一种无线mesh网络的路径优化方法技术

本发明专利技术针对无线mesh网络的资源利用效能较低，通过建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型和设置最小信号干扰最小的信标发送策略，实现无线mesh网络的路径优化规划。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信网络领域，特别是涉及排队论，以及优化理论。
技术介绍
无线Mesh网络的概念最早源于光纤网的网状网结构。2002年Mesh网络开始广泛地应用于无线接入网。Mesh网络技术之所以能崭露头角，很大程度上应归功于Intel公司对其技术应用上的推动，以及MeshNetwork、Tropos等公司的相关产品的推出。传统的无线终端通常通过WLAN技术接入AP来访问因特网。这种接入方式具有集中性的特点，其不足之处在于覆盖范围小，部署位置相对固定，扩展不便，组合方式不够灵活，特别是在“最后一公里”的接入问题上。而无线Mesh网络作为一种网状拓扑结构的通信网络，是由无线通信节点构成的，具有能自我组织、自我配置的特点。构成WMN的无线通信节点既包括主机节点，也包括能动态建立网络并维护其连通的路由转发节点。由于自身的自组织和自维护的特性，WMN与传统组网方式相比，在网络配置方面更加方便灵活，且更易于维护，在成本上具有较好的优势。无线Mesh网络作为一种新型的宽带无线网络可以看做是互联网的“无线版本”。无线Mesh网络是由Mesh路由器、Mesh终端及网关节点组成的多跳无线网状网络。Mesh路由器是构成无线Mesh网络的主网络，它是具有路由功能的Mesh站点，主要功能是转发数据和终端的接入，Mesh路由器通常配置多个无线接口以加强Mesh网络的灵活性，不同类型的接口用于兼容不同类型的网络。Mesh终端是用户直接使用的设备，通过Mesh路由器接入Internet或访问其他终端，必要时Mesh终端也可以被设计成具备路由及信息转发功能的类型，能够承担路由器的作用，但Mesh终端通常不具有网关或网桥功能。网关节点是指WMN与其他类型网络间的连接点，提供路由器和网关功能，在一个无线Mesh网络中可存在多个网关。无线Mesh网络的结构类型一般为基础(骨干)网接入式、终端设备网络结构和混合网络结构三类,其中混合无线mesh网络的结构如图1所示。路由协议作为网络层的关键问题直接影响到无线Mesh网络的系统性能。无线Mesh网络可以继承传统的AdHoc网络部分的协议但又不能完全适用，因此需要针对Mesh网络的特殊性设计独特又合适的网络路由协议。无线Mesh网络路由协议传统的分类主要分为4大类：一种是先验式路由协议，即节点平时维护一个路由表，当网络中有数据需要发送时便直接使用；另一种是反应式路由协议，即当网络中有数据需要发送时才开始准备路由的建立；最后两种是混合路由协议和机会路由协议。然而由于无线路由协议发展迅速，改进型的路由协议和路径优化策略也越来越多。因此，为提升无线mesh网络的传输效能，有必要设计一种高效的路径优化方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：通过建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型和设置最小信号干扰最小的信标发送策略，实现无线mesh网络的路径优化规划。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤，如图2所示：A、建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型；B、设置最小信号干扰最小的信标发送策略，最小信号干扰的信标发送策略由节点端策略和网关端策略两部分组成。所述步骤A中，优化模型具体为：minΣi=1γΣj=γ+1κφij·μij2]]>s.t.Σi=γ+1κφij=ηγ-j+1-1,∀j∈[1,...,γ-1],]]>Σi=γ+1κφij≤ηγ,]]>Σj=1γφij=1,∀i∈[γ+1,...,κ]]]>其中φij为节点Mi与节点Mj之间的信息量，μij为节点Mi与节点Mj之间的距离，γ为簇总数，ηi为簇i所能支持的网络节点上限，Nsen为网络中的传感器节点数目，ERX为接收端能量，为发送端能量，D为网络中的簇间平均距离，κ为网络中的链路数。所述步骤A中，获得能量消耗模型所述步骤B中，节点端策略为：a.进行系统初始化处理，并获取临近节点的epoch信息，然后进行系统时钟同步处理；b.判断epoch信息是否为0，若是则转至子步骤g，反之则转至子步骤c；c.判断TmodTo＝0是否成立，若是则转至子步骤g，反之则转至子步骤d；d选择转发节点用于读取W(x)；e.判断是否使用网关宣布错误分支，若是则转至子步骤f，反之则转至子步骤b；f.使epoch为0；g.计算w(x)＝BW(x)，并广播w(x)；h.结束，其中epoch为在节点与网关之间基于广度优先搜索算法的路由选择机制的搜索时间上限，T为当前时间戳，To为期望时间戳，B为网络中的带宽矩阵，W(x)为业务请求量，w(x)为传输业务期望值，如图3所示。所述步骤B中，网关端策略具体为：a.进行系统初始化设置，b判断是否为错误网关，若是则转至子步骤f，反之则转至子步骤c；c.从基站收集节点状态信息，并记录网关状态信息，转至步骤d；d.判断网络中的错误分支是否找到，若是则转至子步骤e，反之则转至子步骤b；e.设置epoch为0，并广播epoch信息；f.结束，如图4所示。附图说明图1混合无线mesh网络的结构示意图图2无线mesh网络的路径优化流程示意图图3节点端策略示意图图4网关端策略示意图具体实施方式为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：第一步，建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型，优化模型具体为：minΣi=1γΣj=γ+1κφij·μij2]]>s.t.Σi=γ+1κφij=ηγ-j+1-1,∀j∈[1,...,γ-1],]]>Σi=γ+1κφij≤ηγ,]]>Σj=1γφij=1,∀i∈[γ+1,...,κ]]]>2γ-1<κ+1<2γ其中φij为节点Mi与节点Mj之间的信息量，μij为节点Mi与节点Mj之间的距离，γ为簇总数，ηi为簇i所能支持的网络节点上限，Nsen为网络中的传感器节点数目，ERX为接收端能量，为发送端能量，D为簇间平均距离，获得能量消耗模型第二步，设置最小信号干扰最小的信标发送策略，节点端策略为：a.进行系统初始化处理，并获取临近节点的epoch信息，然后进行系统时钟同步处理；b.判断epoch！是否为0，若是则转至子步骤g，反之则转至子步骤c；c.判断TmodTo＝0是否成立，若是则转至子步骤g，反之则转至子步骤d；d选择和转发节点用于读取x；e.判断是否使用网关宣布错误分支，若是则转至子步骤f，反之则转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线mesh网络的路径优化方法，通过建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型和设置最小信号干扰最小的信标发送策略，实现无线mesh网络的资源利用效能提升，包括如下步骤：A、建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型；B、设置最小信号干扰最小的信标发送策略，最小信号干扰的信标发送策略由节点端策略和网关端策略两部分组成。

【技术特征摘要】
1.一种无线mesh网络的路径优化方法，通过建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型和设置最小信号干扰最小的信标发送策略，实现无线mesh网络的资源利用效能提升，包括如下步骤：A、建立业务汇聚节点与传输节点间的距离优化模型；B、设置最小信号干扰最小的信标发送策略，最小信号干扰的信标发送策略由节点端策略和网关端策略两部分组成。2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：优化模型具体为：minΣi=1γΣj=γ+1κφij·μij2]]>s.t.Σi=γ+1κφij=ηγ-j+1-1,∀j∈[1,...,γ-1],]]>Σi=γ+1κφij≤ηγ,]]>Σj=1γφij=1,∀i∈[γ+1,...,κ]]]>其中φij为节点Mi与节点Mj之间的信息量，μij为节点Mi与节点Mj之间的距离，γ为簇总数，ηi为簇i所能支持的网络节点上限，Nsen为网络中的传感器节点数目，ERX为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东，杨涌，龙华，
申请(专利权)人：高道华，
类型：发明
国别省市：重庆;50