[發明專利]一種降低干擾的無線Mesh網絡信道分配與路由聯合優化系統與方法

有效

• 申請號: 201410462227.8
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104185242B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 林水生;余飛龍;付永濤;李廣軍;閻波;郭志勇;楊海芬;周亮;鄭植;黃樂天;衡鵬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W40/16
• 分類號: H04W40/16;H04W72/04
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

1.一種降低干擾的無線Mesh網絡信道分配與路由聯合優化方法，應用于降低干擾的無線Mesh網絡信道分配與路由聯合優化系統，該系統包括鏈路信息計算模塊、信道分配模塊和路由尋路模塊，所述的鏈路信息計算模塊用于對輸入的初始信息進行計算，鏈路信息計算模塊的輸出與信道分配模塊連接，信道分配模塊的輸出與路由尋路模塊連接，路由尋路模塊輸出信道分配結果和源目最優路徑，其特征在于：該方法包括鏈路信息計算步驟、信道分配步驟和路由尋路步驟，所述的鏈路信息計算步驟包括以下子步驟：

S11：輸入每個節點的可用網卡數K(u)、網關節點、節點信息、可用信道數集合C(u)和物理拓撲G(V，E)；

S12：采用Dijkstra算法來計算每一個節點到網關節點的最短跳數，并以最短跳數為每一個節點分級，網關節點的級數最高為第一級，網關節點的一跳鄰居為第二級，依次往下分，直到所有的節點都被分了層級PL_i,標記為PL_i＝1、2……n，其中PL_i＝1表示路由節點i為網關點，PL_i＝n表示路由節點i為距離網關最遠節點；

S13：同時每個節點計算自己周圍的鄰居數NB_i，那么可以通過層級PL_i和鄰居數NB_i這兩個參數得到每一個節點的節點負載鄰居數同時計算出網絡的鏈路負載權重即鏈路e_ij兩端節點負載之和,表示為：

weij=NBiPLi+NBjPLj;]]>

所述的信道分配步驟包括以下子步驟：

S21：將鏈路負載按照大小順序排列，然后按照啟發式信道分配方法從鏈路負載權重最大處開始進行信道分配，其中每條鏈路在分配信道時需要計算一個干擾權重CID，干擾權重CID為在干擾范圍內使用相同信道的其他鏈路的鏈路負載權重之和，表示為：

CID=12Σeij,euv∈E,eij≠euv[I(eijeuv)(weij+weuv)],]]>

式中，I(e_ije_uv)表示鏈路e_ij和鏈路e_uv存在干擾，當且僅當兩條鏈路在干擾范圍內，互為潛在干擾鏈路，并且都分配了相同鏈路，表示為：

鏈路兩個節點為i和j的鏈路L按照以下子步驟來分配信道：

S211：如果K(i)≠Φ且節點K(j)≠Φ，則為鏈路L分配信道c，c∈{c|c＝C(i)∩C(j)}，如果c不唯一，則選擇集合c中干擾權重CID最小的信道；

S212：如果K(i)≠Φ，但是K(j)＝Φ，則在節點j已經分配了的信道中選擇干擾權重CID最小的信道c分配給節點i，即為鏈路L分配信道c；

S213：如果K(j)≠Φ，但是K(i)＝Φ，則在節點i已經分配了的信道中選擇干擾權重CID最小的信道c分配給節點j，即為鏈路L分配信道c；

式中，Φ為空集，K(j)＝Φ表示為節點j沒有可用網卡；

S22：信道分配完畢；

所述的路由尋路步驟包括以下子步驟：

S31：當源節點需要發送數據的時候，源節點廣播路徑請求消息PREQ開始尋路過程；

S32：中間節點接收到路徑請求消息PREQ之后，計算當前節點上一跳的信道多樣性指數度量MCDI并累加路徑請求消息PREQ中的MCDI，將得到的值與路由表中存儲的MCDI值進行比較，如果較小，則保存該值并更新路徑請求消息PREQ中的MCDI，繼續轉發路徑請求消息PREQ；如果較大，則丟棄此路徑請求消息PREQ，所述的MCDI表示為：

MCDI(p)=Σnodei∈p(αCDPi×ETTi+βEWTi),]]>

式中，MCDI(p)表示路徑p上的信道多樣性指數度量，i為路徑p中任意節點，α和β為權重因子，用于平衡流內干擾和流間干擾在整個MCDI中所占權重，CDP_i為信道多樣性感知參數，ETT_i為當前鏈路的期望傳輸時間，EWT_i為當前鏈路的期望等待時間，CDP_i可表示為：

CDPi=ni,hopnch,]]>

式中，n_i,hop表示節點i在路徑p上的跳數，如果節點i到源節點的跳數超過3，則該值為3，如果不足3，則該值為到源節點的跳數；n_ch表示節點i與對應前三跳節點間形成的三跳鏈路使用不同信道的個數，如果節點i與對應前三跳節點間形成的三跳鏈路使用不同信道的個數超過3，則該值為3，如果小于3，則該值為不同信道個數；

ETT_i和EWT_i的關系可表示為：

EWTi=Σeab∈I(epre(i)i)ETTeab,]]>

式中，e_pre(i)表示節點i與上一跳節點之間的鏈路，I(e_pre(i)i)表示對鏈路產生干擾的所有鏈路的集合；

S33：當目的節點收到多個路徑請求消息PREQ的時候，計算所有上一跳的MCDI并累加路徑請求消息PREQ中的MCDI，對MCDI值最小的PREQ進行路徑回復信息PREP的回復，建立起路徑上MCDI值最小的路徑；

S34：路徑選擇結束，開始數據傳輸。