用于多信道固定無線網絡的信道分配方法組成比例

本發明專利技術公開了一種用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，步驟如下：各節點根據網絡結構獲得網絡拓撲圖并初始化，將已分配信道點集和未分配信道點集設為空集；根據拓撲圖得到單信道網絡沖突圖以及沖突圖中各點的度；從沖突圖中選取一個點；判斷該點是否存在可分配信道，如存在可分配信道，從可分配信道集合中任意選擇一個信道分配給該點，并將該點加入已分配信道點集；如不存在可分配信道，在未分配信道點集中添加該點；在沖突圖中去掉該點及其相連邊，得到當前沖突圖；判斷當前沖突圖是否為空圖，若為空圖，信道分配結束，否則繼續從網絡沖突圖中選取一個點。本發明專利技術實現簡單，無需網絡中節點同步，適用于拓撲結構固定且節點數少的小型無線網絡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種信道分配方法，屬于無線通信和信息傳播
。
技術介紹
多信道技術利用多個正交的物理信道，使得多條鏈路可以同時通信，顯著提高了網絡吞吐量、降低了傳輸延遲。以得到廣泛應用的IEEE?802.11系列協議為例，IEEE?802.11b標準工作在2.4GHz頻段，將85.3MHz的頻帶劃分為14個可供選擇的物理信道，每個相鄰信道間的間隔為5MHz。IEEE?802.11a標準在5GHz頻段劃分了12個可供選擇的物理信道，其中8個信道位于在5.15GHz～5.35GHz，4個信道位于5.725GHz～5.825GHz。雖然協議中規定了多個信道可用，但實際的系統一般工作在單信道，網絡中所有節點共用一個信道。為了利用多個已劃分的頻譜資源，需要設計用于多信道網絡環境的信道分配方法，使得網絡可以工作在多信道方式。按這些協議的規劃雖然可以采用多信道進行通信，但在協議中并沒有提出采用何種方法解決網絡如何分配多個信道資源問題。目前的多信道接入方法主要有兩類，一類采用專門的控制信道，一類無控制信道。采用專門控制信道的多信道接入方法可以分為兩類，第一類方法每個節點需要配備兩個以上的無線網卡，其中一個網卡工作于控制信道用于交換控制信息，其余可以在多個數據信道間切換用于傳送數據和應答，如S.-L.Wu提出的DCA協議，詳細內容參見文章“A?New?Multi-Channel?MAC?Protocol?with?On-Demand?ChannelAssignment?for?Multi-Hop?Ad?Hoc?Networks”，此類方法會降低信道利用率，并增加成本；第二類方法采用時間同步，網絡中節點可以有一個或多個網卡，在特定時隙將網卡工作在控制信道上，同其它節點協商預約信道，然后在下一個時隙在預約的信道上傳輸數據，如Jungmin?So等提出的MMAC協議，詳細內容參加文章“Multi-Channel?MAC?for?Ad?Hoc?Networks：Handling?Multi-ChannelHidden?Terminals?Using?A?Single?Transceiver”。無控制信道的接入方法一般采用全網同步的方法，發送節點可以預知接收節點所在信道，如Hoi-Sheung?So等提出的McMAC協議，詳細內容參加文章“McMAC：A?Parallel?RendezvousMulti-Channel?MAC?Protocol”。采用同步的方法，由于需要整個網絡節點同步，因此實現比較困難。
技術實現思路
專利技術目的：針對上述現有存在的問題和不足，本專利技術的目的是提供一種用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，該方法可以根據網絡的拓撲結構，在各個節點間分配信道，增加網絡的容量。技術方案：為實現上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案為：一種用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，包括如下步驟：(a)多信道固定無線網絡中各節點根據網絡結構獲得網絡拓撲圖并初始化，將已-->分配信道點集以及未分配信道點集設為空集；(b)根據步驟(a)中的網絡拓撲圖得到單信道情況下的網絡沖突圖以及該網絡沖突圖中各點的度(點的度指的是與該點相連的邊的條數)；(c)從步驟(b)中的網絡沖突圖中選取一個點；(d)判斷步驟(c)選取的點是否存在可分配信道，如果存在可分配信道，從可分配信道集合中任意選擇一個信道分配給該點，然后將該點添加入已分配信道點集；如果不存在可分配信道，則在未分配信道點集中添加該點；(e)在網絡沖突圖中去掉步驟(d)所述的點及其相連邊，得到當前網絡沖突圖；(f)判斷當前網絡沖突圖是否為空圖，如果是空圖，信道分配結束，否則轉至步驟(c)。所述步驟(b)中的網絡沖突圖通過如下方式得到：網絡沖突圖中的點與網絡拓撲圖中的鏈路(邊)相對應，網絡沖突圖中兩點間的連線表示兩條鏈路(邊)間存在沖突關系，首先將網絡拓撲圖中的鏈路(邊)轉換為沖突圖中對應的點，然后將有沖突關系的點用連線連接，最后得到的圖為網絡沖突圖。所述步驟(c)中從網絡沖突圖中選取一個點的方法如下：首先從網絡沖突圖中選擇一個最大團(團為圖的點集，該集合的特點在于集合中任意兩個點相連，即任意兩點間有邊連接。最大團為圖中包含點最多的團。)，如果網絡沖突圖存在多個最大團，則從多個最大團中任意選擇一個；然后從該最大團中選取度最小的點，如果度最小的點有多個，則從多個度最小的點中任意選擇一個點。所述步驟(d)中判斷該點是否存在可分配信道包括如下步驟：(d1)設置可分配信道集合，該集合中每個元素對應一個信道；(d2)判斷已分配信道點集是否為空集：如果已分配信道點集非空集，將該點與已分配信道點集中的點一一比較，其中該點記為A，已分配信道點集中點記為B，每次兩點間比較過程如下：如果兩點在單信道網絡沖突圖中存在連接關系，則點B所分配到的信道不能分配給點A，將該信道對應的元素從可分配信道集合中刪除；如果兩點在單信道網絡沖突圖中不存在連接關系，則比較下一個點；比較過程中，如果可分配信道集合變為空集，則停止比較；比較結束后，如果可分配信道集合為空集，表明對點A不存在可分配信道，否則，存在可分配信道；如果已分配信道點集為空集，則存在可分配信道。有益效果：本專利技術具有以下優點：1、與傳統的單信道接入方法相比較，該方法在可用信道范圍內盡量讓更多的鏈路同時通信，可以提高信道利用率，明顯增加網絡容量，支持更大負荷的無線局域網絡。2.該方法適用范圍廣，可適用于單網絡接口多信道情況，也可用于多網絡接口多信道情況。3.該方法根據網絡的沖突圖分配信道，不需要采用專門的控制信道，信道利用率高。4、該方法執行過程簡單，易實現。附圖說明圖1為本專利技術的工作流程圖；圖2為本專利技術具體實施方式例中網絡拓撲圖；圖3為本專利技術具體實施方式例中單信道網絡沖突圖；-->圖4為本專利技術具體實施方式例中去掉點1后的網絡沖突圖；圖5為本專利技術具體實施方式例中以圖4為基礎去掉點2后的網絡沖突圖；圖6為本專利技術具體實施方式例中以圖5為基礎去掉點3后的網絡沖突圖；圖7為本專利技術具體實施方式例中以圖6為基礎去掉點9后的網絡沖突圖；圖8為本專利技術具體實施方式例中以圖7為基礎去掉點4后的網絡沖突圖；圖9為本專利技術具體實施方式例中以圖8為基礎去掉點10后的網絡沖突圖；圖10為本專利技術具體實施方式例中以圖9為基礎去掉點5后的網絡沖突圖；圖11為本專利技術具體實施方式例中以圖10為基礎去掉點6后的網絡沖突圖；圖12為本專利技術具體實施方式例中以圖11為基礎去掉點7后的網絡沖突圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本專利技術，應理解這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍，在閱讀了本專利技術之后，本領域技術人員對本專利技術的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。圖1為本專利技術的工作流程圖。如圖1所示，本專利技術點主要步驟包括：(1)多信道固定無線網絡中各節點根據網絡結構獲得網絡拓撲圖并初始化，將已分配信道點集以及未分配信道點集設為空集；(2)根據步驟(1)中的網絡拓撲圖得到單信道情況下的網絡沖突圖以及該網絡沖突圖中各點的度；(3)從步驟(2)中的網絡沖突圖中選取一個點；(4)判斷步驟(3)選取的點是否存在可分配信道，如果存在可分配信道，從可分配信道集合中任意選擇一個信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，其特征在于包括如下步驟：　　（ａ）多信道固定無線網絡中各節點根據網絡結構獲得網絡拓撲圖并初始化，將已分配信道點集以及未分配信道點集設為空集；　　（ｂ）根據步驟（ａ）中的網絡拓撲圖得到單信道情況下的網絡沖突圖以及該網絡沖突圖中各點的度；　　（ｃ）從步驟（ｂ）中的網絡沖突圖中選取一個點；　　（ｄ）判斷步驟（ｃ）選取的點是否存在可分配信道，如果存在可分配信道，從可分配信道集合中任意選擇一個信道分配給該點，然后將該點添加入已分配信道點集；如果不存在可分配信道，則在未分配信道點集中添加該點；　　（ｅ）在網絡沖突圖中去掉步驟（ｄ）所述的點及其相連邊，得到當前網絡沖突圖；　　（ｆ）判斷當前網絡沖突圖是否為空圖，如果是空圖，信道分配結束，否則轉至步驟（ｃ）。

【技術特征摘要】
1.一種用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，其特征在于包括如下步驟：(a)多信道固定無線網絡中各節點根據網絡結構獲得網絡拓撲圖并初始化，將已分配信道點集以及未分配信道點集設為空集；(b)根據步驟(a)中的網絡拓撲圖得到單信道情況下的網絡沖突圖以及該網絡沖突圖中各點的度；(c)從步驟(b)中的網絡沖突圖中選取一個點；(d)判斷步驟(c)選取的點是否存在可分配信道，如果存在可分配信道，從可分配信道集合中任意選擇一個信道分配給該點，然后將該點添加入已分配信道點集；如果不存在可分配信道，則在未分配信道點集中添加該點；(e)在網絡沖突圖中去掉步驟(d)所述的點及其相連邊，得到當前網絡沖突圖；(f)判斷當前網絡沖突圖是否為空圖，如果是空圖，信道分配結束，否則轉至步驟(c)。2.根據權利要求1所述用于多信道固定無線網絡的信道分配方法，其特征在于：所述步驟(b)中的網絡沖突圖通過如下方式得到：網絡沖突圖中的點與網絡拓撲圖中的鏈路相對應，網絡沖突圖中兩點間的連線表示兩條鏈路間存在沖突關系，首先將網絡拓撲圖中的鏈路轉換為沖突圖中對應的點，然后將有沖突關系的點用連線連接，最后得到的圖為網絡沖突圖。3.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余旭濤，張在琛，施小翔，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]