[发明专利]多速率无线Mesh网络路由度量与信道分配联合方法

说明书

本发明涉及一种多速率无线Mesh网络路由度量与信道分配联合方法，该方法如下：确定多速率无线Mesh网络中的源节点到达目的节点的最短路径及对应的转发节点和所需传输速率，得到路由度量后的多速率无线Mesh网络；基于速率分离原则对网络各节点上不同速率链路进行分离，将不同速率链路分配到不同接口上，使各节点吞吐量权值最大化；以节点上的接口为单位，进行信道分配。本发明考虑了节点上不同速率链路间的竞争，能够有效解决多速率无线Mesh网络性能异常问题，实现链路速率分离，提高网络吞吐量。

技术领域

本发明涉及无线Mesh网络路多速率传输领域，更具体地，涉及一种多速率无线Mesh网络路由度量与信道分配联合方法。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks，WMNs)作为给用户提供Internet访问的下一代无线宽带网络，正受到全球范围的标准化组织以及各学术研究机构的广泛关注。WMNs可以有效的解决宽带Internet网络接入的“最后一公里”问题，在部署中具有显著的成本优势，并且灵活度高，部署后可以大范围的进行无线链路的重组。WMNs由一组固定的Mesh路由器形成无线骨干网，为无线Mesh客户端提供Internet的接入访问服务，部分Mesh路由器作为网关，通过高速有线链路连接至Internet。

在多信道IEEE 802.11协议的网络中，每个节点可以配备多个IEEE 802.11接口，当两个相邻的接口在一个公共的信道上进行操作时，即可创建链路。IEEE 802.11提供数量有限的非重叠信道，如IEEE 802.11a和802.11b分别支持12个和3个互不干扰的非重叠信道。由于有限的信道数，WMNs的部分链路可能会使用相同的信道，导致使用相同信道的链路互相干扰，不能同时传输，限制了并行传输的数量，极大的降低了多信道WMNs网络的性能。

现有的IEEE 802.11协议中支持多速率传输的能力。例如，IEEE 802.11b协议可以支持包括1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四种数据传输速率，IEEE 802.11a协议根据信道条件支持6Mbps-54Mbps中的八种速率。在非动态系统中，如固定Mesh路由器的WMNs，无线链路数据传输速率和两个路由器之间的距离有反比例关系。因此，如果两个路由器之间的距离较大，通常选择以较低的速率进行传输。

通常情况下，在基于IEEE 802.11协议的WMNs中，逻辑链路可以通过不同的数据速率传输。这就意味着，部分相邻的干扰链路可能在同一信道上使用不同的数据速率进行传输。Heusse在2003年指出，当多种传输速率并存时，会产生“性能异常”现象，即干扰链路共享一个公共的无线信道时，高速率的链路的容量会受到低速率链路的严重影响。这是由于IEEE 802.11协议中链路公平竞争信道，链路在竞争获取信道时拥有均等的机会。在传输同等的数据量时，相较于高速率链路，较低速率的链路会占用较长的信道时间，导致高速率的链路不能充分发挥其速率优势，使网络整体性能急剧下降。目前，已有多种路由度量方法与信道分配方法被提出来解决多速率网络环境下的传输问题。但现有的针对多速率网络路由度量方法或信道分配方法中，并未考虑两者之间互相的影响，在路由度量后一般假设使用外部代理确定了信道分配并且信道分配不频繁改变，而信道分配一般假设以固定网络结构或生成树为基础进行分配，这并不能真实的体现网络的实际性能。

综上，为缓解多信道多速率无线Mesh网络的性能异常问题，应联合路由度量与信道分配，在路由度量过程中充分考虑网络中的节点到网关的开销情况，反映网络的路由状况，并在路由度量的基础上，通过为不同大小的速率链路分配不同的信道，避免高速率与低速率链路进行竞争，减轻性能异常现象影响，提升网络整体性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效解决多速率网络性能异常问题，实现链路速率分离，提高网络吞吐量的多速率无线Mesh网络路由度量与信道分配联合方法。

为解决上述技术问题，本发明的多速率无线Mesh网络路由度量与信道分配联合方法的步骤如下：