[發明專利]多信道無線網絡的鏈路分配方法

有效

• 申請號: 201110387644.7
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102413577A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 余旭濤;金石;談敏;張在琛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W72/08
• 分類號: H04W72/08;H04W74/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及無線通信和信息傳播技術，尤其涉及一種用于多信道無線網絡的鏈路分配方法。?

背景技術

單信道無線網絡中存在的一個主要問題就是多個節點同時傳輸時，彼此間的干擾帶來的容量降低的問題。尤其隨著節點密度的增加將加劇節點間的競爭和發送分組之間的沖突，同時大量的節點退避降低了信道利用率并導致吞吐量的迅速下降。針對該問題，可以采用多信道無線網絡。在多信道無線網絡中，節點可用不同的信道并行發送與接收數據，相鄰鏈路可以同時傳輸，而不發生沖突。由于節點可用的無線網絡接口卡以及可分配的信道數目受限，因此存在如何將鏈路分配到不同的信道，以降低網絡干擾、增加網絡容量的問題。?

目前研究者在多信道分配算法方面開展了大量的研究工作，取得了很多的研究成果。根據多信道分配算法對節點接口卡數目要求的不同，可以將多信道分配算法分為單接口多信道分配算法和多接口多信道分配算法兩類。?

1、在單接口多信道分配算法中，節點問需要一定的信道協商機制，目前主要有兩種信道協商方式：1)接口卡周期性的回到公共信道交換協商信息，并聲明下一個周期內自己使用的信道，MMAC協議是該類算法的典型代表，該協議將時間劃分為“Beacon?intervals”，在每個Beacon?intervals的開始處定義了一段持續時間稱為“ATIM窗口”，各節點在該時間段中都將自己的接口卡切換到預先定義的公共信道上進行信道協商，在ATIM窗口結束后，各節點將信道切換到協商好的信道進行數據的發送和接收。2)各節點使用一個“眾所周知”的信道切換序列動態的切換信道，其典型代表是SSCH算法，其中每個節點可配備一個無線網卡，將時間劃分為多個時隙，每個時隙按照已設定的信道序列進行切換，采用該方法，網絡中各個節點需要知道其相鄰節點的信道跳變序列，與其通信時，將網卡工作在對應信道。?

2、在多接口多信道分配算法中，根據接口卡切換策略的不同，將算法分為三類：1)靜態分配方案。在該類方案中，接口卡所綁定的信道在較長的時間內保持不變，如C-Hyacinth算法，C-Hyacinth給出了一個集中式求解信道分配和路由策略的通用算法框架，該算法需要預先獲得網絡的物理拓撲結構、各節點的接口卡數目和節點間的流量記錄文件，使用循環迭代、逐步求精的方法求解節點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；2)動態分配方案。在該類方案中，用于發送和接收數據的接口卡所使用的信道動態變化，如DCA協議，DCA(Dynamic?Channel?Allocation)協議將信道分為控制信道和數據信道，節點配備多個無線網卡，一個網卡工作于控制信道用于交換控制信息協商信道，其余可以在多個數據信道間切換用于鏈路傳送數據包和應答包；3)混合式?分配方案。在該類方案中，節點的一部分接口卡所綁定的信道保持不變，其余接口卡綁定的信道根據傳輸需求動態變化，如PCAM算法，該算法使用三個接口卡進行數據傳輸，一個用于接收數據，一個用于發送數據，第三個用于節點間的控制信息傳遞，該算法不需要嚴格的時鐘同步機制，不需要預知網絡流量記錄文件，能夠較好適應網絡流量的變化情況，但是該方法不能夠充分利用各網絡接口卡。?

發明內容

技術問題：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于多信道無線網絡的鏈路分配方法，將多信道無線網絡的鏈路分配到各信道，使得網絡中的鏈路可以工作在不同的信道上。?

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：?

一種用于多信道無線網絡的鏈路分配方法，包括如下步驟：?

(1)對于一個具有c個可用信道和l條鏈路的多信道無線網絡，根據該網絡的拓撲圖得到網絡沖突圖G；?

(2)根據步驟(1)中得到的網絡沖突圖G，得到上述網絡的沖突矩陣A；?

(3)依據步驟(2)中得到的沖突矩陣A得到鏈路分配矩陣B，將該多信道無線網絡的l條鏈路分配到c個信道上；?

其中，l、c為自然數。?

所述步驟(1)中，網絡沖突圖G通過以下方式得到：?

在多信道無線網絡拓撲圖中的節點用頂點表示，鏈路用邊表示；在網絡沖突圖G中，多信道無線網絡拓撲圖中的鏈路用頂點表示，如果在單信道下，兩條鏈路間存在沖突關系，則相應頂點間會存在一條邊。所述步驟(1)中，只需要將多信道網絡拓撲圖中的邊轉換為網絡沖突圖G中的頂點，然后將有沖突關系的頂點用邊連接，就可以得到網絡沖突圖G。?

所述步驟(2)中，網絡沖突矩陣A＝[a_ij]_l×l中各元素的計算規則如下：?