[发明专利]一种基于动态簇的无线Mesh网络虚拟化快速切换方法

摘要

本发明公开了一种基于动态簇的无线Mesh网络虚拟化快速切换算法，包括Mesh客户端和Mesh节点。Mesh客户端包括接入模块、数据包模块；接入模块发送接入请求、更新默认网关的MAC地址；数据包模块产生数据包。Mesh节点包括动态簇维护模块、数据多播组维护模块、数据包路由模块；动态簇维护模块对客户端接入请求做出应答、构建动态Mesh接入点簇、交换与客户端的链路质量信息；数据多播组维护模块为客户端转发数据包；数据包路由模块建立多播路由。当Mesh客户端在无线Mesh网络环境中移动过程中，由Mesh网络通过构建动态簇综合考虑接入链路质量和回程路由情况，为客户端选择最佳的接入点，实现客户端快速切换。该算法可在不修改802.11设备驱动情况下，完成移动Mesh客户端快速切换。

主权项

1.一种基于动态簇的无线Mesh网络虚拟化快速切换方法，其特征在于，该方法包括Mesh客户端和Mesh节点步骤：Mesh客户端：步骤1‑1)接入模块：客户端周期性地发送动态主机配置协议信息请求，运行DHCP服务的接入点收到请求后开始对客户端的位置跟踪；步骤1‑2)数据包模块：以固定频率向默认网关发送数据包；Mesh节点：步骤2‑1)动态簇维护模块：收到DHCP请求的接入点构成一个动态接入点簇，簇内成员自动加入一个多播组，即动态簇多播组，以多播的形式在组内交换自己与客户端的链路质量信息，相反，一段时间没有收到DHCP请求，则自动退出动态簇多播组；步骤2‑2)数据多播组维护模块：动态簇内具有最佳链路质量的接入点自动加入一个数据多播组，开始为客户端转发数据，相反，判断链路质量不是最优的接入点则退出数据多播组；步骤2‑3)数据包路由模块：接入点收到数据以后，多播到组内的其他接入点，最后发送到Internet网关(Internet Gateway，IGW)；所述Mesh客户端步骤1‑1)中，接入模块由以下二部分构成：(1)DHCP请求；(2)ARP接收，具体流程为：a)Mesh客户端通过周期性地广播DHCP请求获取有效的IP地址，运行DHCP服务的Mesh接入点根据客户端的MAC地址为其分配IP地址、默认网关的IP地址、租期，因此，所有接入点返回的IP地址和默认网关是相同的，客户端认为始终只有一个接入点，从而实现对Mesh客户端的位置跟踪；b)当Mesh接入点开始为Mesh客户端转发数据的时候，会向客户端发送主动ARP信息，修改客户端本地的ARP缓存，更新默认网关的MAC地址，保证客户端发送的数据会先到达该接入点；所述Mesh节点步骤2‑1)中，动态簇维护模块由以下三部分构成：(1)DHCP服务；(2)成簇算法；(3)动态簇多播组，具体流程如下：a)Mesh接入点运行DHCP服务，监听客户端的接入请求，收到DHCP请求的Mesh接入点自动加入该客户端的动态簇，如果一段时间后没有再收到请求，则自动退出动态簇；b)动态簇内的接入点加入一个多播组，即动态簇多播组，动态簇的接入点测量客户端的接入链路质量，通过成簇算法判断出延时最短的接入点，加入数据多播组，开始为客户端转发数据包；所述Mesh节点步骤2‑2)中，数据多播组维护模块由以下四部分构成：(1)数据包拦截；(2)数据包代理；(3)数据多播组；(4)数据包转发，具体流程如下：a)动态簇的接入点判断出具有最佳的链路质量后加入数据多播组，同时向客户端发送主动ARP应答来修改客户端本地ARP缓存，更新默认网关的MAC地址；b)数据多播组中的接入点为客户端转发数据包，对于上行链路，Internet网关接收到来自数据多播组的重复的数据包，对于下行链路，客户端会收到来自数据多播组重复的数据包，数据多播组的成员一段时间没有收到客户端发送的数据或者接入链路质量不是最佳，则退出多播组；c)为了避免数据多播组中的多个接入点发送重复的数据包，数据多播组的接入点向Internet网关发送一个服务请求消息，Internet网关对于第一个接收到请求的接入点发送服务确认消息，向后接收到请求的Mesh接入点发送服务拒绝消息，最终，从数据多播组中选择一个延时最短的接入点为客户端服务；d)在Mesh客户端移动的过程中，不断有Mesh接入点加入或者离开动态簇和数据多播组，重复上述的最佳接入点的选择过程，当Internet网关发现第一个接收到请求的接入点不是原先为客户端服务的接入点，会向该接入点发送服务确认消息SCM，向原来的接入点发送服务拒绝消息SDM，这样保证始终只有一个接入点为客户端服务。