[發明專利]一種認知無線Mesh網絡中的最小花費組播路由方法

有效

• 申請號: 201210081937.7
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102595548A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳志剛;鄺祝芳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W72/08;H04W84/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明屬于無線網絡技術領域，涉及一種認知無線Mesh網絡中QoS約束的最小花費組播路由及頻譜分配方法。

背景技術

認知無線Mesh網絡(cognitive?wireless?mesh?network，CWMN)是結合了認知無線電的無線Mesh網絡。無線Mesh網絡作為下一代寬帶接入系統，將認知無線電技術應用于無線Mesh網絡中解決其頻譜缺乏的問題具有潛在的優勢。CWMN中，每個Mesh節點都使用CR技術，對于每個配備CR的Mesh節點，包括CR-Mesh路由器、CR-Mesh網關、CR-Mesh終端，它能夠感知主系統中未使用的頻譜，并動態地接入到這些可用的頻譜。

本發明不考慮具體的頻譜感知算法，主要針對CR-Mesh節點已經獲得可用信道以及相關信息條件下的最小花費組播路由及頻譜分配方法。

最小花費組播路由問題實際是構造一棵包含組播源點和組播目的節點的最小花費組播樹(Minimum?cost?multicast?tree，MCMT)。在有線網絡中，MCMT的構造可看成是Steiner樹問題。即，對于一個圖G＝(V，E)，給定一個源點S和一組目的節點每條邊有不同的權值{注：在本發明中，每條邊的權值為1，其含義是通過該條邊進行傳輸需要消耗的射頻資源數}，問題是要在圖G中構造一個包含源點S和目的節點集合X的連通子圖，并且要使得該子圖具有最小花費{注：最小花費指的是最小化消耗的射頻資源數}，子圖的花費即為連通子圖中所有邊的權值和。在無線網絡中，MCMT的構造問題關注的是如何充分利用無線廣播特性節約射頻資源。當一個節點發送一個數據包給他的某個鄰居的時候，由于廣播特性的存在，該節點的所有鄰居都能收到這個數據包。射頻資源的消耗即為組播樹的花費，無線網絡中的MCMT問題即為最小化射頻資源的消耗，射頻資源的消耗數是由組播樹中傳輸節點數，以及傳輸節點使用的射頻數決定的。在CWMN中，由于PU占用授權信道的隨機性，CR-Mesh節點感知的可用信道數存在異構，這將使得CWMN中的MCMT問題變得更加復雜。經查閱相關文獻，未見有關針對CWMN中MCMT問題的報道。

因此，有必要設計一種認知無線Mesh網絡中QoS約束的最小花費組播路由及頻譜分配方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種認知無線Mesh網絡中QoS約束的最小花費組播路由及頻譜分配方法，該認知無線Mesh網絡中QoS約束的最小花費組播路由及頻譜分配方法能通過有效的構造組播樹及頻譜分配最小化組播樹的花費，減少射頻資源的使用。

發明的技術解決方案如下：

一種認知無線Mesh網絡中的最小花費組播路由方法，包括以下步驟：

步驟1：將靜止的CR-Mesh節點組成的認知無線Mesh網絡建模為無向圖G＝(V，E)；其中V表示CR-Mesh節點的集合，E表示連接兩個能相互通信的CR-Mesh節點的無線鏈路的集合；

步驟2：構造滿足QoS約束的導出子圖G′＝(V′，E′)；其中V′和E′分別為導出子圖G′的節點集合和無線鏈路集合；

步驟3：初始化新到達的無線組播業務ζ_p＝(S_p，D_p，C_p)；對應的組播樹T_p為空樹，并初始化導出子圖的邊權值；其中S_p表示組播源節點，D_p＝{r₁，r₂，...r_m}表示組播目的節點集合，C_p表示QoS約束；

步驟4：計算從源點到每個沒有包含在組播樹T_p中的目的節點滿足QoS約束的路由路徑的花費；

步驟5：找出滿足QoS約束的具有最小花費的路由路徑的目的節點，找出到達該目的節點包含的無線鏈路，為這些無線鏈路分配信道；