串口轉(zhuǎn)WiFi在工業(yè)控制領域廣泛的應用，工業(yè)控制領域通常距離比較遠環(huán)境比較復雜。所以就有超遠距離通訊的需求，通常我們使用多跳的方式實現(xiàn)WiFi遠距離傳輸。即如果實現(xiàn)遠距離的A與C進行通訊，我們可以在A與C之間增加一個模塊B，這樣，B充擔中繼的作用。以下以simpleWiFi的S2W-M02以及S2W-M03中所實現(xiàn)的多跳機制進行描述。S2WM02、S2WM03已經(jīng)穩(wěn)定的運用到了很多超長距離通訊環(huán)境，該算法穩(wěn)定性以及大量現(xiàn)場驗證。并且該系列串口轉(zhuǎn)WiFi模塊可以實現(xiàn)2串口、雙串口、3串口和多串口的通訊，各個通訊相互完全獨立，可以同時支持多個串口設備進行數(shù)據(jù)通訊。

本節(jié)主要描述多跳路由算法：

1、協(xié)議概述

1.1.1  協(xié)議概述

該多跳路由實際上是 DSR和 DSDV的綜合，以 DSDV為基礎，采用DSR中的按需路由思想進行改進。它采用了DSR中路由發(fā)現(xiàn)和路由維護的原理，結(jié)合了DSDV的逐跳（hop-by-hop）路由，順序編號和路由維護階段的周期更新機制。與DSDV保存完整的路由表不同的是，基于按需路由思想的多跳路由只有在有需要的時候才建立路由，這與DSDV相比的好處是能減少大量維護路由所需的開銷。與DSR相比，多跳路由的優(yōu)勢在于源路由并不需要包括在每一個數(shù)據(jù)分組中，這樣能減少路由協(xié)議的開銷。多跳路由協(xié)議可以實現(xiàn)在移動終端動態(tài)的、自發(fā)的路由，使移動終端很快的獲得通向所需目的地的路由，而且不用維護當前沒有使用的路由信息，還能對鏈路狀態(tài)和拓撲的變化做出快速的反應。多跳路由使用路由請求序列號來保證無環(huán)路。避免了通常 Bellman-foul 算法的無窮計數(shù)（count-to-infinite）的問題，并且提供了很快的收斂速度。鑒于多跳路由路由協(xié)議功能強大而又便于實現(xiàn)的優(yōu)點，故其成為嵌入式系統(tǒng)下UART 轉(zhuǎn)WiFi 路由協(xié)議的首選。

圖 1  RREQ幀格式

圖 2 RREP幀格式

路由請求分組RREQ的轉(zhuǎn)發(fā)過程類似于DSR協(xié)議。簡單描述如下：收到“路由請求”分組的節(jié)點，在路由表中設置反向路徑表項指向源節(jié)點。目的是使RREP分組能夠返回源節(jié)點。當目標節(jié)點接到RREQ 分組時，它就發(fā)送RREP分組。RREP分組沿著反向路徑（RREQ分組經(jīng)過時形成的路徑的反方向）到達源節(jié)點。

1.1.1 路由發(fā)現(xiàn)過程

（1）結(jié)點在需要時（路徑不存在或者無效），向其鄰居廣播RREQ分組用于路由發(fā)現(xiàn)。

（2）對接收到RREQ的結(jié)點作如下處理：

創(chuàng)建一個表項，用于記錄反向路徑；

如果在“路由發(fā)現(xiàn)定時”內(nèi)已收到一個具有相同標識的RREQ分組，則拋棄該分組，不作任何處理；否則，更新該反向路由表項；

如果滿足如下兩個條件：

①：該結(jié)點就是信宿；

②：結(jié)點的路由表中有到信宿的活動表項，且表項的序列號大于RREQ中的信宿序列號；

則結(jié)點產(chǎn)生“路由回答分組”RREP，并發(fā)送到信源；否則，更新RREQ分組，并廣播更新后的RREQ分組 。

（3）RREP的傳播：RREP中的內(nèi)容包括：跳計數(shù)、信宿序列號、信宿地址、信源地址、生存時間等。結(jié)點通過前面建立的反向路由反饋給源結(jié)點，并且是以單播方式發(fā)送；

（4）轉(zhuǎn)發(fā)RREP的中間結(jié)點會更新路由表，記錄轉(zhuǎn)發(fā)路由的下游結(jié)點、跳數(shù)、生存時間、目的序列號等內(nèi)容，并根據(jù)先前記錄的反向路由將RREP報文轉(zhuǎn)發(fā)給上游結(jié)點，直至源結(jié)點；

（5）源結(jié)點收到RREP報文后，就獲得了到目的結(jié)點的路由，接下來，源結(jié)點就可以用該路由進行數(shù)據(jù)報文的發(fā)送了。 

    上述算法已經(jīng)大量的應用到了現(xiàn)場，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的多跳通訊。參考simpleWiFi的S2W-M02多串口2串口3串口雙串口以及三串口的通訊模塊。后續(xù)文章會詳細介紹多跳路由保持實現(xiàn)。