专利名称：一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法
技术领域：
本发明涉及无线通信和信息传播技术领域，尤其涉及一种用于多信道无线Mesh(无线网格)网络的链路分配方法。
背景技术：
无线Mesh网络是一种新型宽带无线网络。在传统的单信道环境中，网络中多个节点使用相同信道同时传输时，彼此间的干扰带来的容量降低的问题。尤其随着节点密度的增加将加剧节点间的竞争和发送分组之间的冲突，同时大量的节点退避降低了信道利用率并导致吞吐量的迅速下降。针对该问题，可以采用多信道技术。在多信道网络中，节点可用不同的信道并行发送与接收数据，相邻链路可以同时传输，而不发生冲突。由于节点可用的无线网络接口卡以及可分配的信道数目受限，因此存在如何将链路分配到不同的信道，以降低网络干扰、增加网络容量的问题。对于多接口多信道无线Mesh网络而言，信道分配问题可以分成两个方面:邻居节点和接口卡的绑定，接口卡和信道的绑定。目前信道分配方式主要有三类:静态信道分配(static channel assignment)、动态信道分配(dynamicchannel assignment)和混合信道分配(hybrid channel assignment)。静态信道分配中节点的所有接口卡永久地或较长时间内绑定在某一信道上。该方式主要是通过理论分析和系统建模的方法，为业务模式固定以及拓扑结构稳定的无线网络，设计合适的信道分配算法。如C-Hyacinth算法,C-Hyacinth给出了一个集中式求解信道分配和路由策略的通用算法框架，该算法需要预先获得网络的物理拓扑结构、各节点的接口卡数目和节点间的流量记录文件，使用循环迭代、逐步求精的方法求解节点间的信道分配和路由路径，并提出了一种基于贪心策略的信道分配算法。C-Hyacinth算法需要预知Mesh网络的流量记录，在流量记录文件不可获得或者节点流量变化频繁的情况下，该算法不能够很好的工作。动态信道分配中节点的接口卡可以根据网络状况随时切换信道。在动态信道分配方式中节点可以灵活切换信道，能够充分利用网络资源，但是需要接口卡的信道切换时延尽量小，这样协议才能充分发挥性能。在动态信道分配方式中，节点在切换信道时需要进行信道协商，如SSCH(Slotted Seeded Channel Hopping)协议,协议中不同的节点使用不同的跳频序列，由于使用不同跳频序列的两个节点会有某个时隙工作在同一个信道上，发送节点可以利用这个时隙来发送协商信息。SSCH能够较好的利用多信道的优点，可以很方便的迁移到多接口多信道网络中，但是该算法对节点间时钟同步的要求依然很高，而且对接口卡的切换时延有较严格的要求。混合信道分配是静态信道分配和动态信道分配的结合，网络中节点的一个或者部分接口固定分配信道，以保证网络拓扑结构稳定和交换控制信息等，而其余的接口则随时根据网络状况切换信道，以提高网络的整体性能。如PCAM算法，该算法使用三个接口卡进行数据传输，一个用于接收数据，一个用于发送数据，第三个用于节点间的控制信息传递，该算法不需要严格的时钟同步机制，不需要预知网络流量记录文件，能够较好适应网络流量的变化情况，但是该方法不能够充分利用各网络接口卡。
发明内容
发明目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，将网络中的链路分配到各信道，使得网络中的链路可以工作在不同的信道上，减小网络干扰。技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，该方法包括如下步骤:(I)根据多信道无线Mesh网络中节点与网关节点的距离为网络分层；(2)根据步骤(I)中的分层依次为每一层的节点关联的链路e计算信道k的干扰链路集Qk (e)；(3)依据步骤(2)中获得的干扰链路集计算链路e的干扰度I (e，k)以及链路e的分配指数Ck(e)和节点u的分配指数x(u，k)，在满足网卡约束条件下将该网络的I条链路分配到c个信道上；其中，1、c为正整数。进一步的，所述步骤(I)中，网络分层的依据是节点与网关节点的距离。进一步的，所述步骤(2)中，链路e的干扰链路集Qk(e)是指所有与链路e使用相同信道k通信时存在干扰的链路集合。进一步的，所述步骤(3)中，链路e的干扰度计算规则如下:
权利要求
1.一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:该方法包括如下步骤: (1)根据多信道无线Mesh网络中节点与网关节点的距离为网络分层； (2)根据步骤(I)中的分层依次为每一层的节点关联的链路e计算信道k的干扰链路集 Qk(e)； (3)依据步骤(2)中获得的干扰链路集计算链路e的干扰度I(e，k)以及链路e的分配指数Ck(e)和节点u的分配指数x(u，k)，在满足网卡约束条件下将该网络的I条链路分配到c个信道上； 其中，l、c为正整数。
2.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(I)中，网络分层的依据是节点与网关节点的距离。
3.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(2)中，链路e的干扰链路集Qk (e)是指所有与链路e使用相同信道k通信时存在干扰的链路集合。
4.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，链路e的干扰度计算规则如下:
5.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，链路e的分配指数计算规则如下:p ,、fl, 链路e分配了信道是
6.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，节点u的分配指数计算规则如下:.7、(I, 节点M关联的边分配了信道灸
7.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，网卡约束条件表示如下:
8.根据权利要求1所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:所述步骤(3)中，用i表示节点所处的层数，假定网络共有N层，节点配备的网络接口卡数目为m，则链路信道分配步骤如下: .8.1.初始化，设置所有链路e的分配指数Ck (e)和所有节点u的分配指数x (U，k)为0，层数i=0 ； .8.2.当0 ≤i ≤ N，依次顺序为第i层节点关联的所有链路分配信道；假定该层节点关联的链路共有L条，初始计数值j=l，表示链路j ； .8.2.1当I L，对于链路j，若存在Ck(J)=I, I彡k彡C，则j=j+l，继续判断Ck(J)的值；若链路j满足在所有的信道上都有Ck(j)=0，c，则计算链路j在每个信道上的干扰度I (j，k)，挑选取值最小的I (j，k)，为链路j分配信道k'，则Ck, (j) =1，计算链路j关联的节点的分配指数，假定链路j关联的节点为U和V,则X (u, k' ) =X (v, k' )=1,判断节点分配指数是否满足如下的网卡约束条件:
9.根据 权利要求8所述一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，其特征在于:在所述步骤8.2.1中，当干扰度存在多个最小值时，选择在已分配信道的链路中使用次数最少的信道。
全文摘要
本发明公开了一种用于多信道无线Mesh网络的链路分配方法，该方法包括如下步骤(1)根据多信道无线Mesh网络中节点与网关节点的距离为网络分层；(2)根据步骤(1)中的分层依次为每一层的节点关联的链路e计算信道k的干扰链路集Qk(e)；(3)依据步骤(2)中获得的干扰链路集计算链路e的干扰度I(e,k)以及链路e的分配指数Ck(e)和节点u的分配指数x(u,k)，在满足网卡约束条件下将该网络的l条链路分配到c个信道上。其中，l、c为正整数。本发明将网络中的链路分配到各信道，使得网络中的链路可以工作在不同的信道上，减小网络干扰。
文档编号H04W84/18GK103200689SQ20131011238
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者余旭涛, 谈敏, 张在琛, 张慧, 陈鹏 申请人:东南大学