本發(fā)明屬于通信
技術領域：
，尤其涉及一種無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法。
背景技術：
：無線Mesh網(wǎng)絡是一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，它具有部署方便快捷、初期建設成本低、覆蓋范圍廣、可擴展性好等優(yōu)點。傳統(tǒng)的WMN大都采用單射頻單信道的配置，但其網(wǎng)絡容量和頻帶利用率都會隨著節(jié)點數(shù)目的增加而下降。采用多射頻多信道MRMC技術可以顯著地降低干擾，提高網(wǎng)絡容量和頻帶利用率，因此多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡得到了廣泛應用。信道分配是無線資源管理的重要內(nèi)容，也一直是MRMCWMNs的研究熱點。針對多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡的信道分配方案的主要目的是減少網(wǎng)絡中的傳輸沖突，提高網(wǎng)絡的抗干擾能力，所以我們需要一種評測的方法來估計信道分配方案的性能?，F(xiàn)有的信道分配性能的評測技術有TID和CDALcost等。其中，TID技術是利用網(wǎng)絡的完全干擾等級的大小來評估信道分配方案的性能優(yōu)劣的。它的優(yōu)點是計算簡單，只需先得到在給定鏈路的近距離內(nèi)可能會干擾它的鏈路的數(shù)量，再將所有鏈路得到的干擾鏈路數(shù)求和減半即可得到，但是它的缺點是顯而易見的，它僅僅是干擾強度的一個近似的估量而不是一個可靠的信道分配方案性能的預測指標。無線干擾可以歸因于三個維度，即統(tǒng)計、時間和空間。依據(jù)于統(tǒng)計維度，提出了CDALcost算法，該算法計算了一個統(tǒng)計度量值CDALcost，該值是將網(wǎng)絡中被分配給各個特定信道的鏈路的數(shù)量求和再取平均得到的。它的計算成本更加小，而且經(jīng)證明是一個比TID更加可靠的信道分配方案性能的預測指標。但是，它無視了這些信道分配方案的空間特性，即如果推斷出兩個信道分配方案的信道的鏈路數(shù)是相同的，則認為這兩個信道分配方案具有同水平的性能，即使這兩個信道分配方案在網(wǎng)絡中的空間連接分布上并不相同。這就會導致信道分配性能的預測和比較出錯。綜上，無論是從近似估量還是從單一的統(tǒng)計維度進行信道分配性能的干擾預測與實際中的數(shù)據(jù)都會有比較大的差距，導致整體的準確度下降。我們需要一種能盡量減小這個差距的方法來評測信道分配方案的性能。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提出一種無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，它采用了統(tǒng)計維度與空間維度相結(jié)合的方式來對信道分配方案的性能進行評測，提高了整體準確性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案包括如下：一種無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，包括以下步驟：步驟一：確定網(wǎng)絡的基本狀況；步驟二：確定各節(jié)點間鏈路和信道的對應關系；步驟三：評測任意兩節(jié)點之間的信道分配性能；步驟四：評測整個網(wǎng)絡的信道分配性能。進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，在多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡中有n個節(jié)點，每個節(jié)點上有著數(shù)量隨機且完全相同的無線電設備，兩個節(jié)點上的無線電設備經(jīng)過無線鏈路通信時，會產(chǎn)生干擾；n個節(jié)點中，兩兩節(jié)點通信會存在種通信可能性；O1，O2為任意兩個節(jié)點，從源節(jié)點O1到目的節(jié)點O2共有M條鏈路，其中有X(X<M)條鏈路受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點之間通信的干擾；將O1，O2之間的X條受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點干擾的鏈路定義為兩節(jié)點間干擾估計的基本實體XLS，在多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡中共有個干擾估計的基本實體在信道分配時，每一個干擾估計的基本實體產(chǎn)生多種等可能的信道分配組合CAs，其中某一種可能的信道分配方案為CA，CA∈CAs。進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，引入抗干擾權重weight，以鏈路的空間距離為基礎，鏈路之間越接近，鏈路沖突發(fā)生的可能性越大，抗干擾權重weight的值越?。绘溌分g距離越遠，鏈路沖突發(fā)生的可能性越小，抗干擾權重weight的值越大；TempXLSwt表示一個干擾估計的基本實體XLSX中的某一種可能的信道分配方案CA的抗干擾權重weight；XLSwt表示一個干擾估計的基本實體XLSX中所有等可能的信道分配組合CA的平均抗干擾權重，XLSwt可用來衡量干擾估計的基本實體XLSX的信道分配性能；CXLSwt表示個干擾估計的基本實體的抗干擾權重weight之和，CXLSwt可用來衡量網(wǎng)絡的信道分配性能。進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，步驟一中確定網(wǎng)絡的基本狀況，獲取網(wǎng)絡中n個節(jié)點的基本狀況，即為整個網(wǎng)絡的基本狀況；對網(wǎng)絡中任一個節(jié)點i的基本狀況，包括一個信道集Chi和一個相鄰節(jié)點的列表Adji；所述信道集Chi中的信道分配給該節(jié)點上的無線電設備，所述節(jié)點列表標記了與該節(jié)點相鄰的所有節(jié)點，j表示該節(jié)點的相鄰節(jié)點，j∈Adji。進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，步驟二中確定各節(jié)點間鏈路和信道的對應關系，由Chi和Adji可得相鄰節(jié)點i和j的信道集Chi和Adji重疊產(chǎn)生的一組公共信道的集合ComChij；根據(jù)相鄰節(jié)點i和j的公共信道集合ComChij，節(jié)點i和節(jié)點j之間所有可能的無線鏈路組成集合LnSet，所述LnSet中的每一條無線鏈路可能經(jīng)過ComChij中的c(c≥1)個公共信道來將節(jié)點i和節(jié)點j連通，即LnSet中的一條無線鏈路對應ComChij中的公共信道，用LnChMap表示這種節(jié)點之間鏈路和信道的對應關系。進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，步驟三中評測任意兩節(jié)點之間的信道分配性能；一個干擾估計的基本實體中存在X條受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點通信干擾的鏈路，利用鏈路和信道的對應關系LnChMap可得到對應的X組公共信道，將X組公共信道分配給X個鏈路使用時會產(chǎn)生若干組等可能的信道分配組合CAs；如果這種等可能的信道分配組合CA中所有的X條鏈路都被分配了完全相同的信道，則令這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為0，為最大干擾情況；如果X-1條鏈路被分配了完全相同的信道，一條鏈路被分配了一個正交信道，則令這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為1；以此類推，如果所有的X條鏈路都被分配了不重疊的信道，則這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為X；對其他若干組等可能的信道分配CAs組合執(zhí)行上述操作，求出抗干擾權重weight值TempXLSwt。將每種等可能的信道分配組合CA的TempXLSw值累加取平均，即為干擾估計的基本實體XLsx中所有等可能的信道分配組合CAs的平均抗干擾權重XLSwt；對網(wǎng)絡中個干擾估計的基本實體按照上述方法，可得到個XLSwt；XLSwt值越大，表示這兩個節(jié)點之間發(fā)生鏈路沖突的可能性越小，其信道分配性能越好；反之，則表示這兩個節(jié)點之間發(fā)生鏈路沖突的可能性越大，其信道分配性能越差；進一步根據(jù)所述無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，步驟四中評測整個網(wǎng)絡的信道分配性能；將這個XLSwt累加，個干擾估計的基本實體的抗干擾權重weight之和為CXLSwt；根據(jù)CXLSwt的值即可評測網(wǎng)絡整體信道分配的性能如何，該值越小表示網(wǎng)絡的信道分配的性能越差，該值越大表示網(wǎng)絡的信道分配的性能越好。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：1.本發(fā)明結(jié)合了統(tǒng)計與空間兩個維度，考慮到可能出現(xiàn)在無線Mesh網(wǎng)絡中的所有的干擾情況，避免了單一統(tǒng)計維度帶來的弊端。2.本發(fā)明分配給每一種信道分配方案一個以鏈路的空間距離為基礎的抗干擾權重weight，這反映了其對干擾的不利影響的快速的恢復能力，抗干擾權重weight的值越大，信道分配方案的性能越好。3.本發(fā)明在相當廣泛的信道分配方案樣本集中仍能與實際結(jié)果有著90％以上的依從性。它的算法復雜度稍高，但是精確水平的提高能夠補償由于算法復雜度增加造成的開銷。因此，本發(fā)明絕對優(yōu)于TID和CDALcost。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法流程圖；圖2為TID方法評測的各信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR與實際情況的相關性；圖3為CDALcost方法評測的各信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR與實際情況的相關性；圖4為本發(fā)明所述方法評測的各信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR與實際情況的相關性。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明所述方案和效果作進一步詳細描述。多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡中有n個節(jié)點，每個節(jié)點上有著數(shù)量隨機且完全相同的無線電設備，兩個節(jié)點上的無線電設備經(jīng)過無線鏈路通信時，會產(chǎn)生干擾。n個節(jié)點中，兩兩節(jié)點通信會存在種通信可能性。O1，O2為任意兩個節(jié)點，從源節(jié)點O1到目的節(jié)點O2共有M條鏈路，其中有X(X<M)條鏈路受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點之間通信的干擾。將O1，O2之間的X條受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點干擾的鏈路定義為兩節(jié)點間干擾估計的基本實體XLS。在多射頻多信道無線Mesh網(wǎng)絡中共有個干擾估計的基本實體在信道分配時，每一個干擾估計的基本實體產(chǎn)生多種等可能的信道分配組合CAs，其中某一種可能的信道分配方案為CA，CA∈CAs。引入抗干擾權重weight，它以鏈路的空間距離為基礎，鏈路之間越接近，鏈路沖突發(fā)生的可能性越大，抗干擾權重weight的值越?。绘溌分g距離越遠，鏈路沖突發(fā)生的可能性越小，抗干擾權重weight的值越大。TempXLSwt表示一個干擾估計的基本實體XLSX中的某一種可能的信道分配方案CA的抗干擾權重weight；XLSwt表示一個干擾估計的基本實體XLSX中所有等可能的信道分配組合CA的平均抗干擾權重，XLSwt可用來衡量干擾估計的基本實體XLSX的信道分配性能；CXLSwt表示個干擾估計的基本實體的抗干擾權重weight之和，CXLSwt可用來衡量網(wǎng)絡的信道分配性能。如圖1所示，本發(fā)明所述的無線Mesh網(wǎng)絡中的信道分配性能的評測方法，按如下步驟進行。步驟一：確定網(wǎng)絡的基本狀況。獲取網(wǎng)絡中n個節(jié)點的基本狀況，即為整個網(wǎng)絡的基本狀況。對網(wǎng)絡中任一個節(jié)點i的基本狀況，包括一個信道集Chi和一個相鄰節(jié)點的列表Adji。所述信道集Chi中的信道分配給該節(jié)點上的無線電設備，所述節(jié)點列表標記了與該節(jié)點相鄰的所有節(jié)點，用j來表示該節(jié)點的相鄰節(jié)點，j∈Adji。步驟二：確定各節(jié)點間鏈路和信道的對應關系。由Chi和Adji可得相鄰節(jié)點i和j的信道集Chi和Adji重疊產(chǎn)生的一組公共信道的集合ComChij。根據(jù)相鄰節(jié)點i和j的公共信道集合ComChij，節(jié)點i和節(jié)點j之間所有可能的無線鏈路組成集合LnSet，所述LnSet中的每一條無線鏈路可能經(jīng)過ComChij中的c(c≥1)個公共信道來將節(jié)點i和節(jié)點j連通，即LnSet中的一條無線鏈路對應ComChij中的公共信道，用LnChMap表示這種節(jié)點之間鏈路和信道的對應關系。步驟三：評測任意兩節(jié)點之間的信道分配性能。一個干擾估計的基本實體中存在X條受到了網(wǎng)絡中其他節(jié)點通信干擾的鏈路，利用鏈路和信道的對應關系LnChMap可得到對應的X組公共信道。將這X組公共信道分配給X個鏈路使用時會產(chǎn)生若干組等可能的信道分配組合CAs。如果這種等可能的信道分配組合CA中所有的X條鏈路都被分配了完全相同的信道，則令這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為0，這是最大干擾情況；如果X-1條鏈路被分配了完全相同的信道，一條鏈路被分配了一個正交(與其他信道的互相關函數(shù)為零)的信道，則令這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為1；以此類推，如果所有的X條鏈路都被分配了不重疊的信道，則這種等可能的信道分配組合CA的抗干擾權重weight值TempXLSwt為X。對其他若干組等可能的信道分配CAs組合執(zhí)行上述操作，求出抗干擾權重weight值TempXLSwt。將每種等可能的信道分配組合CA的TempXLSw值累加取平均，即為干擾估計的基本實體XLsx中所有等可能的信道分配組合CAs的平均抗干擾權重XLSwt。XLSwt值越大，表示這兩個節(jié)點之間發(fā)生鏈路沖突的可能性越小，其信道分配性能越好；反之，則表示這兩個節(jié)點之間發(fā)生鏈路沖突的可能性越大，其信道分配性能越差。步驟四：評測整個網(wǎng)絡的信道分配性能。對網(wǎng)絡中個干擾估計的基本實體執(zhí)行步驟三，可得到個XLSwt。將這個XLSwt累加，得到的就是個干擾估計的基本實體的抗干擾權重weight之和為CXLSwt。根據(jù)CXLSwt的值即可評測網(wǎng)絡整體信道分配的性能如何，該值越小表示網(wǎng)絡的信道分配的性能越差，該值越大表示網(wǎng)絡的信道分配的性能越好。本發(fā)明所述的無線Mesh網(wǎng)絡中信道分配性能的評測方法，通過對信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR的評測，與已知的權威的評測結(jié)果進行比較，進一步驗證本方案的可靠性，具體實驗如下：1.實驗條件本實驗在NS-3下進行仿真，參數(shù)表如下：參數(shù)值網(wǎng)格尺寸5×5IEEE802.11g設備/節(jié)點的數(shù)目2設備范圍250mts可利用的正交信道3(2.4GHZ)最大802.11g物理數(shù)據(jù)速率54Mbps數(shù)據(jù)文件大小10MB最大段尺寸(TCP)1KB數(shù)據(jù)包尺寸(UDP)1KBMAC分段極限2200BytesRTS/CTS(請求發(fā)送和清除發(fā)送協(xié)議)不可用路由協(xié)議OLSR(優(yōu)先鏈路狀態(tài)路由協(xié)議)損失模型范圍傳播速率控制恒定速率其中，TCP和UDP是傳輸層協(xié)議，TCP仿真提供了總的網(wǎng)絡吞吐量，而UDP仿真確定了數(shù)據(jù)包丟失率和平均延遲。在網(wǎng)格WMN中每個節(jié)點有2個相同的無線電通信設備和3個正交信道。在網(wǎng)格WMN中的測試情景包括一個從行或列的第一節(jié)點到特定的行或列的最后一個節(jié)點的4中繼(跳)和放置在網(wǎng)格角落里的被建立對角相對節(jié)點的8中繼(跳)數(shù)據(jù)流。從這兩類多跳流的各種各樣的組合，我們設計出了四種受TCP和UDP仿真影響的測試場景。他們包括下面這幾個并發(fā)流，這些并發(fā)流在25節(jié)點網(wǎng)格中被同時激活：(I)5(II)8(III)10(IV)12。2.實驗內(nèi)容在試驗中，一共用到了13個信道分配方案：BFSCAC(BC)、BFSCAE(BE)、CLICAC(CQC)、CLICAE(CQE)、MISCAC(MC)、MISCAE(ME)、CCAC(CC)、CCAE(CE)、OISCAC(OC)、OISCAE(OE)、EIZMCAC(EC)、EIZMCAE(EE)、GSCA(GS)。其中，下標C代表C-MMCG，即傳統(tǒng)型MRMC沖突圖模型；下標E代表E-MMCG，即增強型MRMC沖突圖模型；GSCA是通過將網(wǎng)格中的所有可能的信道分配置換以確定一個具有最小的TID估計的信道分配方案，它是一個網(wǎng)格特定的信道分配方案，作為一個信道分配方案性能評價的參考。其余12種都是眾所周知的信道分配方案，它們的性能優(yōu)劣都是已知的。平均丟包率PLR是信道分配方案的主要性能指標，平均丟包率PLR的值隨著干擾強度的增加而增大。其中，在TID方法中，TID的值越大表示干擾強度越大；在CDALcost方法中，CDALcost的值越大表示干擾強度越大；而在本發(fā)明所述方法中，CXLSwt的值越小表示干擾強度越大。利用這三種方法計算上述13種信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR，將三種方法計算的13種信道分配方案下網(wǎng)絡的平均丟包率PLR與實際情況下的已知數(shù)據(jù)對比，得出理論估計和實際性能指標之間的相關性，得出圖2、圖3、圖4仿真結(jié)果。從圖2可以看出，整個圖像的抖動很大，有多處突起，所以TID不符合預期的相關性。從圖3可以看出，整個圖像抖動較少，只有一處較明顯的突起，所以CDALcost方法顯示出了較好的相關性。從圖4可以看出，圖像整體較平滑，無明顯突起，所以本發(fā)明所述的評測方法顯示出的與實際情況的相關性最好。綜上，本發(fā)明所述的評測方法相較于TID和CDALcost方法來說更加可靠，提高整體的準確性。以上僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本發(fā)明的技術方案限制于此，本領域技術人員在本發(fā)明的主要技術構(gòu)思的基礎上所做的任何公知變形都屬于本發(fā)明所要保護的技術范疇，本發(fā)明具體的保護范圍以權利要求書的記載為準。當前第1頁1 2 3