基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法，根据网络中节点的BNRSM值确定根节点，从而确定根节点的传输速率和邻居节点；再确定上述邻居节点的传输速率及其下一级邻居节点；进而确定整个网络中的链路，得到多速率网络拓扑结构；对节点进行分级，根据节点等级计算链路的等级，将所有链路按照等级顺序排列，形成分级链路集合；对分级链路集合中的链路按等级依次进行信道分配，选取带宽损失最小的信道赋给当前链路及其端部节点的空间接口。本发明专利技术可有效缓解多速率网络中存在的多速率共享问题，能够充分利用信道资源增大网络吞吐量，达到提升网络整体传输性能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线Mesh网络信道分配
，具体为一种基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法(LMRFCALinkMulti-RateFixedChannelAssignment)。
技术介绍
无线Mesh网络是一种多跳自组织、自配置网络，Mesh网络中的MP(MeshPoint路由节点)，MAP(MeshAccessPoint接入节点)，MPP(MeshPortalPoint网关节点)通过多跳的方式进行连接和数据传输。传统的无线Mesh网络使用单射频单信道模式，在这种情况下，由于无线Mesh网络中链路数较多且网络中的每条链路都使用相同的信道，链路之间的干扰严重，严重制约了无线Mesh网络的整体传输性能。作为接入回传网络，传统的单射频单信道无线Mesh网络所提供的传输性能已经满足不了人们日益增长的带宽需求，如何提升无线Mesh网络的传输性能是一个亟待解决的问题。多射频多信道无线Mesh网络中的信道分配技术能够使用多个信道来减小链路之间的干扰，显著提升无线Mesh网络的吞吐量，减小传输延时，满足人们的需求。如何在多射频多信道无线Mesh网络中合理的进行信道分配，也逐渐成为无线Mesh网络的研究热点。而同时，多射频多信道无线Mesh网络的信道分配算法的设计也带来了以下几个关键问题：(1)最小化干扰：多射频多信道无线Mesh网络能够显著提升网络性能，主要问题就是如何使得网络中的干扰最小化。根据可用的射频接口和信道集合，设计合理的干扰模型最小化网络干扰是信道分配需要考虑的首要问题。(2)连通度：信道分配其实可以改变网络拓扑，这也是多射频多信道无线Mesh网络跟单射频单信道无线Mesh网络的一个关键性区别。如果忽略了这种区别，在进行信道分配的时候很可能就会导致网络分割，甚至出现孤立点。合理的信道分配方案需要网络拓扑是连通的，因此在最小化网络干扰的同时满足网络连通性是信道分配的必要条件。(3)路由依赖：信道分配和路由其实是相互依存的关系。由于信道分配会改变网络的逻辑链路与实际链路之间的关系，影响网络的拓扑，而路由策略依赖于网络拓扑，这意味着信道分配能直接影响路由。同时路由算法也需要体现多射频多信道无线Mesh网络中存在的流间干扰和流内干扰问题，信道分配和路由的相互协作才能使得网络的整体性能最大化。虽然目前很多信道分配技术都能够取得很好的效果，但其中大部分的研究考虑的是在网络中链路单速率的情况下，即网络中所有的链路在一个基本速率或者一个固定速率下所做的信道分配，这样的分配结果虽然能给链路单速率网络的容量带来提升，然而在一个实际Mesh网络中，不同Mesh节点对之间的信道条件可能不一样，由于速率自适应调整机制的作用，不同的节点对之间选取的传输速率会不一致，信道条件较好的节点对之间其传输速率选取的较高，而信道条件较差的节点对之间其传输速率选取的较低，网络中会存在各种不同传输速率的链路，而在这种链路多速率的网络中，各种不同速率的链路之间在分配信道时候就需要充分考虑到多速率共享问题，传统的信道分配手段忽视了实际网络中多速率的存在。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法，该算法在充分考虑到多射频多信道无线Mesh网络信道分配存在的问题的前提下，从链路多速率网络角度出发，充分利用信道资源增大网络吞吐量，提升网络传输性能。技术方案如下：基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法，包括：1)建立多速率网络拓扑结构：计算网络中每个节点的BNRSM值；选出BNRSM值最大的节点作为根节点，若存在一个以上的节点其BNRSM值最大且相等，则从中选取带宽最大的节点作为根节点；确定根节点的传输速率及其邻居节点，并确定根节点与其邻居节点之间的链路；循环操作：任选一个邻居节点，确定其传输速率及其下一级邻居节点；并确定其与下一级邻居节点间的链路，直至网络中所有节点的传输速率及其邻居节点被确定，所有链路被确定；2)建立分级链路集合：将网络中每个节点分级：节点等级等于该节点到根节点的最短跳数；计算链路的等级：链路的等级为其两端节点等级之和；将所有链路按照等级由小到大顺序排列，若存在等级相同的链路，则将传输速率较大的链路排在前面，形成分级链路集合；3)对网络中的链路进行信道分配：从分级链路集合中的第一条链路开始依次进行信道分配：若当前链路两端节点均有空闲接口，则计算该链路在每一个可用信道上的带宽损失，从中选取带宽损失最小的信道赋给该链路，并将该信道分配到该链路两端节点的空闲接口上，同时两端节点的空闲接口数减1；若当前链路两端节点中只有一个节点存在空闲接口，另一个节点的所有接口均已被分配信道，则计算该链路在上述无空闲接口的节点上的每一个信道上的带宽损失，从中选取带宽损失最小的信道赋给该链路，并将该信道赋给上述具有空闲接口的节点，同时将该节点的空闲接口数减1；直至所有的链路都分配了信道为止。进一步的，所述节点的BNRSM值的计算方法为：计算网络各中节点在不同速率下对应的邻居数；得到节点在不同速率下的逻辑链路集合Link＝{Link1,Link2,Link3,Link4...本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法，其特征在于，包括：1)建立多速率网络拓扑结构：计算网络中每个节点的BNRSM值；选出BNRSM值最大的节点作为根节点，若存在一个以上的节点其BNRSM值最大且相等，则从中选取带宽最大的节点作为根节点；确定根节点的传输速率及其邻居节点，并确定根节点与其邻居节点之间的链路；循环操作：任选一个邻居节点，确定其传输速率及其下一级邻居节点；并确定其与下一级邻居节点间的链路，直至网络中所有节点的传输速率及其邻居节点被确定，所有链路被确定；2)建立分级链路集合：将网络中每个节点分级：节点等级等于该节点到根节点的最短跳数；计算链路的等级：链路的等级为其两端节点等级之和；将所有链路按照等级由小到大顺序排列，若存在等级相同的链路，则将传输速率较大的链路排在前面，形成分级链路集合；3)对网络中的链路进行信道分配：从分级链路集合中的第一条链路开始依次进行信道分配：若当前链路两端节点均有空闲接口，则计算该链路在每一个可用信道上的带宽损失，从中选取带宽损失最小的信道赋给该链路，并将该信道分配到该链路两端节点的空闲接口上，同时两端节点的空闲接口数减1；若当前链路两端节点中只有一个节点存在空闲接口，另一个节点的所有接口均已被分配信道，则计算该链路在上述无空闲接口的节点上的每一个信道上的带宽损失，从中选取带宽损失最小的信道赋给该链路，并将该信道赋给上述具有空闲接口的节点，同时将该节点的空闲接口数减1；直至所有的链路都分配了信道为止。...

【技术特征摘要】
1.一种基于链路多速率的多射频多信道无线Mesh网络信道分配算法，其特征在于，包括：
1)建立多速率网络拓扑结构：
计算网络中每个节点的BNRSM值；
选出BNRSM值最大的节点作为根节点，若存在一个以上的节点其BNRSM值最大且
相等，则从中选取带宽最大的节点作为根节点；
确定根节点的传输速率及其邻居节点，并确定根节点与其邻居节点之间的链路；
循环操作：任选一个邻居节点，确定其传输速率及其下一级邻居节点；并确定其与下
一级邻居节点间的链路，直至网络中所有节点的传输速率及其邻居节点被确定，所有
链路被确定；
2)建立分级链路集合：
将网络中每个节点分级：节点等级等于该节点到根节点的最短跳数；
计算链路的等级：链路的等级为其两端节点等级之和；
将所有链路按照等级由小到大顺序排列，若存在等级相同的链路，则将传输速率较大
的链路排在前面，形成分级链路集合；
3)对网络中的链路进行信道分配：

【专利技术属性】
技术研发人员：张颉，林水生，张泰，王胜，王海，柴继文，梁晖辉，余梦璐，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川;51