一種集中器動態路由方法及動態路由集中器的製作方法

2023-06-07 15:22:11

專利名稱：一種集中器動態路由方法及動態路由集中器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種集中器動態路由技術。
技術背景
遠程集抄技術是近幾年來在水、電、煤等工業控制領域的發展趨勢。現有的集 抄系統一般由圖1所示的四部分組成，包括基表、採集器、集中器和主站營銷系統。
其中，採集器主要負責信息的採集、處理和儲存，如電能表電能量的採集、處 理和儲存，並將採集到的數據上報到集中器。
集中器主要負責根據設定的抄讀間隔自動採集各客戶電能表的累計電能量和復 費率電能表各費率的累計電能量，並根據設定的抄收間隔自動生成各客戶電能表的累計 電能量。
一般的集抄系統中，每個集中器連接有多級採集器，其拓撲結構如圖2所示。 在該結構中，每臺直接相連的採集器能夠通過特定的規約協議獲取對方的MAC地址並存 儲以供上一級設備查詢。這樣集中器最終將獲得所有採集器的MAC地址列表。集中器 作為動態主機配置協議(Dynamic Host Configuration Protocol，簡稱「DHCP」)伺服器為 下層各採集器分配IP位址，並通過各採集器的MAC地址，將所分配的IP位址發送給相 應集中器。通過所分配的IP位址實現集中器與各採集器之間的路由。
然而本發明的發明人發現，採集器接入網絡後，雖然帶寬不會經常改變，但是 有時由於存在幹擾等問題，帶寬有可能因為幹擾急劇下降，甚至可能形成斷路。在目 前的技術方案中，集中器未提供動態路由功能，無法根據當前的網絡去選擇最佳路徑進 行路由，一旦某條通道的帶寬急劇下降甚至斷路時，系統不會選擇另一條通道來進行通 信，這樣就影響了通信的穩定和順暢性。發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種集中器動態路由方法及動態路由集中 器，使得集中器與採集器之間的通信狀態能夠保持穩定和順暢。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種集中器動態路由方法，包含以下步 驟
每個採集器檢測本採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，並保存各 相鄰集中器或採集器與帶寬的對應關係，形成本採集器的MAC-帶寬對應表；
集中器通過廣播消息獲取管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表；
集中器根據各個採集器的MAC-帶寬對應表，計算集中器到各採集器的最佳路 徑，記錄所述每個採集器對應的最佳路徑中包含的中間採集器MAC地址，形成類路由 表；
在所述集中器需要與某個採集器通信時，查詢所述類路由表，找到該採集器對 應的最佳路徑，根據該最佳路徑中包含的MAC地址進行路由。
作為上述技術方案的改進，所述計算集中器到各個採集器的最佳路徑的方法 為
A確定所述集中器到一採集器的所有最小跳數路徑；
B如果所述最小跳數路徑中任意兩個採集器之間或採集器與集中器之間通道的 帶寬小於預設值，則放棄該最小跳數路徑；
C如果剩餘的最小跳數路徑等於一條，則該最小跳數路徑為該集中器到該採集 器的最佳路徑；
D如果剩餘的最小跳數路徑多於一條，則分別計算每條最小跳數路徑上各相鄰 採集器之間、以及採集器與集中器之間的總帶寬，確定帶寬最大的最小跳數路徑為該集 中器到該採集器的最佳路徑；
E如果剩餘的最小跳數路徑數為零，則返回步驟A，在排除已放棄的路徑的前提 下，確定所述集中器到該採集器的所有最小跳數路徑。
作為上述技術方案的改進，還包含以下步驟
當有採集器發生故障，或刪減添加採集器，網絡拓撲發生變化時，所述各採集 器重新檢測本採集器與相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，根據檢測結果更新本採集 器的MAC-帶寬對應表；
所述集中器重新獲取管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表，根據各 個採集器更新的MAC-帶寬對應表，重新計算集中器到各採集器的最佳路徑，更新所述 類路由表。
作為上述技術方案的改進，所述根據該最佳路徑中包含的MAC地址進行路由的 步驟中，包含以下子步驟
所述集中器將路由信息發往該路由中與集中器相鄰的採集器，該路由信息中包 含目的採集器MAC地址和經過的中間採集器MAC地址；
如果收到所述路由信息的採集器不是目的採集器，則繼續根據所述路由信息將 該路由信息發送到鄰近的下一個採集器，直到到達目的採集器。
作為上述技術方案的改進，所述集中器在進行動態路由之前，還包含以下步 驟
所述集中器作為動態主機配置協議伺服器通過地址解析協議廣播消息為其下轄 採集器分配IP位址；
所述集中器將分配給各採集器的IP位址與該採集器的MAC地址綁定。
本發明的實施方式還提供了一種動態路由集中器，包含
採集單元，用於通過廣播消息獲取管轄範圍內所有採集器的MAC-帶寬對應 表，所述MAC-帶寬對應表中保存有該採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶 寬；
計算單元，用於根據各個採集器的MAC-帶寬對應表，計算集中器到各採集器 的最佳路徑；
存儲單元，用於記錄所述每個採集器對應的最佳路徑中包含的中間採集器MAC 地址，形成類路由表；
路由單元，用於在所述集中器需要與某個採集器通信時，查詢所述類路由表，找到該採集器對應的最佳路徑，根據該最佳路徑中包含的MAC地址進行路由。
作為上述技術方案的改進，所述計算單元通過如下方式計算集中器到各個採集 器的最佳路徑
A確定所述集中器到一採集器的所有最小跳數路徑；
B如果所述最小跳數路徑中任意兩個採集器之間或採集器與集中器之間通道的 帶寬小於預設值，則放棄該最小跳數路徑；
C如果剩餘的最小跳數路徑等於一條，則該最小跳數路徑為該集中器到該採集 器的最佳路徑；
D如果剩餘的最小跳數路徑多於一條，則分別計算每條最小跳數路徑上各相鄰 採集器之間、以及採集器與集中器之間的總帶寬，確定帶寬最大的最小跳數路徑為該集 中器到該採集器的最佳路徑；
E如果剩餘的最小跳數路徑數為零，則返回步驟A，在排除已放棄的路徑的前提 下，確定所述集中器到該採集器的所有最小跳數路徑。
作為上述技術方案的改進，該集中器還可以包含
更新單元，用於在有採集器發生故障，或刪減添加採集器，網絡拓撲發生變化 時，重新獲取所述集中器管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表，根據各個採 集器更新的MAC-帶寬對應表，重新計算集中器到各採集器的最佳路徑，更新所述類路由表。
作為上述技術方案的改進，該集中器還可以包含
IP位址分配單元，用於通過地址解析協議廣播消息為所述集中器轄下採集器分 配IP位址；
綁定單元，用於將IP位址分配單元分配給各採集器的IP位址與該採集器的MAC 地址綁定。
本發明實施方式與現有技術相比，主要區別及其效果在於由採集器檢測本採 集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，集中器根據該帶寬情況確定到每個採集 器的最佳路徑，該最佳路徑排除了帶寬極低(可能斷路)的通道，在路程最短的情況下選 擇總帶寬最大的路徑，確保集中器與各採集器之間通信的穩定和順暢性，避免因為環境 的幹擾影響集中器與採集器之間的通信質量。
當有採集器發生故障，或刪減添加採集器，網絡拓撲發生變化時，都將觸發各 採集器重新檢測本採集器與相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，根據檢測結果更新本 採集器的MAC-帶寬對應表；集中器根據各個採集器更新的MAC-帶寬對應表，重新計 算集中器到各採集器的最佳路徑，更新類路由表，根據更新後的類路由表進行路由，進 一步確保集中器與採集器之間達到通訊穩定和順暢的效果。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是背景技術中集抄系統的結構示意圖2是背景技術中集中器與採集器之間的拓撲結構圖3是本發明第一實施方式集中器動態路由方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實 施方式作進一步地詳細描述。本發明第一實施方式涉及一種集中器動態路由方法，其流程圖如圖3所示。首先，集中器需要為動態路由做準備。具體地說，集中器作為DHCP伺服器為 所有採集器分配IP位址，實現過程如下1)當任意一臺採集器發出DHCP_disC0Ver申請報文時，該申請報文將通過地址 解析協議(Address Resolution Protocol，簡稱「ARP」)廣播消息傳送到集中器中。2)集中器收到該DHCP_discover申請報文後，通過廣播回復一個DHCP_offer報
文，該報文中包含出租IP位址和一些其它設置。3)DHCP client(採集器)收到 DHCP Server(集中器)回復的 DHCP_offer 報文
後，以廣播方式向集中器回復DHCPjequest報文，該報文中包含向所選定的DHCP服務 器(集中器)請求IP位址的內容。4)集中器收到採集器回答的DHCPjequest報文後，便向採集器發送包含集中器 所提供的IP位址和其它設置的DHCP_ACK報文。5)最後採集器將其TCP/IP協議組件與網卡綁定。這樣每一臺採集器都能從集中器中的IP位址池中獲得IP位址，集中器在分配IP 地址的同時會更新自己的類路由表，將採集器的MAC地址和分配的IP位址綁定，為實現 動態路由做好準備。在實現上述準備之後，進入步驟301，每個採集器根據ARP廣播通信情況，確 定本採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，並保存各相鄰集中器或採集器與 帶寬的對應關係，形成本採集器的MAC-帶寬對應表，如表1所示。在步驟302中，集中器通過ARP廣播消息，收集轄下所有採集器的MAC-帶寬 對應表。
權利要求
1.一種集中器動態路由方法，其特徵在於，包含以下步驟每個採集器檢測本採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，並保存各相鄰 集中器或採集器與帶寬的對應關係，形成本採集器的MAC-帶寬對應表；集中器通過廣播消息獲取管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表； 集中器根據各個採集器的MAC-帶寬對應表，計算集中器到各採集器的最佳路徑， 記錄所述每個採集器對應的最佳路徑中包含的中間採集器MAC地址，形成類路由表；在所述集中器需要與某個採集器通信時，查詢所述類路由表，找到該採集器對應的 最佳路徑，根據該最佳路徑中包含的MAC地址進行路由。
2.根據權利要求1所述的集中器動態路由方法，其特徵在於，所述計算集中器到各個 採集器的最佳路徑的方法為A確定所述集中器到一採集器的所有最小跳數路徑；B如果所述最小跳數路徑中任意兩個採集器之間或採集器與集中器之間通道的帶寬 小於預設值，則放棄該最小跳數路徑；C如果剩餘的最小跳數路徑等於一條，則該最小跳數路徑為該集中器到該採集器的 最佳路徑；D如果剩餘的最小跳數路徑多於一條，則分別計算每條最小跳數路徑上各相鄰採集 器之間、以及採集器與集中器之間的總帶寬，確定帶寬最大的最小跳數路徑為該集中器 到該採集器的最佳路徑；E如果剩餘的最小跳數路徑數為零，則返回步驟A，在排除已放棄的路徑的前提下， 確定所述集中器到該採集器的所有最小跳數路徑。
3.根據權利要求1所述的集中器動態路由方法，其特徵在於，還包含以下步驟當有採集器發生故障，或刪減添加採集器，網絡拓撲發生變化時，所述各採集器重 新檢測本採集器與相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，根據檢測結果更新本採集器的 MAC-帶寬對應表；所述集中器重新獲取管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表，根據各個採 集器更新的MAC-帶寬對應表，重新計算集中器到各採集器的最佳路徑，更新所述類路由表。
4.根據權利要求1所述的集中器動態路由方法，其特徵在於，所述根據該最佳路徑中 包含的MAC地址進行路由的步驟中，包含以下子步驟所述集中器將路由信息發往該路由中與集中器相鄰的採集器，該路由信息中包含目 的採集器MAC地址和經過的中間採集器MAC地址；如果收到所述路由信息的採集器不是目的採集器，則繼續根據所述路由信息將該路 由信息發送到鄰近的下一個採集器，直到到達目的採集器。
5.根據權利要求1所述的集中器動態路由方法，其特徵在於，所述集中器在進行動態 路由之前，還包含以下步驟所述集中器作為動態主機配置協議伺服器，通過地址解析協議廣播消息為其下轄採 集器分配IP位址；所述集中器將分配給各採集器的IP位址與該採集器的MAC地址綁定。
6.—種動態路由集中器，其特徵在於，包含採集單元，用於通過廣播消息獲取管轄範圍內所有採集器的MAC-帶寬對應表，所 述MAC-帶寬對應表中保存有該採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬；計算單元，用於根據各個採集器的MAC-帶寬對應表，計算集中器到各採集器的最 佳路徑；存儲單元，用於記錄所述每個採集器對應的最佳路徑中包含的中間採集器MAC地 址，形成類路由表；路由單元，用於在所述集中器需要與某個採集器通信時，查詢所述類路由表，找到 該採集器對應的最佳路徑，根據該最佳路徑中包含的MAC地址進行路由。
7.根據權利要求6所述的動態路由集中器，其特徵在於，所述計算單元通過如下方式 計算集中器到各個採集器的最佳路徑A確定所述集中器到一採集器的所有最小跳數路徑；B如果所述最小跳數路徑中任意兩個採集器之間或採集器與集中器之間通道的帶寬 小於預設值，則放棄該最小跳數路徑；C如果剩餘的最小跳數路徑等於一條，則該最小跳數路徑為該集中器到該採集器的 最佳路徑；D如果剩餘的最小跳數路徑多於一條，則分別計算每條最小跳數路徑上各相鄰採集 器之間、以及採集器與集中器之間的總帶寬，確定帶寬最大的最小跳數路徑為該集中器 到該採集器的最佳路徑；E如果剩餘的最小跳數路徑數為零，則返回步驟A，在排除已放棄的路徑的前提下， 確定所述集中器到該採集器的所有最小跳數路徑。
8.根據權利要求6所述的動態路由集中器，其特徵在於，還包含更新單元，用於在有採集器發生故障，或刪減添加採集器，網絡拓撲發生變化時， 重新獲取所述集中器管轄範圍內所有採集器的所述MAC-帶寬對應表，根據各個採集器 更新的MAC-帶寬對應表，重新計算集中器到各採集器的最佳路徑，更新所述類路由 表。
9.根據權利要求6所述的動態路由集中器，其特徵在於，還包含IP位址分配單元，用於通過地址解析協議廣播消息為所述集中器轄下採集器分配IP 地址；綁定單元，用於將IP位址分配單元分配給各採集器的IP位址，與該採集器的MAC 地址綁定。
全文摘要
本發明公開了一種集中器動態路由方法及動態路由集中器，由採集器檢測本採集器與各相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，集中器根據該帶寬情況確定到每個採集器的最佳路徑，該最佳路徑排除了帶寬極低的通道，在路程最短的情況下選擇總帶寬最大的路徑，確保集中器與各採集器之間通信的穩定和順暢性，避免因為環境的幹擾影響集中器與採集器之間的通信質量。當有採集器發生故障，或刪減添加採集器時，都將觸發各採集器重新檢測本採集器與相鄰集中器或採集器之間通道的帶寬，根據檢測結果更新本採集器的MAC-帶寬對應表，促使集中器重新計算其到各採集器的最佳路徑，根據更新後的類路由表進行路由，進一步確保集中器與採集器之間達到通訊穩定和順暢的效果。
文檔編號H04L12/56GK102025592SQ200910057910
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優先權日2009年9月17日
發明者梁俊, 王磊 申請人:上海可魯系統軟體有限公司