一种多射频多信道无线mesh网络部分相交信道分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多射频多信道无线mesh网络部 分相交信道分配方法。
【背景技术】
[0002] 在无线Mesh网络中将干扰模型分为了两种不同的干扰模：物理干扰模型和协议 干扰模型。在以往的文章中，针对使用正交信道的多射频多信道的网络，干扰模型一般采用 传统的针对链路的思路，也就是链路干扰模型，链路冲突图等等。这是有道理的，因为在使 用正交信道的网络中，不同信道之间是不存在干扰的，比如在IEEE802.llb/g网络中，可用 的正交信道只有1、6、11。因此一般使用正交信道的多射频多信道网络中，射频数目一般是 2或者3。
[0003] 射频数目为2的情况下，一般是采用的动态信道分配，但还是很容易出现网络分 割的情况，即连通性的下降。在射频数目为3的情况下，每个节点都多了一个射频端的代 价，在网络规模增大的情况下，代价是比较大的。并且很多都是采用一个射频作为公共信 道，其他两个信道根据需求分配。当采用部分相交信道之后，对于干扰的估计还是延续的以 往采用正交信道的思路，即从链路的角度出发来度量干扰。其实这种方式是没有认清部分 相交信道的特点，也没有充分利用部分相交信道的优势，仅仅是多了一些备选的信道，并在 计算干扰的时候考虑信道分离度。
[0004] 连通性是部分相交信道的一大优势，也是使用部分相交信道时应该重点考虑的问 题，在以往文章中反而对这点更多的采用的是针对传统使用正交信道的思路，即两个节点 使用相同的信道才可以通信，相交信道带来的只是可选信道的增多和路由多样性。以往思 路是由于已经证明过使用部分相交信道可以比正交信道获得更高的网络容量，因而采用部 分相交信道来分配，却没有从本质上考虑使用部分相交信道的优势所在。部分相交信道带 来的是网络连通度的提升和由此而来的路由多样性及网络容量的提升。仅仅考虑规避部分 相交信道带来的干扰是不合适的，更多的应该考虑利用部分相交信道的这种特性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多射频多信道无线mesh网络 部分相交信道分配方法，适用于多射频部分相交信道的场景，可以应用于双射频部分相交 信道的场景，可以不需要公共信道，降低了射频成本。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多射频多信道无线mesh网络 部分相交信道分配方法，包括以下步骤：
[0007] SI.计算各节点的邻居节点数和各节点距离网关节点的距离，各节点将自己的邻 居节点数和距离网关节点的距离发送给自己两跳范围内的节点；
[0008] S2.计算所有节点的信道分配的优先级，确定各节点分配信道的顺序，将各节点的 优先级按升序排列，信道分配的优先级越小，对应节点的优先级越高；
[0009] S3.各节点根据信道分配的优先级进行信道分配；
[0010] S4.各节点进行信道选择：若节点的所有邻居节点的优先级均小于或等于该节点 的优先级，则该节点的第一信道能够任意选择，该节点的第二信道为与该节点的第一信道 的信道分离度大于或等于5的信道；
[0011] 若节点的所有邻居节点中存在优先级大于该节点的邻居节点，且两跳邻居节点之 间没有连通链路，则将平衡因子置为1，该节点的第一信道为使得该节点与已经分配了信道 的邻居节点的连通强度最大的信道，该节点的第二信道为使得该节点与已经分配了信道的 邻居节点的连通强度最大的信道，且该节点的第二信道与该节点的第一信道的信道分离度 大于或等于5 ;
[0012] 若节点的所有邻居节点中存在优先级大于该节点的邻居节点，且两跳邻居节点之 间存在连通链路，则平衡因子大于或等于〇,且平衡因子小于或等于1，该节点的第一信道 为使得该节点与已经分配了信道的邻居节点的连通强度最大的信道，该节点的第二信道为 使得该节点与已经分配了信道的邻居节点的连通强度最大的信道，且该节点的第二信道与 该节点的第一信道的信道分离度大于或等于5 ;
[0013] S5.各节点完成信道分配后将自己的信道分配情况、连通节点和连通强度cd发送 给自己两跳范围内的节点。
[0014] 步骤S2中，若两个节点的信道分配的优先级相同，则比较该两个节点距离网关节 点的距离，距离网关节点的距离越小，对应的节点的优先级越高；若两个节点的信道分配的 优先级和距离网关节点的距离均相同，则比较该两个节点的邻居节点数，邻居节点数越大， 对应的节点的优先级越高；若两个节点的信道分配的优先级、距离网关节点的距离和邻居 节点数均相同，则任意选择该两个节点的信道分配顺序。
[0015] 步骤S3中各节点根据信道分配的优先级进行信道分配的方式为：每个节点检测 自己的一跳范围内的节点是否存在优先级更高的节点：
[0016] 若存在优先级更高的节点，则判断该优先级更高的节点是否已经分配了信道，若 该优先级更高的节点均已分配了信道，则该节点进行信道分配，否则等待该优先级更高的 节点分配完信道后该节点在进行信道分配；
[0017] 若不存在优先级更高的节点，则该节点直接进行信道分配。
[0018] 步骤S2中所述信道分配的优先级的计算方式为：定义节点V1为无线mesh网络中 任一节点，节点Hvl的信道分配的优先级为PriV1，则：
[0020] 式中：Hvl-节点\距离网关节点的距离，Nvl-节点\的邻居节点数。
[0021] 步骤S4中各节点进行信道选择时，通过信道选择因子来平衡连通强度和干扰强 度对信道选择的影响，信道选择因子的计算方式为：节点V1的单位邻居节点数DPNV1定义 为：
[0023] 式中：Dvi-节点Vi的邻居节点度数，NBVi-节点Vi的邻居节点数
[0024] 节点\的信道选择因子定义为CAM，则：
[0025]
[0026] 式中：a-平衡因子，〇彡a彡I;DPNV「节点V1的单位邻居节点数；Total_ intf(Vi,Avi)-节点Vi对连通链路的干扰。
[0027] 所述节点Vi对连通链路的干扰Total_intf(V;，Avi)定义为：
[0029] 式中：Avi-节点V1的分配好的信道的连通节点构成的连通链路集合，Ci-节点\使 用的信道，11和12-连通链路1的两个端点，C11-连通链路1的一个端点使用的信道，C12-连 通链路1的另一个端点使用的信道，4iV|i-节点V1与连通链路1的一个端点之间的归一化 距离，-节点Vl与连通链路1的另一个端点之间的归一化距离。
[0030] 所述节点Vi包括第一射频接口和第二射频接口，节点V;需进行两次信道选择，节 点\的两个射频接口分配信道的信道分离度大于或等于5,节点V 第一个射频接口的可 选信道集定义SC1，第一射频接口选择的信道定义为i，第二射频接口的可选信道集定义为C2,则：
[0032] 所述连通强度cd的计算方式为：设pt为两个节点通信时发射节点的发射功率，p^ 为两个节点通信时接收节点的接收功率，发射节点和接收节点之间的距离为d，天线高度和 收发增益为Ct，路径损耗参数为n，发射节点使用信道i，接收节点使用信道j，信道i和信 道j之间的重叠程度为〇d(i,j)，则接收节点的接收功率P1^为：
[0036] 式中：P(f) _功率谱密度；
[0037] 设发射节点的发射信号与频谱屏蔽具有相同的功率分布，则P(f)为：
[0039] 式中：fc-中心频率；
[0040] 设同频节点的通信范围为R，发射节点和接收节点之间的距离d大于或等于1，则 连通强度Cd为：
[0042] 所述连通节点定义为：若两个节点连通，则两个节点互为连通节点。
[0043] 本发明的有益效果是：
[0044] (1)本发明充分利用了部分相交信道的特点和优势，增强了网络的连通性。针对使 用部分相交信道的Mesh网络，提出了连通强度和最大信道分离度的概念，重新定义了网络 的连