一种Android手机自组织网系统的建立方法

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2024年6月20日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.2

(22)申请日 2015.01.19

(71)申请人 西安电子科技大学

地址 710071 陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学

(72)发明人 刘乃安 李晓辉 韦娟 黑永强 冀琼

(74)专利代理机构 西安吉盛专利代理有限责任公司

代理人 张恒阳

(51)

H04W84/18

H04W88/02

(10)申请公布号 CN 104582008 A

(43)申请公布日 2015.04.29

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种Android手机自组织网系统的

建立方法

(57)摘要

本发明属于通信技术领域，具体公

开了一种Android手机自组织网系统的建

立方法，自组织网系统由若干作为通信节

点的Android手机组成，建立过程包括如

下步骤:扫描无线自组织网络，配置协议及

组网环境，组建无线自组织网络。设备的

协议及组网环境配置完成后，多个设备组

建无线自组织网络，设备中的L2MPM协

议将依据hello包的信息更新和维护各节点

的路由信息并调度数据在各节点间的传

输。本发明有效地利用移动自组网技术、

WiFi技术，二层Mesh路由协议L2MPM，

且具有无中心性、组网快速方便、无线多

跳、通信速率高、不依赖运营商网络信号

的优点，可用于登山旅游、高铁列车、自

然灾害等场所的通信。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种Android手机自组织网系统的建立方法，包括由若干个作为通信节点的具备

WiFi网卡的Android手机，其特征在于，包括如下步骤：

1)扫描无线自组织网络：

作为通信节点的Android手机如果要加入自组织网络，启动后首先开启Ad-Hoc模

式，然后扫描周围是否存在自组织网络；

2)配置协议及组网环境：

若周围存在自组织网络，作为通信节点的Android手机通过扫描获得网络的服务集

标识SSID和信道channel，并根据扫描结果设置自己的服务集标识SSID和信道

channel，并加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块；

若周围不存在自组织网络，则该通信节点成为本地自组织网络的发起者，选择一个

信道作为本地自组织网络的默认信道，并设置一个服务集标识SSID供随后加入自

组织网络的通信节点使用；

3)组建无线自组织网：

启动路由发现、建立、维护、更新组网过程，在自组织网络建立以后，通信节点的

所有数据由L2MPM负责调度。

2.根据权利要求1所述的一种Android手机自组织网系统的建立方法，其特征在于，

步骤1)中所述的开启Ad-Hoc模式，然后扫描周围是否存在自组织网络，其具体步

骤包括：

11)从同架构的Android设备中拷贝出iwmulticall文件并放入需要开启Ad-Hoc的

Android设备中；

12)将iwmulticall关联到iwconfig：ln-s iwmulticall/system/bin/iwconfig；

13)关闭WiFi，加载无线网卡驱动；

14)通过iwconfig将网卡设置为Ad-Hoc模式，并扫描周围是否存在自组织网络，

根据扫描结果设置其SSID和channel。

3.根据权利要求1所述的一种Android手机自组织网系统的建立方法，其特征在于，

步骤2)中所述的加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块，具体步骤包括：

21)从协议官方网站获取L2MPM协议及配置工具源码；

22)在Ubuntu下编译步骤21)获取的源码，编译出能够在Android上运行的L2MPM

协议模块及配置工具mpctrl；

23)在Android设备通过insmod加载协议模块；

24)在Android设备的无线网络配置文件中,增加无mesh虚拟接口mpm0；

25)通过mpctrl工具绑定无线网卡,具体命令的形式为：mpctrl ifadd wlan0；

26)开启虚拟接口并设置IP地址,具体命令的形式为：ifconfig mpm0[IP address]up；

27)设置DNS，具体命令形式为setprop 1[DNS address]。

说 明 书

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种Android手机自组织网系统的建立方法，

可用于登山旅游、高铁列车、自然灾害等场所的通信，系统利用Android的无线高

保真WiFi接口实现自组网，无需借助运营商的移动网络信号，使用方便，且可以

实现多跳通信，延伸通信距离。

背景技术

移动自组织网络是由若干无线移动节点组成的不依赖于任何固定基础设施和集中式

组织管理机构而通过节点间的相互协作进行网络互联的一种多跳自组织临时性自治

网络系统。网络中每个节点兼备主机和路由器两种角色，通过无线信道实现移动节

点之间的通信，具有重要的战略意义和潜在的广阔的商业应用前景。

Android是开放手机联盟为便携式设备开发的一个新的移动操作系统，Android设

备具有可灵活移动的特点，并且具备强大的无线通信功能和丰富的软件编程接口，

因此特别适合作为Ad-Hoc网络的承载节点。遗憾的是，Android设备从最初设计

开始就只能通过一台中央计算机或路由器进行连接和数据交换。Android设备之间

的连接依赖于现有的基建网络，如果人们在没有网络或网络费用高昂的环境中有通

信需求，那么这将是一个问题。在这些情形下，创建一个本地的无中心节点的Ad-

Hoc网络会是一个合适的选择。由于这种网络的无中心特性，不需要现有的结构来

管理通信，今天的移动设备由于普遍搭载了无线通信天线和性能更好的CPU，使

得这种无中心网络的实现成为了可能。

L2MPM是一种适用于移动终端的二层Mesh路由协议，由于在二层寻址，转发速

度提升，能够更快的感知拓扑的变化并更新路由。

现有Android手机间直接通信的方式有蓝牙、WiFi点对点通信等。下面选取几种

现有技术中典型的手机间通信方法，对它们所存在的缺点进行具体说明。

专利号为2.X的中国发明专利“基于Android手机的移动自组网系统及

其构建方法”通过安装在Android手机上的WiFi网卡Ad-Hoc模式管理器、自动IP

地址分配管理器和网络拓扑管理器，将多部Android手机组建成一个互联的移动自

组网系统，主要设计了自组网系统中的IP分配，但其没有说明所采用的路由协议。

专利号为2.2的中国发明专利“一种无线自组网多跳数据收发系统”通

过合理的体系结构设计使得无线网络节点具有使用简单、携带方便的优点，而且采

用先验式路由协议来动态维护路由信息，但其未考虑节点IP地址的自动配置，不

方便实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于二层Mesh移动路由协

议L2MPM的Android手机自组织网系统及其建立方法。

本发明的技术方案是：一种Android手机自组织网系统的建立方法，包括由若干个

作为通信节点的具备WiFi网卡的Android手机，包括如下步骤：

1)扫描无线自组织网络：

具有Wifi功能的手机自带有Ad-Hoc模块；作为通信节点的Android手机如果要加

入自组织网络，启动后首先开启Ad-Hoc模式，然后扫描周围是否存在自组织网络；

2)配置协议及组网环境：

若周围存在自组织网络，作为通信节点的Android手机通过扫描获得网络的服务集

标识SSID和信道channel，并根据扫描结果设置自己的服务集标识SSID和信道

channel，并加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块；

若周围不存在自组织网络，则该通信节点成为本地自组织网络的发起者，选择一个

信道作为本地自组织网络的默认信道，并设置一个服务集标识SSID供随后加入自

组织网络的通信节点使用；

3)组建无线自组织网：

启动路由发现、建立、维护、更新组网过程，在自组织网络建立以后，通信节点的

所有数据由L2MPM负责调度。

上述步骤1)中所述的开启Ad-Hoc模式，然后扫描周围是否存在自组织网络，其具

体步骤包括：

11)从同架构的Android设备中拷贝出iwmulticall文件并放入需要开启Ad-Hoc的

Android设备中；

12)将iwmulticall关联到iwconfig：ln-s iwmulticall/system/bin/iwconfig；

13)关闭WiFi，加载无线网卡驱动；

14)通过iwconfig将网卡设置为Ad-Hoc模式，并扫描周围是否存在自组织网络，

根据扫描结果设置其SSID和channel。

上述步骤2)中所述的加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块，具体步骤包

括：

21)从协议官方网站获取L2MPM协议及配置工具源码；

22)在Ubuntu下编译步骤21)获取的源码，编译出能够在Android上运行的L2MPM

协议模块及配置工具mpctrl；

23)在Android设备通过insmod加载协议模块；

24)在Android设备的无线网络配置文件中,增加无mesh虚拟接口mpm0；

25)通过mpctrl工具绑定无线网卡,具体命令的形式为：mpctrl ifadd wlan0；

26)开启虚拟接口并设置IP地址,具体命令的形式为：ifconfig mpm0[IP address]up；

27)设置DNS，具体命令形式为setprop 1[DNS address]。

本发明的有益效果：本发明在现有自组网网络和WiFi无线通信技术之上，将二层

无线Mesh协议L2MPM引入到Android手机中，并结合手机中的WiFi功能，实现

一种Android手机自组织网系统。由于二层路由协议具有快速感知链路变化、及时

更新路由及中转速度快等特点，因此本发明的Android手机自组织网系统建立方法

与现有专利相比，具有较大的技术优势。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的整体网络拓扑图；

图2是本发明中的移动自组网建立与启动流程图；

图3是本发明中的路由表生成拓扑图。

具体实施方式

参照图1，本发明主要由多部Android智能手机组成移动自组织网络，包括若干支

持WiFi功能的Android手机。本移动自组织网络采用的路由协议是L2MPM协议，

该协议运行于开放系统互连OSI模型的第二层，能够快速感知链路的变化状况并

及时作出反应，协议通过统计网络中泛洪的hello包的信息来选择路由。在这些

Android手机启动并运行以上模块后，即可组成一个Android手机自组织网系统，

实现彼此通信。

参照图2，本发明的自组织网系统的建立方法分为扫描无线自组织网络、配置协议

及组网环境和组建无线自组织网三个步骤：

1)扫描无线自组织网络：

作为通信节点的Android手机如果要加入自组织网络，启动后首先开启Ad-Hoc模

式，然后扫描周围是否存在自组织网络；

开启Ad-Hoc模式，然后扫描周围是否存在自组织网络，其具体步骤包括：

11)从同架构的Android设备中拷贝出iwmulticall文件并放入需要开启Ad-Hoc的

Android设备中。

12)将iwmulticall关联到iwconfig：ln-s iwmulticall/system/bin/iwconfig。

13)关闭WiFi，加载无线网卡驱动。

14)通过iwconfig将网卡设置为Ad-Hoc模式，并扫描周围是否存在自组织网络，

根据扫描结果设置其服务集标识SSID和信道channel。

2)配置协议及组网环境：

若周围存在自组织网络，作为通信节点的Android手机通过扫描获得网络的服务集

标识SSID和信道channel，并根据扫描结果设置自己的服务集标识SSID和信道

channel，然后并加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块；若周围不存在自

组织网络，则该通信节点成为本地自组织网络的发起者，选择一个信道作为本地自

组织网络的默认信道，并设置一个服务集标识供随后加入自组织网络的通信节点使

用。

加载二层Mesh路由协议L2MPM及其配置模块，具体步骤包括：

21)从协议官方网站获取L2MPM协议及配置工具源码。具体网址为：

http:///projects/open-mesh/wiki/Download

22)在Ubuntu下编译21)步骤获取的源码，编译出能够在Android上运行的L2MPM

协议模块及配置工具mpctrl。

23)在Android设备通过insmod加载协议模块。

24)在Android设备的无线网络配置文件中,增加无mesh虚拟接口mpm0。

25)通过mpctrl工具绑定无线网卡,具体命令的形式为：mpctrl if addwlan0。

26)开启虚拟接口并设置IP地址,具体命令的形式为：ifconfig mpm0[IP address]up。

27)设置DNS，具体命令形式为setprop 1[DNS address]。

3)组建无线自组织网：

当所有设备按照步骤1)和2)配置后，L2MPM协议将启动路由发现、建立、维护及

更新过程，建立无线自组织网络。在自组织网络建立以后，通信节点的所有数据传

输由L2MPM负责调度。

L2MP2M协议对数据传输的调度主要通过各个节点路由表的更新及维护来实现。

无线自组织网络每个节点通过网络定期地广播hello包消息，建立自己的路由表并

对路由表进行更新。hello包携带有MAC地址、序列号、生存时间等信息，开销很

小，其中序列号的目的是为了保证每个广播包只会被节点处理一次。

当网络中的节点需要到目标节点的路由时，L2MPM协议查找最佳路由的策略是：

确定一个目标节点的最佳本地邻居节点作为下一跳路由。查找目标节点的全局路由

分解成查找每一步的单跳路由，转变为查找具有目标节点路由的最佳本地邻居节点。

步骤如下：

31)源节点周期性地广播hello包通知源节点的单跳邻居节点，发现它的存在。

32)邻居节点获得该源节点的hello包后将重播给本地邻居节点的邻居节点也就是源

节点的2跳节点，2跳节点再次重播hello给源节点的3跳节点，节点在收到hello

信息后，会和自己维持的路由表对比，如果没有此节点的信息，则新增此节点。

33)依次下去，源节点就是以这样的方式广播hello至整个网络。直到每个节点至少

收到一次hello包或者该包的存活时间(TTL)到期或者在较差的链路质量下丢失为止，

每个节点统计分析中hello包的传输情况，为节点确定到每个可达节点的最优下一

跳节点和潜在下一跳节点，更新每个节点的路由表。

比如，图3中节点1想发送消息到节点6，它的邻居节点为{2,3,4}，只考虑链路

{(1,2),(1,3),(1,4)}的集合。根据从节点6收到的hello包信息的数目计算出链路

(1,2),(1,3),(1,4)的qos，qos最大者对应的节点选为最佳下一跳节点，qos次大者对

应的节点选为潜在下一跳节点，此时节点1存储的到节点6的路由表条目生成。

综上，本发明在现有自组网网络和WiFi无线通信技术之上，将二层无线Mesh协

议L2MPM引入到Android手机中，并结合手机中的WiFi功能，实现一种Android

手机自组织网系统。由于二层路由协议具有快速感知链路变化、及时更新路由及中

转速度快等特点，因此本发明的Android手机自组织网系统建立方法与现有专利相

比，具有较大的技术优势。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是

与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

本文标签： 网络节点组织协议路由