面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法制造技术

本发明专利技术公开了一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，包括如下步骤，步骤一：进行网络全覆盖式的网关部署并生成转发树；步骤二：寻找所述转发树中各个链路的链路干扰范围，获得链路干扰集；步骤三：根据所述转发树，计算链路所承受负载流量；步骤四：根据链路的干扰集合和链路所承受负载流量，获得各个链路的冲突量，依据各个链路的冲突量，获得网络总链路冲突量；步骤五：建立网络总链路冲突量数学模型，采用差分进化算法从所述数学模型中得到网络总链路冲突量最小化的信道分配方式，具有减少链路干扰，提高网络吞吐量的优点。

【技术实现步骤摘要】
面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法。
技术介绍
随着自然灾害的不断发生，世界范围内对应急通信网络展开深入研究。地震作为常见的自然灾害，发生后导致灾区的网络通信设备会受到不同程度的破坏，造成通信系统的瘫痪，这种破坏在短时间内无法恢复，普通通信设备不能满足此环境下的通信需求。因此，如何快速部署可靠、高效、稳定的应急通信网络，使外界及时联通灾区获得灾区实况并满足灾区爆发式增长的网络需求，对灾后救援工作起着重要作用。传统的应急通信网络如卫星通信、移动蜂窝技术，易受地形、气候、设备及部署成本等多方面的影响，无法很好地满足灾区环境下的网络性能需求。无线Mesh网络(WirelessMeshNetworks,WMN)，作为新型的宽带无线网络架构，是一种自组织、自配置、高容量、高速率并支持多种网络接入类型的无线多跳传输网络，在灵活组网、提高网络覆盖率、增加网络容量、可扩展性以及投资成本低等方面具有较大优势，非常适用于灾后网络的组建与恢复。无线Me本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：进行网络全覆盖式的网关部署并生成转发树；/n步骤二：寻找所述转发树中各个链路的链路干扰范围，获得链路干扰集；/n步骤三：根据所述转发树，计算链路所承受负载流量；/n步骤四：根据链路的干扰集合和链路所承受负载流量，获得各个链路的冲突量，依据各个链路的冲突量，获得网络总链路冲突量；/n步骤五：建立网络总链路冲突量数学模型，采用差分进化算法从所述数学模型中得到网络总链路冲突量最小化的信道分配方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：进行网络全覆盖式的网关部署并生成转发树；
步骤二：寻找所述转发树中各个链路的链路干扰范围，获得链路干扰集；
步骤三：根据所述转发树，计算链路所承受负载流量；
步骤四：根据链路的干扰集合和链路所承受负载流量，获得各个链路的冲突量，依据各个链路的冲突量，获得网络总链路冲突量；
步骤五：建立网络总链路冲突量数学模型，采用差分进化算法从所述数学模型中得到网络总链路冲突量最小化的信道分配方式。


2.根据权利要求1所述的面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：步骤一中，所述转发树的生成包括如下步骤：
a1)：初始化网络场景、网络节点、通信半径RT和节点路径长度，所述节点路径长度即为普通路由节点到网关节点之间的通信跳数R；
a2)：随机选择候选节点作为网关并标记；
a3)：根据候选节点N、通信半径RT以及通信跳数R的参数约束，通过贪心算法对节点进行扫描；
a4)：选择在候选节点N通信跳数R跳范围内的邻居节点作为下一个候选节点添加入转发树并进行标记；
a5)：设置运行次数，所述运行次数至少为1次，根据设置运行次数重复步骤a1)至a4),从中选择选择具有最小网关节点数量的拓扑图。


3.根据权利要求1所述的面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：步骤二中，所述链路干扰集为在任意链路的冲突域范围内使用相同信道的干扰链路集合；所述链路干扰集的获取方法包括如下步骤：
b1)：将网络拓扑图用N*N的二维矩阵A表示，并设定N1(e(i,j),e(u,v))表示链路e(i,j)与链路e(u,v)为相邻关系，N2表示过渡矩阵以及N3(e(i,j),e(u,v))表示链路e(i,j)与链路e(u,v)是两条不相同的链路且链路e(i,j)与链路e(u,v)这两条链路经过两跳相邻的节点；
所述二维矩阵A的数学表示，



其中，vi,vj为网络节点，d(vi,vj)为vi,vj两个网络节点之间的距离；
所述N1(e(i,j),e(u,v))的数学表示为：



所述N3(e(i,j),e(u,v))的数学表示为：



b2)：根据定N1(e(i,j),e(u,v))和N3(e(i,j),e(u,v))定义链路冲突域CDu,v，
CDu,v＝{e(i,j)|e(i,j)∈EandN1(e(i,j),e(u,v))＝1andN3(e(i,j),e(u,v))＝1}(4)
b3)：将链路冲突域CDu,v内分配了相同信道的链路作为集合构成链路干扰集，设定表示链路(u,v)之间分配了相同信道c的干扰链路集合，则链路干扰集的数学表示为：



其中，u,v,i,j表示网络节点，c为信道，表示链路(i,j)之间分配了相同的信道c。


4.根据权利要求1所述的面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：步骤三中，链路所承受负载流量的计算为根据所述转发树和各个链路自身所携带负载量，得到各个链路上所承受负载流量，所述各个链路自身所携带负载量满足WMN中流量的聚集性，所述WMN中流量的聚集性为各个链路上所承受负载量包括自身产生的负载和所转发负载之和。


5.根据权利要求3所述的面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化算法，其特征在于：步骤四中所述链路冲突量为：在链路冲突域范围内，两条并发传输的链路上每条链路中的流量负载对链路之间相互干扰的程度，所述网络总链路冲突量为各个链路冲突量的总和；设定链路冲突量为网络总链路冲突量为则：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜，佘维，徐畅，田钊，李东坤，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41