專利名稱：一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信和信息傳播技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多信道無(wú)線Mesh(無(wú)線網(wǎng)格)網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種新型寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在傳統(tǒng)的單信道環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)使用相同信道同時(shí)傳輸時(shí)，彼此間的干擾帶來(lái)的容量降低的問(wèn)題。尤其隨著節(jié)點(diǎn)密度的增加將加劇節(jié)點(diǎn)間的競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)送分組之間的沖突，同時(shí)大量的節(jié)點(diǎn)退避降低了信道利用率并導(dǎo)致吞吐量的迅速下降。針對(duì)該問(wèn)題，可以采用多信道技術(shù)。在多信道網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)可用不同的信道并行發(fā)送與接收數(shù)據(jù)，相鄰鏈路可以同時(shí)傳輸，而不發(fā)生沖突。由于節(jié)點(diǎn)可用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口卡以及可分配的信道數(shù)目受限，因此存在如何將鏈路分配到不同的信道，以降低網(wǎng)絡(luò)干擾、增加網(wǎng)絡(luò)容量的問(wèn)題。對(duì)于多接口多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)而言，信道分配問(wèn)題可以分成兩個(gè)方面:鄰居節(jié)點(diǎn)和接口卡的綁定，接口卡和信道的綁定。目前信道分配方式主要有三類:靜態(tài)信道分配(static channel assignment)、動(dòng)態(tài)信道分配(dynamicchannel assignment)和混合信道分配(hybrid channel assignment)。靜態(tài)信道分配中節(jié)點(diǎn)的所有接口卡永久地或較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)綁定在某一信道上。該方式主要是通過(guò)理論分析和系統(tǒng)建模的方法，為業(yè)務(wù)模式固定以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)合適的信道分配算法。如C-Hyacinth算法,C-Hyacinth給出了一個(gè)集中式求解信道分配和路由策略的通用算法框架，該算法需要預(yù)先獲得網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各節(jié)點(diǎn)的接口卡數(shù)目和節(jié)點(diǎn)間的流量記錄文件，使用循環(huán)迭代、逐步求精的方法求解節(jié)點(diǎn)間的信道分配和路由路徑，并提出了一種基于貪心策略的信道分配算法。C-Hyacinth算法需要預(yù)知Mesh網(wǎng)絡(luò)的流量記錄，在流量記錄文件不可獲得或者節(jié)點(diǎn)流量變化頻繁的情況下，該算法不能夠很好的工作。動(dòng)態(tài)信道分配中節(jié)點(diǎn)的接口卡可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況隨時(shí)切換信道。在動(dòng)態(tài)信道分配方式中節(jié)點(diǎn)可以靈活切換信道，能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，但是需要接口卡的信道切換時(shí)延盡量小，這樣協(xié)議才能充分發(fā)揮性能。在動(dòng)態(tài)信道分配方式中，節(jié)點(diǎn)在切換信道時(shí)需要進(jìn)行信道協(xié)商，如SSCH(Slotted Seeded Channel Hopping)協(xié)議,協(xié)議中不同的節(jié)點(diǎn)使用不同的跳頻序列，由于使用不同跳頻序列的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)有某個(gè)時(shí)隙工作在同一個(gè)信道上，發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以利用這個(gè)時(shí)隙來(lái)發(fā)送協(xié)商信息。SSCH能夠較好的利用多信道的優(yōu)點(diǎn)，可以很方便的遷移到多接口多信道網(wǎng)絡(luò)中，但是該算法對(duì)節(jié)點(diǎn)間時(shí)鐘同步的要求依然很高，而且對(duì)接口卡的切換時(shí)延有較嚴(yán)格的要求?；旌闲诺婪峙涫庆o態(tài)信道分配和動(dòng)態(tài)信道分配的結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或者部分接口固定分配信道，以保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定和交換控制信息等，而其余的接口則隨時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況切換信道，以提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。如PCAM算法，該算法使用三個(gè)接口卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)，一個(gè)用于發(fā)送數(shù)據(jù)，第三個(gè)用于節(jié)點(diǎn)間的控制信息傳遞，該算法不需要嚴(yán)格的時(shí)鐘同步機(jī)制，不需要預(yù)知網(wǎng)絡(luò)流量記錄文件，能夠較好適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量的變化情況，但是該方法不能夠充分利用各網(wǎng)絡(luò)接口卡。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，將網(wǎng)絡(luò)中的鏈路分配到各信道，使得網(wǎng)絡(luò)中的鏈路可以工作在不同的信道上，減小網(wǎng)絡(luò)干擾。技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，該方法包括如下步驟:(I)根據(jù)多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離為網(wǎng)絡(luò)分層；(2)根據(jù)步驟(I)中的分層依次為每一層的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的鏈路e計(jì)算信道k的干擾鏈路集Qk (e)；(3)依據(jù)步驟(2)中獲得的干擾鏈路集計(jì)算鏈路e的干擾度I (e，k)以及鏈路e的分配指數(shù)Ck(e)和節(jié)點(diǎn)u的分配指數(shù)x(u，k)，在滿足網(wǎng)卡約束條件下將該網(wǎng)絡(luò)的I條鏈路分配到c個(gè)信道上；其中，1、c為正整數(shù)。進(jìn)一步的，所述步驟(I)中，網(wǎng)絡(luò)分層的依據(jù)是節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離。進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，鏈路e的干擾鏈路集Qk(e)是指所有與鏈路e使用相同信道k通信時(shí)存在干擾的鏈路集合。進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，鏈路e的干擾度計(jì)算規(guī)則如下:
權(quán)利要求
1.一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)根據(jù)多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離為網(wǎng)絡(luò)分層； (2)根據(jù)步驟(I)中的分層依次為每一層的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的鏈路e計(jì)算信道k的干擾鏈路集 Qk(e)； (3)依據(jù)步驟(2)中獲得的干擾鏈路集計(jì)算鏈路e的干擾度I(e，k)以及鏈路e的分配指數(shù)Ck(e)和節(jié)點(diǎn)u的分配指數(shù)x(u，k)，在滿足網(wǎng)卡約束條件下將該網(wǎng)絡(luò)的I條鏈路分配到c個(gè)信道上； 其中，l、c為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(I)中，網(wǎng)絡(luò)分層的依據(jù)是節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(2)中，鏈路e的干擾鏈路集Qk (e)是指所有與鏈路e使用相同信道k通信時(shí)存在干擾的鏈路集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中，鏈路e的干擾度計(jì)算規(guī)則如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中，鏈路e的分配指數(shù)計(jì)算規(guī)則如下:p ,、fl, 鏈路e分配了信道是
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中，節(jié)點(diǎn)u的分配指數(shù)計(jì)算規(guī)則如下:.7、(I, 節(jié)點(diǎn)M關(guān)聯(lián)的邊分配了信道灸
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中，網(wǎng)卡約束條件表示如下:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:所述步驟(3)中，用i表示節(jié)點(diǎn)所處的層數(shù)，假定網(wǎng)絡(luò)共有N層，節(jié)點(diǎn)配備的網(wǎng)絡(luò)接口卡數(shù)目為m，則鏈路信道分配步驟如下: .8.1.初始化，設(shè)置所有鏈路e的分配指數(shù)Ck (e)和所有節(jié)點(diǎn)u的分配指數(shù)x (U，k)為0，層數(shù)i=0 ； .8.2.當(dāng)0 ≤i ≤ N，依次順序?yàn)榈趇層節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的所有鏈路分配信道；假定該層節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的鏈路共有L條，初始計(jì)數(shù)值j=l，表示鏈路j ； .8.2.1當(dāng)I L，對(duì)于鏈路j，若存在Ck(J)=I, I彡k彡C，則j=j+l，繼續(xù)判斷Ck(J)的值；若鏈路j滿足在所有的信道上都有Ck(j)=0，c，則計(jì)算鏈路j在每個(gè)信道上的干擾度I (j，k)，挑選取值最小的I (j，k)，為鏈路j分配信道k'，則Ck, (j) =1，計(jì)算鏈路j關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)的分配指數(shù)，假定鏈路j關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)為U和V,則X (u, k' ) =X (v, k' )=1,判斷節(jié)點(diǎn)分配指數(shù)是否滿足如下的網(wǎng)卡約束條件:
9.根據(jù) 權(quán)利要求8所述一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，其特征在于:在所述步驟8.2.1中，當(dāng)干擾度存在多個(gè)最小值時(shí)，選擇在已分配信道的鏈路中使用次數(shù)最少的信道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)的鏈路分配方法，該方法包括如下步驟(1)根據(jù)多信道無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離為網(wǎng)絡(luò)分層；(2)根據(jù)步驟(1)中的分層依次為每一層的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的鏈路e計(jì)算信道k的干擾鏈路集Qk(e)；(3)依據(jù)步驟(2)中獲得的干擾鏈路集計(jì)算鏈路e的干擾度I(e,k)以及鏈路e的分配指數(shù)Ck(e)和節(jié)點(diǎn)u的分配指數(shù)x(u,k)，在滿足網(wǎng)卡約束條件下將該網(wǎng)絡(luò)的l條鏈路分配到c個(gè)信道上。其中，l、c為正整數(shù)。本發(fā)明將網(wǎng)絡(luò)中的鏈路分配到各信道，使得網(wǎng)絡(luò)中的鏈路可以工作在不同的信道上，減小網(wǎng)絡(luò)干擾。
文檔編號(hào)H04W84/18GK103200689SQ20131011238
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者余旭濤, 談敏, 張?jiān)阼? 張慧, 陳鵬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)