，示例性实施例包括一种用于在网状网络中确定动态隧道的最佳路径的系统，该系统包括：网状网络中的多个节点中的第一节点，其用作起始站，其中该多个节点中的第一节点与传输高密度数据包的应用相关联；网状网络中的多个节点中的第二节点，其用作目标站，并接收来自应用的数据；以及网状网络中的多个节点中的第三节点，其用作协调节点，其中在网状网络的正常网络运行期间，协调节点从所有节点收集路径信息，基于收集到的路径信息确定将数据传输到目标站的最佳路径，以及将最佳路径传输到网状网络中的多个节点，用于启动使用动态隧道协议将高密度数据包经由最佳路径到目标站的传输，并且其中：收集到的路径信息包括数据速率，该数据速率与由传输节点传输的并由在网状网络的正常网络运行期间作为路径的一部分的目标站接收的有序序列的数据包相关联；基于收集到的路径信息确定将数据传输到目标站的最佳路径至少部分地基于该数据速率。