[发明专利]基于粒子群的无线Mesh网快速信道分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线Mesh组网通信和信道分配技术领域，具体涉及一种基于无线Mesh网的快速信道分配方法。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network,简称WMN)作为新兴的无线网络体系结构，以其特有的优势，自组织、自适应的组网方式，提供快捷、稳定的通信带宽，从而更好地满足社会的需求。而对于无线Mesh网络的信道分配(Channel Assignment)则是一个非常具有挑战性的问题，即对WMN中的单个节点上每个无线接口，分配合适的信道，以提高节点吞吐量，改善网络整体性能，充分利用频谱资源，使其无冲突的传输数据。

在实际生活中，人们经常会遇到一个问题有多个解决方案的情况，如何在满足约束条件下选择一个最优的方案，这就是最优化问题。经典的优化方法大多数是针对某些特定问题的，对搜索空间的要求比较严格，求解问题的依赖性较高，有的还需要被优化问题的导数信息。随着科学和技术的不断发展，优化问题也变得异常复杂，有的问题根本无法用函数表达，对于这类问题，采用传统方法，很难获得满意的结果。因此需要进一步的研究和探索新的优化思想和优化方法。

国家知识产权局2012-2-15公布的CN102355670A，名称：一种多信道无线mesh网络信道分配方法，针对网络干扰较大、网络性能较差的不足，提出一种混合信道分配方法，以充分利用IEEE提供的多个非重叠信道，降低节点之间的干扰，提高吞吐量等网络性能。通过计算节点干扰度，将节点的通信世界分为广播时隙和数据时隙，建立一个通讯周期，分别发送相应的数据包。最终较好地解决了动态变化网络中网络连接性和干扰之间的平衡问题，降低了干扰度，改善了吞吐量、时延等网络性能。

国家知识产权局2012-12-12公布的CN102821394A，名称：无线mesh网络中的信道分配方法及装置，出于提高无线信道资源利用率，减少网络干扰，提高网络容量，平衡信道分配的公平性的目的，提出了一种通过对划分的mesh小区预分配信道集合，在一定的时隙周期，采用时隙信道分配方法，将信道集合中的信道分配mesh小区的相关链路，进而实现上述目的。

《微电子学与计算机》于2011-1刊印了名称“基于自适应粒子群算法的目标定位方法研究”，作者：姚金杰、韩焱。介绍了一种在迭代过程中指数更新惯性权重，择优选择粒子，并根据种群适应度方差值自适应地调整变异概率的大小，增强算法跳出局部最优的能力。仿真结果表明该方法能有效地提高目标的定位精度，在随即噪声干扰下，仍能保持较高的定位精度。

但上述文献对于如何尽快地投入合适的信道，进而最优化地实现链接则没有提出较理想的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面对复杂干扰环境下，更快、更优化的基于粒子群优化的无线Mesh网的信道分配方法。

本发明所采用的技术方案是：按以下步骤进行，

1）、初始化各个参数；设信道数是K，粒子群数为N，网络拓扑为G，所述网络拓扑G的邻域拓扑在冲突域为一跳时为Gc，所述网络拓扑G有E条边，设定最大迭代次数阈值；根据前述设定条件，粒子群初始化为E×N的矩阵，而每个粒子根据信道数的范围初始化为E×1的矩阵；随机产生的矩阵即为初始化的随机信道分配方式，在地址空间中随机选择一个坐标为粒子群的初始位置；

2）、速度和位置的更新；采用迭代算法进行粒子群速度和位置的更新；当目前给出的信道不满足冲突度最小的话，就要对粒子群根据迭代方法进行速度和位置的更新；用粒子群优化算法进行信道分配的目的是找到合适的信道，所为合适就是首先确保信道无冲突，其次还要使信道的利用率提高；

3）、判断迭代次数是否超过阈值，是，则转步骤6；否则，进行冲突域的判断，就要看它是否满足特定范围内节点所分配信道互相不冲突的约束条件，粒子群相互学习后确定更新方向和速度，进行粒子群位置更新；粒子的新位置变换后，判断所述粒子是否满足约束条件；所述约束条件为观测信道是否发生冲突，防止产生同道干扰和邻道干扰，主要通过所述冲突邻域矩阵Gc来判断，当发生冲突时信道为0，同时定义一个冲突度数；采用冲突度数作为选择最佳信道分配方式的依据；

4）、更新比较判断；每个粒子判断自己是否达到最佳速度和位置，判断是否满足条件，若不满足，记录当前的空间位置，迭代次数加1，转步骤3；若满足，继续；

5）、找到满足条件的信道分配方案，完毕；

6）、未找到满足条件的信道分配方案，结束。