[發明專利]無線Mesh網絡多播部分重疊信道分配與調度方法

有效

• 申請號: 201410072216.9
• 申請日: 2014-03-02
• 公開（公告）號: CN103796325B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 石文孝;金鳳;鄭宇;王繼紅;崔克強;許銀龍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04W72/06
• 分類號: H04W72/06;H04W72/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王淑秋

技術領域

本發明涉及無線Mesh網絡信道分配領域，更具體地，本發明涉及一種無線Mesh網絡多播部分重疊信道分配與調度方法。

背景技術

無線Mesh網絡(WirelessMeshNetwork,WMN)是一種很有前景的無線技術，在寬帶家庭網絡、社區和鄰里網絡、企業網絡、樓宇自動化等應用領域有著舉足輕重的地位。無線Mesh網絡可以看作是無線版、縮微版的Internet，具有自組織、自愈性、高速率、高容量、易組網、低成本、性能穩定等優點。無線Mesh網絡性能研究已成為當前無線移動通信領域的熱門課題之一，特別在未來移動通信系統長期演進（LongTermEvolution,LTE）中，無線Mesh網絡備受矚目。

由于信道資源的有限性，信道資源的分配與管理是無線Mesh網絡的一個關鍵問題。現有的信道分配算法主要是針對WMN的正交信道分配，當網絡節點非常密集的時候，正交信道分配算法會為多條鏈路分配相同信道，進而增加了網絡的干擾，影響網路性能。部分重疊信道是頻譜上有部分交疊的信道，近期研究結果表明，只要謹慎設計部分重疊信道分配算法，就可以減少鄰信道干擾，增加同時傳輸鏈路數，進而提高網絡吞吐量及頻率利用率，因此部分重疊信道分配對于改善網絡性能具有重要的意義。

多播是一種有效節省網絡帶寬的通信方式，它通過單個源節點同時向一組目的節點傳輸信息。被傳輸的信息最多在每條鏈路上傳輸一次，且僅在通向目的節點的分支處被復制。多播通信技術可以顯著提高WMN容量，減少無線鏈路帶寬消耗。從目前國內外的研究可以看出WMN中多播信道分配主要集中在正交信道分配，關于部分重疊信道分配的研究較少，WMN中多播部分重疊信道的使用問題并沒有得到有效解決。現有的多播部分重疊信道分配和調度方法存在以下不足：在計算干擾時主要考慮跳數來衡量干擾，該方法不能有效描述網絡中的干擾，易造成隱藏信道問題；當有多條滿足無干擾條件的信道時，隨機分配信道的方式會影響網絡性能；當網絡負載較高時，保守的CSMA/CA（CarrierSenseMultiple?Access/CollisionAvoidance）接入機制不能保證數據的有效傳輸。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對多信道多接口WMN提出一種無線Mesh網絡多播部分重疊信道分配與調度方法，該方法首先為多播樹中的鏈路進行無干擾信道分配，然后采用分時調度方式調度各無干擾鏈路集，能夠充分利用部分重疊信道保證多播樹中所有鏈路實現無干擾數據傳輸，提高網絡吞吐量。

為了解決上述技術問題，本發明的無線Mesh網絡多播部分重疊信道分配與調度方法包括以下步驟：

步驟1）構建多播樹；在多播樹中將節點按照到多播源節點的跳數分成不同等級，其中多播源節點為網關節點，在第0級；對于在第i級的任意一個節點，定義與其相連的在第i+1級的所有節點為該節點的子節點，該節點為這些子節點唯一的父節點；

步驟2）根據構建好的多播樹，利用無線廣播優勢（WirelessBroadcastAdvantage,WBA）對多播樹中的父節點和其子節點進行鄰居-接口綁定，父節點與其所有子節點之間的鏈路構成了需要分配相同信道的鏈路集；然后根據各鏈路集距離多播源節點的跳數，對多播樹中各鏈路集進行升序排列確定信道分配的次序；所述鏈路集距離多播源節點的跳數定義為鏈路集的各個端點距離多播源節點跳數的最小值；

步驟3）按照步驟2）中鏈路集的順序，為各未分配信道的鏈路集分配滿足無干擾約束條件的部分重疊信道，若某鏈路集不存在符合無干擾約束條件信道，則本輪信道分配中不為該鏈路集分配信道；按照上述方式遍歷多播樹中所有未分配信道的鏈路集后，本輪無干擾信道分配結束；將多播樹中本輪已經分配信道的鏈路集看成一個無干擾鏈路集LS₁，從未分配信道的鏈路集中劃去此無干擾鏈路集；

定義需要分配相同信道的鏈路集為L，則L的滿足無干擾約束條件的無干擾信道集C_L獲得方法如下：

a、對于L中任意一條鏈路l_i=(a,b)，i=1,2，......，m，節點a表示鏈路l_i的發送節點，節點b表示鏈路l_i的接收節點，定義鏈路l_i的潛在干擾范圍為，則表示為：