多接口终端邻居拓扑发现、协作通信方法和多接口终端

摘要

本发明提供一种多接口终端邻居拓扑发现方法，包括：多接口终端加入网络后，通过各接口向各自的网络广播邻居发现请求消息并侦听各接口所在网络其他终端的广播消息，转发邻居发现请求消息，提取邻居发现请求消息中的相关信息，更新邻居信息和网络拓扑信息。本发明还提供一种多接口终端协作通信方法以及一种多接口终端。本发明的多接口终端在通信过程中对用户屏蔽网络的异构、接口的差异，由于充分利用其多接口的优势通过协作通信多接口并行传输可以有效提高通信效率，通过利用不同接口组成多跳接力传输有效拓展了终端的可达性及网络的覆盖范围。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多接口终端邻居拓扑发 现、协作通信方法及多接口终端。

背景技术

泛在/物联网络环境下多种通信技术并存，多模式、多接口、多信道的智 能终端无疑成为一个重要的发展方向。用户周边涌现出越来越多的智能设备， 嵌入人们生活、工作的空间，很多终端为满足人们对多元化网络的需求搭载 了蓝牙、红外、WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网络)、WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球互通微波接入)等众 多接口，成为多接口的智能终端。然而，在实际应用中，多接口智能终端的 优势没有得到充分的体现，它往往是选择链路质量最优的通信线路进行信息 交互，很多接口的使用率十分低下，未能体现多接口带来的协同通信优势； 另外，具有不同接口的终端无法直接进行通信。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多接口终端邻居拓扑发现方法、协 作通信方法和多接口终端，提高多接口使用率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种多接口终端邻居拓扑发现方法， 包括：

多接口终端加入网络后，通过各接口向各自的网络广播邻居发现请求消 息，所述邻居发现请求消息中携带邻居跳数值；以及，

侦听各接口所在网络其他终端的广播消息，侦听到邻居发现请求消息时， 如果所述邻居发现请求消息中携带的邻居跳数值指示当前终端为最后一跳， 则提取所述邻居发现请求消息中的相关信息，更新邻居信息和网络拓扑信息； 否则，修改所述邻居跳数值后通过所有接口转发所述邻居发现请求消息，提 取所述邻居发现请求消息中的相关信息，更新邻居信息和网络拓扑信息。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，

所述通过各接口向各自的网络广播邻居发现请求消息包括：周期性通过 各接口向各自的网络广播邻居发现请求消息；

所述侦听各接口所在网络其他终端的广播消息包括：周期性侦听各接口 所在网络其他终端的广播消息包括；

其中，周期性侦听广播消息的时间小于所述周期性广播邻居发现请求消 息的时间。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，

所述多接口终端对各接口接收到的广播消息进行统计，如果指定时间内 一接口所在网络中未接收到其他终端的广播消息，所述多接口终端将该接口 关闭或者转入休眠状态，周期性唤醒该接口。

本发明还提供一种多接口终端协作通信方法，多接口终端获取网络拓扑 信息后，还包括：

所述多接口终端需要请求业务时，根据所述网络拓扑信息获取至目的端 的有效通信链路；

当所述有效通信链路大于一条时，确定各有效通信链路之间的业务分流 方式；

多接口终端根据所述业务分流方式通过各有效通信链路对应的各接口请 求业务及并行传输所述业务。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，

所述确定各有效通信链路之间的业务分流方式包括：

根据所述各有效通信链路的链路信息、所请求业务的业务信息及各通信 链路对应的各接口的接口信息之一或其组合进行评估，根据评估结果确定所 述业务分流方式。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，

多接口终端需要请求业务时，根据所述网络拓扑信息未获取到至目的端 的有效通信链路时，通过如下方式获取所述有效通信链路：

多接口终端通过各接口分别向各自的网络广播携带有目的端的链路接力 请求消息；

周边终端接收到所述链路接力请求消息时，判断所述链路接力请求消息 中的目的端是否是自己，如果不是，通过自己的所有接口转发所述链路接力 请求消息；如果是，通过原路径返回链路接力响应消息至所述多接口终端；

所述多接口终端接收到所述链路接力响应消息后，与所述目的端建立有 效通信链路。

本发明还提供一种多接口终端，所述多接口终端包括网络层和至少两个 不同的接口，还包括多接口适配层，所述多接口适配层包括网络拓扑模块及 接口管理模块：

所述网络拓扑模块用于：在所述多接口终端加入网络后，向各接口下发 邻居发现请求消息，所述邻居发现请求消息中携带邻居跳数值；以及，接收 到所述接口转发的邻居发现请求消息后，提取所述邻居发现请求消息中的相 关信息，更新邻居信息和网络拓扑信息；

所述接口管理模块用于：对所述接口进行控制和管理；

所述接口用于：接收到所述邻居发现请求消息后，向所在的网络广播所 述邻居发现请求消息，以及，侦听该接口所在网络其他终端的广播消息，侦 听到邻居发现请求消息时，如果所述邻居发现请求消息中携带的邻居跳数值 指示当前终端为最后一跳，则将所述邻居发现请求消息发送给所述网络拓扑 模块，否则，将所述邻居发现请求消息发送给所述网络拓扑模块，修改所述 邻居跳数值后通过所有接口转发所述邻居发现请求消息。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述网络拓扑模块是用于：周期性向各接口下发邻居发现请求命令；

所述接口是用于：周期性侦听各接口所在网络其他终端的广播消息包括；

其中，周期性侦听广播消息的时间小于所述周期性广播邻居发现请求消 息的时间。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述接口管理模块还用于：对各接口接收到的广播消息进行统计，如果 指定时间内一接口所在网络中未接收到其他终端的广播消息，将该接口关闭， 或者，将该接口进入休眠状态并周期性唤醒。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述多接口适配层还包括协同控制模块，

所述协同控制模块用于：在接收到所述网络层的业务请求命令时，根据 所述网络拓扑模块维护的网络拓扑信息获取至目的端的有效通信链路；当所 述有效通信链路大于一条时，确定各有效通信链路之间的业务分流方式，发 送给接口管理模块；

所述接口管理模块还用于：根据所述业务分流方式控制各有效通信链路 对应的各接口进行请求业务及并行传输所述业务。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述协同控制模块是用于：根据所述各有效通信链路的链路信息、所请 求业务的业务信息及各通信链路对应的各接口的接口信息之一或其组合进行 评估，根据评估结果确定所述业务分流方式。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述网络拓扑模块还用于：在接收到所述网络层的业务请求命令，根据 所述网络拓扑信息未获取到至目的端的有效通信链路时，向各接口下发携带 有目的端的链路接力请求命令；

所述接口还用于：接收到所述链路接力请求命令后，分别向各自的网络 广播携带有所述目的端的链路接力请求消息；以及，接收到目的端返回的链 路接力响应消息后，转发给所协同控制模块；

所述协同控制模块还用于：接收到接口转发的链路接力响应消息后，与 所述目的端建立有效通信链路。

进一步的，上述多接口终端还可具有以下特点，

所述接口还用于：接收到其它终端发送的链路接力请求消息时，判断所 述链路接力请求消息中的目的终端是否是自己，如果不是，将所述链路接力 请求消息转发给接口管理模块；如果是，将所述链路接力请求消息发送给所 述网络拓扑模块；

所述接口管理模块还用于：接收到所述接口转发的所述链路接力请求消 息时，指示所述多接口终端的所有接口转发所述链路接力请求消息；

所述网络拓扑模块还用于：接收到所述链路接力请求消息时，更新网络 拓扑信息，指示各接口通过原路径返回链路接力响应消息至发起链路接力请 求的源多接口终端。

本发明的多接口终端在通信过程中对用户屏蔽网络的异构、接口的差异， 由于充分利用其多接口的优势通过协作通信多接口并行传输可以有效提高通 信效率，通过利用不同接口组成多跳接力传输有效拓展了终端的可达性及网 络的覆盖范围。

附图说明

图1是本发明的多接口终端结构示意图；

图2是本发明实施例中一种邻居终端拓扑发现方法的流程图；

图3是本发明实施例中一种多终端协同通信的流程图；

图4是本发明实施例中一种通过多接口终端实现异构终端之间建立多跳 连接的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图 对本发明的实施例进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明，并不限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本 申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明提供一种多接口终端，其中所述多接口终端包括但不限于移动终 端在内的通信终端，具有至少两个接口，可以通过多种无线接口模式接入不 同的无线网络，比如WLAN、Internet、WIMAX、ZigBee等。本发明所述多 接口终端有别于传统的无线路由器及现有的一些多接口实现方式，它所搭载 的多个接口可以接入多种模式的异构网络，进而实现异构终端之间的互联互 通。

所述多接口终端通过在MAC层与IP(网络)层之间添加一多接口适配 层可以实现对上层网络屏蔽接口的多样化、互异性，同时对接口提供高层的 各种应用服务。

本发明提供一种利用上述多接口终端发现周边终端，即邻居终端拓扑发 现方法，包括以下步骤：

多接口终端在加入网络后，通过多接口适配层周期性的向各接口发送邻 居发现请求消息，各接口模式对应的接口(MAC层和物理层)收到该消息 后对该消息进行封装通过无线接口以广播消息的方式(广播消息中包含邻居 跳数值，邻居跳数值的大小由需要拓扑的网络大小决定)传递到各自所在网 络的无线信道中去；

多接口也通过自身各接口侦听信道其它终端的广播消息。如果有接口收 到邻居发现请求消息，提取该邻居发现请求消息中的邻居跳数值，如果该邻 居跳数值指示当前终端为最后一跳，则将所述邻居发现请求消息发送给所述 多接口适配层，否则，将所述邻居发现请求消息发送给所述多接口适配层， 修改所述邻居跳数值后通过所有接口转发所述邻居发现请求消息。具体的， 如果跳数值大于1则将跳数值减1向多接口适配层的网络拓扑模块上传，以 及，通过各个接口转发该消息，否则，直接将邻居发现请求消息上传至网络 拓扑模块；

多接口适配层的网络拓扑模块收到邻居发现请求消息，对消息中的有用 信息进行提取并更新维护邻居信息和网络拓扑信息；

特别地，如果指定时间内多接口终端的某接口模式收不到任何其他终端 的广播消息，则认为该接口模式无效，为了减少功率消耗将该接口予以关闭 或进入休眠状态，每隔一段时间唤醒接收消息；

经过以上步骤，每个终端都可以通过一跳或多跳链路到达周边异构终 端，真正实现异构终端之间的互联互通。

本发明还提供一种用户终端为完成某项通信业务而发起的协同周边终端 共同完成的高效通信方法，业务提供方可能是某个终端也可能来自网络服务 商，具体方法包括以下步骤：

用户终端业务请求命令下达至多接口适配层，协同控制模块调用网络拓 扑模块的网络拓扑信息并查找至目的端的有效通信链路；所述目的端为业务 提供终端或网络；

当有效通信链路数量为一条时直接建立链接，进行业务的请求及传输；

当有效通信链路大于一条时，协同控制模块根据各有效通信链路的链路 信息、所请求业务的业务信息及各通信链路对应的各接口的接口信息之一或 其组合进行评估，并根据评估结果确定业务分流方式，根据业务分流方式通 过各有效通信链路对应的各接口请求业务及并行传输所述业务。此处所述的 多条通信链路与该多接口终端可进行通信的接口数量有关，每条通信链路对 应一个接口。其中，各有效通信链路的链路信息包括：网络的时延、链路带 宽、拥塞情况、链路能耗等，接口信息包括接口优先级等，业务信息包括业 务类型等。

图1所示为本发明能够实现异构终端之间互联互通的多接口终端的结构 示意图。该多接口终端包括网络层101、多接口适配层102和各接口103组 成，其中，接口103包括MAC层和物理层，其中网络层101、接口103与 普通终端相同，由于各接口对应的不同网络模式，所以下层的网络协议也各 不相同，为完成了异构终端之间的互联互通功能在网络层101和接口103中 间添加多接口适配层102，完成资源管理调度、协议地址转换等功能。

多接口适配层102包括协同控制模块1021、网络拓扑模块1022和接口 管理模块1023，其中：

协同控制模块1021，是多接口终端实现协同通信、分布式协同接力通信 的关键，可通过分析网络的时延、传输链路带宽、拥塞情况、链路能耗、接 口优先级、业务类型等，对网络拓扑模块存储的通信链路进行分析制定合理 高效的协同通信方式及选用接口，并将控制命令及信息下达至接口管理模块 1023执行传输；

网络拓扑模块1022，主要用来完成邻居发现过程中邻居信息和网络拓扑 信息的存储更新，存储周边邻居终端的接口信息、地址、位置信息等，通过 对网络的逻辑拓扑及物理拓扑关系制定与目的端之间的通信链路；

接口管理模块1023，用于对终端多接口的控制及管理，可以对使用频率 低的接口进行关闭节约功率，并通过休眠唤醒机制在不影响网络正常通信的 前提下实现功率的最大化利用，另外，接口管理模块还存储了ARP(Address  Resolution Protocol，地址解析协议)表用来存储不同接口模式下终端的MAC 地址，并对地址进行转换，使其对用户呈现统一的IP地址。

如图2所示，本发明实施例涉及一种邻居终端拓扑发现方法，所述方法 包括以下步骤：

步骤201，多接口终端加入网络，由于多接口模式的存在，此处终端可 能跟区域内多个网络发出加入请求并完成加入过程，此时该多接口终端中未 存储邻居节点信息；

步骤202：加入网络成功后该多接口终端的多接口适配层周期性的向接 口下发邻居发现请求消息，该邻居发现请求消息中携带邻居跳数值。

本步骤中，之所以要周期性发送邻居发现请求消息是考虑到终端本身可 能处于移动状态，其周边网络及节点状况时刻在发生着改变，即使终端移动 性很低，周围节点也在不定期的加入、退出网络，网络拓扑位置关系处于变 化过程，邻居发现请求消息的周期可以根据网络变化适当予以调整。另外本 步骤中，邻居跳数值是该邻居发现请求消息所能覆盖的网络范围，一跳只覆 盖直接与该终端有通信链路的终端，多跳中间经历了多个中继终端的接力传 输，所覆盖的范围更广，一般小范围的局域网只需要三到四跳便可完成整个 网络节点的连通。

步骤203：各接口对收到的来自多接口适配层的邻居发现请求消息进行 封装，并通过所有接口的无线信道以广播的方式传输至各接口模式所在网络 中，同时设定定时器定时侦听各接口信道中周边其它终端的广播消息。

本步骤中，邻居发现请求消息封装成各接口所在网络传输协议的要求方 能在各自网络中传输，另外设定的侦听信道定时时间要小于周期性广播时间， 尽量减少丢失广播消息。

步骤204：一旦有接口侦听到邻居发现请求消息，解包提取其中的邻居 跳数值。

步骤205：对邻居跳数值进行判断，如果邻居跳数值为1(代表当前终端 是最后一跳)，则直接传送消息，跳转至步骤207，否则跳转至步骤206。

步骤206：由于跳数值不为1，所以还需要继续向远端传送该邻居发现请 求消息，将邻居跳数值减1，备份该邻居发现请求消息，并封装该邻居发现 请求消息通过所有接口转发该邻居发现请求消息至该接口所在网络。

步骤207：该接口将邻居发现请求消息向上层传输，至多接口适配层的 网络拓扑模块。

步骤208：网络拓扑模块对邻居发现请求消息中的有用信息进行提取， 并更新存储中的邻居信息及网络拓扑信息。

本步骤中，有用信息包括邻居节点的接口信息、地址、位置信息等，网 络拓扑信息是网络拓扑模块根据周边节点信息优化配置获得的整个网络的拓 扑，包括该终端到达网络任一终端的最优路径。

步骤209：多接口适配层的接口管理模块对各接口收到的广播消息频率 进行统计，如果统计一段时间发现某接口未收到其他终端的广播消息，即在 其所在网络模式下不存在邻居终端，则将该接口关闭或休眠以节约功耗，至 此一个周期的邻居发现结束。

通过以上方法可以建立实时的网络拓扑结构及终端到达网络任一终端的 多跳链路及最优链路。

图3所示的流程图描述了多接口终端协同通信、并行传输的处理过程， 具体步骤如下：

步骤301：当有多接口终端需要向某终端或网络请求业务时，业务请求 命令向下传至多接口适配层；

步骤302：多接口适配层的协同控制模块对业务请求命令进行提取获取 目的端(目标网络或目标终端)，调用网络拓扑模块维护的网络拓扑信息并 获取用户终端至目的端的有效通信链路。

步骤303：协同控制模块对每条通信链路的链路质量、通信速率、带宽、 业务类型、接口优先级等进行评估，根据评估结果制定业务分流方式，发送 给接口管理模块。

步骤304：接口管理模块控制各有效通信链路对应的接口按照所述业务 分流方式请求业务及并行传送业务。

利用多接口终端的特点，借助周围多接口终端形成接力传输便能实现异 构终端的信息交互。如图4所示是本发明实施例中一种通过多接口终端实现 异构终端间建立多跳连接的结构示意图。

如图4所示，终端1、终端2和终端3都为本发明所述的多接口终端， 其中终端1具有3G模块和WIFI模块，终端2具有蓝牙模块和红外模块，由 于二者不存在接入同一网络的接口，所以无法直接进行通信。但通过本发明 提出的协同通信方法可以通过建立多跳连接的方式借助周边终端建立通信链 路，具体实现方式如下：

步骤401，终端1的多接口适配层通过邻居终端的发现更新网络拓扑模 块的网络拓扑信息，通过3G模块和WIFI模块接口向各自的网络广播携带有 目的端(本实施例中为终端2)的链路接力请求消息；

步骤402，周边终端(本实施例中以终端3来说明通信过程，实际通信 流程中，完成接力传输的终端可能不止一个)有接口收到链路接力请求消息 (终端3的WIFI模块接口)，判断链路接力请求消息中的目的端是否为自 己，如果不是将链路接力请求消息封装，通过自己的所有接口(WIFI、蓝牙、 红外三个接口)继续转发该链路接力请求消息；具体的，将链路接力请求消 息发送给接口管理模块，接口管理模块控制所有接口转发该链路接力请求消 息。

步骤403，终端2的蓝牙接口和红外接口收到了终端3转发的链路接力 请求消息，解封装该消息发现目的端就是自己，将链路接力请求消息上传至 终端2的多接口适配层的网络拓扑模块，网络拓扑模块更新网络拓扑信息， 同时按原路径通过两个接口返回链路接力响应消息；

所述链路接力响应消息中携带目的端信息，包括接口信息、经历了几跳、 通信链路带宽、拥塞情况等。

终端1的接口收到来自终端2的链路接力响应消息，上报至终端1的多 接口适配层的协同控制模块，终端1的协同控制模块根据业务需求、通信链 路带宽等，分别通过两条路径与终端2建立连接进行业务交互。具体的，终 端1的协同控制模块制定业务分发决策，下发给接口管理模块，接口管理模 块根据该业务分发决策控制相应接口建立连接进行业务传输。

本发明提供一种多接口终端，所述多接口终端包括网络层和至少两个不 同的接口，还包括多接口适配层，所述多接口适配层包括网络拓扑模块及接 口管理模块：

所述网络拓扑模块用于：在所述多接口终端加入网络后，向各接口下发 邻居发现请求消息，所述邻居发现请求消息中携带邻居跳数值；以及，接收 到所述接口转发的邻居发现请求消息后，提取所述邻居发现请求消息中的相 关信息，更新邻居信息和网络拓扑信息；

所述接口管理模块用于：对所述接口进行控制和管理；

所述接口用于：接收到所述邻居发现请求消息后，向所在的网络广播所 述邻居发现请求消息，以及，侦听该接口所在网络其他终端的广播消息，侦 听到邻居发现请求消息时，如果所述邻居发现请求消息中携带的邻居跳数值 指示当前终端为最后一跳，则将所述邻居发现请求消息发送给所述网络拓扑 模块，否则，将所述邻居发现请求消息发送给所述网络拓扑模块，修改所述 邻居跳数值后通过所有接口转发所述邻居发现请求消息。

进一步的，所述网络拓扑模块是用于：周期性向各接口下发邻居发现请 求命令；

所述接口是用于：周期性侦听各接口所在网络其他终端的广播消息包括；

其中，周期性侦听广播消息的时间小于所述周期性广播邻居发现请求消 息的时间。

其中，所述接口管理模块还用于：对各接口接收到的广播消息进行统计， 如果指定时间内一接口所在网络中未接收到其他终端的广播消息，将该接口 关闭，或者，将该接口进入休眠状态并周期性唤醒。

其中，所述多接口适配层还包括协同控制模块，所述协同控制模块用于： 在接收到所述网络层的业务请求命令时，根据所述网络拓扑模块维护的网络 拓扑信息获取至目的端的有效通信链路；当所述有效通信链路大于一条时， 确定各有效通信链路之间的业务分流方式，发送给接口管理模块；

所述接口管理模块还用于：根据所述业务分流方式控制各有效通信链路 对应的各接口进行请求业务及并行传输所述业务。

其中，所述协同控制模块是用于：根据所述各有效通信链路的链路信息、 所请求业务的业务信息及各通信链路对应的各接口的接口信息之一或其组合 进行评估，根据评估结果确定所述业务分流方式。

其中，所述网络拓扑模块还用于：在接收到所述网络层的业务请求命令， 根据所述网络拓扑信息未获取到至目的端的有效通信链路时，向各接口下发 携带有目的端的链路接力请求命令；

所述接口还用于：接收到所述链路接力请求命令后，分别向各自的网络 广播携带有所述目的端的链路接力请求消息；以及，接收到目的端返回的链 路接力响应消息后，转发给所协同控制模块；

所述协同控制模块还用于：接收到接口转发的链路接力响应消息后，与 所述目的端建立有效通信链路。

其中，所述接口还用于：接收到其它终端发送的链路接力请求消息时， 判断所述链路接力请求消息中的目的终端是否是自己，如果不是，将所述链 路接力请求消息转发给接口管理模块；如果是，将所述链路接力请求消息发 送给所述网络拓扑模块；

所述接口管理模块还用于：接收到所述接口转发的所述链路接力请求消 息时，指示所述多接口终端的所有接口转发所述链路接力请求消息；

所述网络拓扑模块还用于：接收到所述链路接力请求消息时，更新网络 拓扑信息，指示各接口通过原路径返回链路接力响应消息至发起链路接力请 求的源多接口终端。

由上述实施例可以看出，本发明的多接口终端，由于充分利用其多接口 的优势通过与周边终端协作通信，以及通过多接口并行传输，有效的提高了 通信效率，通过利用不同接口组成多跳接力传输有效拓展了终端的可达性及 网络的覆盖范围。另外，通过异构终端接口的接力传输屏蔽终端本身异构性。

本发明通过对多接口终端的改进来增强其通信能力，通过多接口的并行 使用，互补各网络优势，另外通过利用周边多终端形成协同传输优势，实现 资源的优化配置及信息的最大化传输。通过本发明所述方式实现的终端通信 可以屏蔽下层各种接入技术的差异，真正实现用户终端在任意地点都可实现 稳定、高效的信息传输服务。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可 以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布 在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程 序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或 者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制 作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软 件结合。