基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法制造技術

本發明專利技術公開了一種基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法，根據網絡中節點的BNRSM值確定根節點，從而確定根節點的傳輸速率和鄰居節點；再確定上述鄰居節點的傳輸速率及其下一級鄰居節點；進而確定整個網絡中的鏈路，得到多速率網絡拓撲結構；對節點進行分級，根據節點等級計算鏈路的等級，將所有鏈路按照等級順序排列，形成分級鏈路集合；對分級鏈路集合中的鏈路按等級依次進行信道分配，選取帶寬損失最小的信道賦給當前鏈路及其端部節點的空間接口。本發明專利技術可有效緩解多速率網絡中存在的多速率共享問題，能夠充分利用信道資源增大網絡吞吐量，達到提升網絡整體傳輸性能的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無線Mesh網絡信道分配
，具體為一種基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法(LMRFCALinkMulti-RateFixedChannelAssignment)。
技術介紹
無線Mesh網絡是一種多跳自組織、自配置網絡，Mesh網絡中的MP(MeshPoint路由節點)，MAP(MeshAccessPoint接入節點)，MPP(MeshPortalPoint網關節點)通過多跳的方式進行連接和數據傳輸。傳統的無線Mesh網絡使用單射頻單信道模式，在這種情況下，由于無線Mesh網絡中鏈路數較多且網絡中的每條鏈路都使用相同的信道，鏈路之間的干擾嚴重，嚴重制約了無線Mesh網絡的整體傳輸性能。作為接入回傳網絡，傳統的單射頻單信道無線Mesh網絡所提供的傳輸性能已經滿足不了人們日益增長的帶寬需求，如何提升無線Mesh網絡的傳輸性能是一個亟待解決的問題。多射頻多信道無線Mesh網絡中的信道分配技術能夠使用多個信道來減小鏈路之間的干擾，顯著提升無線Mesh網絡的吞吐量，減小傳輸延時，滿足人們的需求。如何在多射頻多信道無線Mesh網絡中合理的進行信道分配，也逐漸成為無線Mesh網絡的研究熱點。而同時，多射頻多信道無線Mesh網絡的信道分配算法的設計也帶來了以下幾個關鍵問題：(1)最小化干擾：多射頻多信道無線Mesh網絡能夠顯著提升網絡性能，主要問題就是如何使得網絡中的干擾最小化。根據可用的射頻接口和信道集合，設計合理的干擾模型最小化網絡干擾是信道分配需要考慮的首要問題。(2)連通度：信道分配其實可以改變網絡拓撲，這也是多射頻多信道無線Mesh網絡跟單射頻單信道無線Mesh網絡的一個關鍵性區別。如果忽略了這種區別，在進行信道分配的時候很可能就會導致網絡分割，甚至出現孤立點。合理的信道分配方案需要網絡拓撲是連通的，因此在最小化網絡干擾的同時滿足網絡連通性是信道分配的必要條件。(3)路由依賴：信道分配和路由其實是相互依存的關系。由于信道分配會改變網絡的邏輯鏈路與實際鏈路之間的關系，影響網絡的拓撲，而路由策略依賴于網絡拓撲，這意味著信道分配能直接影響路由。同時路由算法也需要體現多射頻多信道無線Mesh網絡中存在的流間干擾和流內干擾問題，信道分配和路由的相互協作才能使得網絡的整體性能最大化。雖然目前很多信道分配技術都能夠取得很好的效果，但其中大部分的研究考慮的是在網絡中鏈路單速率的情況下，即網絡中所有的鏈路在一個基本速率或者一個固定速率下所做的信道分配，這樣的分配結果雖然能給鏈路單速率網絡的容量帶來提升，然而在一個實際Mesh網絡中，不同Mesh節點對之間的信道條件可能不一樣，由于速率自適應調整機制的作用，不同的節點對之間選取的傳輸速率會不一致，信道條件較好的節點對之間其傳輸速率選取的較高，而信道條件較差的節點對之間其傳輸速率選取的較低，網絡中會存在各種不同傳輸速率的鏈路，而在這種鏈路多速率的網絡中，各種不同速率的鏈路之間在分配信道時候就需要充分考慮到多速率共享問題，傳統的信道分配手段忽視了實際網絡中多速率的存在。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法，該算法在充分考慮到多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配存在的問題的前提下，從鏈路多速率網絡角度出發，充分利用信道資源增大網絡吞吐量，提升網絡傳輸性能。技術方案如下：基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法，包括：1)建立多速率網絡拓撲結構：計算網絡中每個節點的BNRSM值；選出BNRSM值最大的節點作為根節點，若存在一個以上的節點其BNRSM值最大且相等，則從中選取帶寬最大的節點作為根節點；確定根節點的傳輸速率及其鄰居節點，并確定根節點與其鄰居節點之間的鏈路；循環操作：任選一個鄰居節點，確定其傳輸速率及其下一級鄰居節點；并確定其與下一級鄰居節點間的鏈路，直至網絡中所有節點的傳輸速率及其鄰居節點被確定，所有鏈路被確定；2)建立分級鏈路集合：將網絡中每個節點分級：節點等級等于該節點到根節點的最短跳數；計算鏈路的等級：鏈路的等級為其兩端節點等級之和；將所有鏈路按照等級由小到大順序排列，若存在等級相同的鏈路，則將傳輸速率較大的鏈路排在前面，形成分級鏈路集合；3)對網絡中的鏈路進行信道分配：從分級鏈路集合中的第一條鏈路開始依次進行信道分配：若當前鏈路兩端節點均有空閑接口，則計算該鏈路在每一個可用信道上的帶寬損失，從中選取帶寬損失最小的信道賦給該鏈路，并將該信道分配到該鏈路兩端節點的空閑接口上，同時兩端節點的空閑接口數減1；若當前鏈路兩端節點中只有一個節點存在空閑接口，另一個節點的所有接口均已被分配信道，則計算該鏈路在上述無空閑接口的節點上的每一個信道上的帶寬損失，從中選取帶寬損失最小的信道賦給該鏈路，并將該信道賦給上述具有空閑接口的節點，同時將該節點的空閑接口數減1；直至所有的鏈路都分配了信道為止。進一步的，所述節點的BNRSM值的計算方法為：計算網絡各中節點在不同速率下對應的鄰居數；得到節點在不同速率下的邏輯鏈路集合Link＝{Link1,Link2,Link3,Link4...本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法，其特征在于，包括：1)建立多速率網絡拓撲結構：計算網絡中每個節點的BNRSM值；選出BNRSM值最大的節點作為根節點，若存在一個以上的節點其BNRSM值最大且相等，則從中選取帶寬最大的節點作為根節點；確定根節點的傳輸速率及其鄰居節點，并確定根節點與其鄰居節點之間的鏈路；循環操作：任選一個鄰居節點，確定其傳輸速率及其下一級鄰居節點；并確定其與下一級鄰居節點間的鏈路，直至網絡中所有節點的傳輸速率及其鄰居節點被確定，所有鏈路被確定；2)建立分級鏈路集合：將網絡中每個節點分級：節點等級等于該節點到根節點的最短跳數；計算鏈路的等級：鏈路的等級為其兩端節點等級之和；將所有鏈路按照等級由小到大順序排列，若存在等級相同的鏈路，則將傳輸速率較大的鏈路排在前面，形成分級鏈路集合；3)對網絡中的鏈路進行信道分配：從分級鏈路集合中的第一條鏈路開始依次進行信道分配：若當前鏈路兩端節點均有空閑接口，則計算該鏈路在每一個可用信道上的帶寬損失，從中選取帶寬損失最小的信道賦給該鏈路，并將該信道分配到該鏈路兩端節點的空閑接口上，同時兩端節點的空閑接口數減1；若當前鏈路兩端節點中只有一個節點存在空閑接口，另一個節點的所有接口均已被分配信道，則計算該鏈路在上述無空閑接口的節點上的每一個信道上的帶寬損失，從中選取帶寬損失最小的信道賦給該鏈路，并將該信道賦給上述具有空閑接口的節點，同時將該節點的空閑接口數減1；直至所有的鏈路都分配了信道為止。...

【技術特征摘要】
1.一種基于鏈路多速率的多射頻多信道無線Mesh網絡信道分配算法，其特征在于，包括：
1)建立多速率網絡拓撲結構：
計算網絡中每個節點的BNRSM值；
選出BNRSM值最大的節點作為根節點，若存在一個以上的節點其BNRSM值最大且
相等，則從中選取帶寬最大的節點作為根節點；
確定根節點的傳輸速率及其鄰居節點，并確定根節點與其鄰居節點之間的鏈路；
循環操作：任選一個鄰居節點，確定其傳輸速率及其下一級鄰居節點；并確定其與下
一級鄰居節點間的鏈路，直至網絡中所有節點的傳輸速率及其鄰居節點被確定，所有
鏈路被確定；
2)建立分級鏈路集合：
將網絡中每個節點分級：節點等級等于該節點到根節點的最短跳數；
計算鏈路的等級：鏈路的等級為其兩端節點等級之和；
將所有鏈路按照等級由小到大順序排列，若存在等級相同的鏈路，則將傳輸速率較大
的鏈路排在前面，形成分級鏈路集合；
3)對網絡中的鏈路進行信道分配：

【專利技術屬性】
技術研發人員：張頡，林水生，張泰，王勝，王海，柴繼文，梁暉輝，余夢璐，
申請(專利權)人：國網四川省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：四川;51