无线自组网的ARP表优化方法、设备及应用技术

本发明专利技术公开了无线自组网的ARP表优化方法、设备及应用，涉及无线通信技术领域。所述方法包括步骤：对应MESH网络中的每个MESH节点配置各自的节点本地ARP表，并进行节点本地ARP表的初始化；所述节点本地ARP表用于记录节点ID信息和各MESH节点下的用户设备IP地址信息，节点ID与MESH网络中的各MESH节点一一对应设置，每个MESH节点对应有一个或多个用户设备IP地址；对于每个MESH节点，根据接收到的IP/ARP报文数据获取节点ID与用户设备IP地址的对应关系后，更新自身的节点本地ARP表。本发明专利技术提高了无线信道利用率，增大了MESH无线传输的可用流量。量。量。

Optimization method, equipment and application of ARP table in Wireless Ad Hoc Networks

【技术实现步骤摘要】
无线自组网的ARP表优化方法、设备及应用


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种无线自组网的ARP表优化方法、设备及应用。

技术介绍

[0002]MESH自组网是一种无中心、网状结构网络，MESH自组网中的所有组网节点都互相连接，每个MESH节点拥有多条连接通道，当某一条线路堵塞或者无响应时，MESH网络可以根据情况选择其他线路进行数据转播，任何一个MESH节点故障都不影响网络的访问，当网络发生故障时可自动修复，确保网络高速流畅。MESH网络应用于大规模组网中，具有安装简单、自动组网、覆盖范围大、传输距离远等特点。
[0003]在TCP/IP网络通信中，应用层程序关注IP（Internet protocol）地址，而物理层关注MAC（Media access control）地址，通信时需要知道目的端设备的唯一对应地址MAC地址（或称物理机器地址），因此需要知道IP地址与MAC地址的对应关系。ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）协议就是用来记录IP地址与MAC地址的对应关系，术语“地址解析”就是指在网络中查找计算机地址的过程。
[0004]在MESH网络中，MESH设备需要根据IP数据包中的目的节点信息，基于节点间链路状态和路由信息来传输数据。在现有的MESH网络中，MESH网络中的MESH设备需要建立、维护一个MAC地址与IP地址的映射关系表——即ARP表，并将前述ARP表加入信令包广播（传统的信令包一般由路由表、时隙表和ARP表三部分组成），通过无线传输进行共享与传递，最终在各MESH节点处形成一张全网的MAC地址与IP地址的映射关系表，所述MAC地址包括用户设备MAC地址和节点MAC地址。作为举例而非限制，参见图1所示，比如MESH网络包括MESH节点N1、N2和N3；对应MESH节点N1，其下连接有MESH设备U1、U2和U3，对应MESH节点N2，其下连接有MESH设备U4、U5和U6，对应MESH节点N3，其下连接有MESH设备U7、U8和U9，根据前述MESH网络中的各MESH设备可以生成一个记录有全网的MAC地址与IP地址的映射关系的ARP表，参见图2所示。在ARP表的表项中记录有MAC地址与IP地址的对应关系，参见图3所示。
[0005]据上可知，ARP表的大小不仅与MESH节点数量有关，也与网络中各节点接入的终端设备数量强相关，网络规模越大，终端越多，ARP表数据越多。目前，由于ARP表需要加入信令包进行共享与传递，随着MESH节点和接入用户设备的增加，使得加入信令包中的ARP表数据量增多，广播ARP表所占用的无线信道资源也显著增多，当前信令包的开销已成为自组网网络规模的发展瓶颈。
[0006]通过研究ARP协议的协议内容，我们发现在数据通信前会先在组网内发送一个ARP的广播报文，而广播的消息（ARP报文）可以在MESH网络的全网进行传播。在无线通信资源有限的情况下，是否可以利用ARP协议的上述特性，优化无线自组网中的ARP表的配置方式以提高无线信道利用率、增大MESH无线传输的可用流量，是当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种无线自组网的ARP表优化方法、设备及应用。本专利技术通过MESH组网节点获取广播的ARP报文并根据报文中ARP协议内容建立和维护节点自身的本地ARP表项，在节点本地ARP表中通过配置节点ID来代替传统的用户设备MAC地址和节点MAC地址，不仅节省了数据开销，还减少了从用户设备数据获取MAC地址的处理流程，其提高了无线信道利用率，增大了MESH无线传输的可用流量。
[0008]为实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案。
[0009]一种无线自组网的ARP表优化方法，包括如下步骤：对应MESH网络中的每个MESH节点配置各自的节点本地ARP表，并进行节点本地ARP表的初始化；所述节点本地ARP表用于记录节点ID信息和各MESH节点下的用户设备IP地址信息，所述节点ID与MESH网络中的各MESH节点一一对应设置以区别标识该MESH网络中的各MESH节点，每个MESH节点对应有一个或多个用户设备IP地址；对于每个MESH节点，根据接收到的IP/ARP报文数据获取节点ID与用户设备IP地址的对应关系后，更新自身的节点本地ARP表。
[0010]进一步，进行节点本地ARP表的初始化时，在每个MESH节点的节点本地ARP表中区分记录本地用户设备的IP地址信息和其他用户设备的IP地址信息；对于任意一个MESH节点，所述本地用户设备是与该MESH节点通过网口或者WIFI直连的终端设备，所述其他用户设备是MESH网络中除上述本地用户设备外的终端设备；在所述节点本地ARP表中，本地用户设备仅保存IP地址，其他用户设备保存该设备所属MESH节点的节点ID和设备IP地址。
[0011]进一步，所述MESH网络中接收数据输入的MESH节点，能够根据数据中记载的目的IP地址查询自身的节点本地ARP表；当前述目的IP地址为节点本地ARP表中记录的本地用户设备IP地址时，该节点直接进入网口或者WIFI处理流程；当前述目的IP地址为节点本地ARP表中记录的其他用户设备IP地址时，获取该目的IP地址对应的目的节点ID后，根据路由信息向下一跳节点ID发送前述数据；中继节点接收数据后，根据目的节点ID进行转发直至将前述数据转发至前述目的节点；目的节点接收前述数据后，查询自身的ARP表并向前述目的IP地址对应的本地用户设备发送。
[0012]进一步，根据IP/ARP报文数据获取节点ID与用户设备IP地址的对应关系的步骤如下：MESH节点接收来自其下的本地用户设备的IP/ARP报文，记录前述本地用户设备的IP地址；前述MESH节点根据IP/ARP报文中的目的IP地址查询自身的节点本地ARP表，判断目的IP地址是否记录在自身的节点本地ARP表；判定目的IP地址在前述节点本地ARP表中无记录时，该MESH节点基于目的IP地址向MESH网络中的其他节点广播ARP请求，该ARP请求中记录有源IP地址与源节点ID，所述源IP地址为前述本地用户设备的IP地址，所述源节点ID为前述MESH节点的节点ID；MESH网络中的其他节点接收到前述ARP请求后，将前述源IP地址与源ID对应添加至自身的节点本地ARP表的其他用户表项下，并向无线和网口广播转发前述ARP请求；
目的IP地址对应的用户设备收到前述ARP请求后，做出ARP应答；所述目的IP地址对应的用户设备所属的MESH节点，在接收了本地用户设备的ARP应答后，将该本地用户设备的IP地址添加至自身的节点本地ARP表的本地用户表项下。
[0013]进一步，对于MESH网络中的用户设备发送的数据，配置有数据来源标识以区分该用户设备的源节点，所述数据来源标识为发送该数据的用户设备所属的MESH节点的节点ID;当用户设备新入网或者所属节点发生移动时，更新该用户设备的数据来源标识。
[0014]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线自组网的ARP表优化方法，其特征在于包括步骤：对应MESH网络中的每个MESH节点配置各自的节点本地ARP表，并进行节点本地ARP表的初始化；所述节点本地ARP表用于记录节点ID信息和各MESH节点下的用户设备IP地址信息，所述节点ID与MESH网络中的各MESH节点一一对应设置以区别标识该MESH网络中的各MESH节点，每个MESH节点对应有一个或多个用户设备IP地址；对于每个MESH节点，根据接收到的IP/ARP报文数据获取节点ID与用户设备IP地址的对应关系后，更新自身的节点本地ARP表。2.根据权利要求1所述的无线自组网的ARP表优化方法，其特征在于：进行节点本地ARP表的初始化时，在每个MESH节点的节点本地ARP表中区分记录本地用户设备的IP地址信息和其他用户设备的IP地址信息；对于任意一个MESH节点，所述本地用户设备是与该MESH节点通过网口或者WIFI直连的终端设备，所述其他用户设备是MESH网络中除上述本地用户设备外的终端设备；在所述节点本地ARP表中，本地用户设备仅保存IP地址，其他用户设备保存该设备所属MESH节点的节点ID和设备IP地址。3.根据权利要求2所述的无线自组网的ARP表优化方法，其特征在于：所述MESH网络中接收数据输入的MESH节点，能够根据数据中记载的目的IP地址查询自身的节点本地ARP表；当前述目的IP地址为节点本地ARP表中记录的本地用户设备IP地址时，该节点直接进入网口或者WIFI处理流程；当前述目的IP地址为节点本地ARP表中记录的其他用户设备IP地址时，获取该目的IP地址对应的目的节点ID后，根据路由信息向下一跳节点ID发送前述数据；中继节点接收数据后，根据目的节点ID进行转发直至将前述数据转发至前述目的节点；目的节点接收前述数据后，查询自身的ARP表并向前述目的IP地址对应的本地用户设备发送。4.根据权利要求2所述的无线自组网的ARP表优化方法，其特征在于，根据IP/ARP报文数据获取节点ID与用户设备IP地址的对应关系的步骤如下：MESH节点接收来自其下的本地用户设备的IP/ARP报文，记录前述本地用户设备的IP地址；前述MESH节点根据IP/ARP报文中的目的IP地址查询自身的节点本地ARP表，判断目的IP地址是否记录在自身的节点本地ARP表；判定目的IP地址在前述节点本地ARP表中无记录时，该MESH节点基于目的IP地址向MESH网络中的其他节点广播ARP请求，该ARP请求中记录有源IP地址与源节点ID，所述源IP地址为前述本地用户设备的IP地址，所述源节点ID为前述MESH节点的节点ID；MESH网络中的其他节点接收到前述ARP请求后，将前述源IP地址与源ID对应添加至自身的节点本地ARP表的其他用户表项下，并向无线和网口广播转发前述ARP请求；目的IP地址对应的用户设备收到前...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄沛瑜，
申请(专利权)人：希诺麦田技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：