[发明专利]一种降低干扰的无线Mesh网络信道分配与路由联合优化系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及多射频多信道无线Mesh网络信道分配及路由优化，尤其涉及一种降低干扰的无线Mesh网络信道分配与路由联合优化系统与方法。

背景技术

无线Mesh网络以其特殊的网状结构、高覆盖率、高可靠性等特点受到了越来越高的关注，越来越广泛地应用于无线通信，被认为是未来无线通信发展的关键技术。无线Mesh回传网络架构图如图1所示。但是随着无线Mesh网络中的应用对数据传输性能的要求日益提高，使得对无线Mesh网络的容量、延迟等要求也越来越高。

面对这一问题，业界提出各种解决方法：多射频多信道技术、网络编码技术和动态成簇技术等，都能一定程度上的提高无线Mesh网络性能。而多射频多信道技术对性能提升最为明显，如何进行有效快速正确的信道分配仍是无线Mesh网络的一个难点问题。因此对信道分配方法的研究具有较高的理论研究价值和实际应用前景。信道分配方法分为静态信道分配方法、动态信道分配方法和混合信道分配方法。静态信道分配方法是指为射频口分配的信道固定不变或在一个相当长的时期内保持不变；动态信道分配方法是指为任意射频端口分配任意信道，并且射频端口的信道并不是固定的，而是可以进行动态转换；混合信道分配方法结合了静态信道分配和动态分配的特点，节点的一部分射频接口分配的信道固定不变，另一部分射频端口分配的信道则可以根据传输需要进行动态转换。

申请号为201210123432.2的专利公开了一种多信道多射频无线Mesh网络中分布式信道分配方法，该专利定义了一种判据WA_ETT，在给链路分配信道时候，计算这条链路在每一个信道上的WA_ETT大小，然后选择WA_ETT最小的信道分配给链路，在路由过程中采用路由度量判据EWCETT作为路由判据；这种方案在寻路过程中分配信道，在网络中存在多条数据流的时候，甚至数据流之间的公共结点比较多的时候，该方案对公共结点的信道分配数越多，那么对节点的接口数要求越高，如果每个节点装备过多的接口，成本太高，而且方案中计算EWCETT来决定选择最优路径的方法只适合源路由，不适合逐条路由，有局限性。而本发明首先根据节点拓扑，采用节点优先级和密集度来为链路计算负载权重，然后根据负载权重分配信道，这种静态分配信道的方式充分的利用了网络资源，在网络中实际传输数据流的时候也不会对网络拓扑有影响，对接口数目的要求不高，节约成本，而且在信道分配完成之后，本发明在计算度量的时候考虑路径上流内干扰和流间干扰的问题，发明中计算最优路径使用的MCDI(Metric of Channel Diversity Index，信道多样性指数度量)度量适合各种路由协议，可扩展性比较好。

申请号为201110021937.3的专利公开了一种基于拓扑优化和降低干扰的无线Mesh网络路由信道联合分配方法，该方案首先通过基于流量感知和流量公平分配的拓扑结构贪婪算法将拓扑结构转化为树形结构，形成优化后的拓扑结构，然后对优化后的Mesh拓扑结构利用AODV进行路由选择，然后对链路进行二步启发式信道分配算法，该方案中对于网络拓扑需要进行优化，将拓扑首先转换成树状结构，这种结构变化会导致网络拓扑的逻辑连接关系和实际连接关系不符，很可能导致相邻节点之间反而需要经过多跳才能到达，增加了传输延时，同时这种树状结构网络中所有的流量，无论是出网入网还是网内的数据都需要通过根节点转发，会导致根节点周围负载严重。而本发明中是通过网关节点的位置来为不同的节点设置不同的优先级并考虑到节点周围的邻居数来计算链路负载，从而来实现信道分配，考虑到了网络中的流量样式问题，同时本发明不改变网络的拓扑连接情况，根据拓扑来为链路分配信道，网络中的数据不会全部从根节点转发，减小了根节点的负载，然后在路由过程中加入流内干扰和流间干扰，信道分配和路由选择联合优化实现性能的提升。