[发明专利]基于着色理论的无线Mesh网络资源调度方法

说明书

本发明公开了一种基于着色理论的无线Mesh网络资源调度方法，该方法通过改进无线通信标准IEEE802.16的网格Mesh帧结构，在改进的帧结构基础上调度时隙资源，利用着色理论提高时隙资源的复用率。本发明的优点是：重新设计帧结构，根据Node ID调度时隙资源保证了节点发送业务数据的最低需求，而在此基础上提出的基于着色理论的时隙资源分配方案进一步满足了节点发送大量业务的需求以及提高了整个网络的时隙利用率，在一定程度上缓解了网络拥塞。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及无线通信技术领域中的一种基于着色理论的无线网格Mesh网络资源调度方法。本发明可用于无线Mesh网络资源调度，提高时隙资源利用率。

背景技术

无线Mesh网络从Ad hoc网络分化而来，并且融合部分无线局域网技术，逐渐成为一种广受关注的无线接入网络，它具有快速部署、自组织、易维护的特点。无线Mesh网络和ad hoc网络相比具有较弱移动性，特别是路由器节点，一般是固定不动的。在承载的业务类型上两者有着明显的区别，无线Mesh网络的业务主要是接入外网的业务，而ad hoc网络主要是节点之间的业务。由于无线Mesh网络的上述优点，其已被认为是解决“最后一公里”无线接入的关键技术。基于IEEE 802.16d标准的无线Mesh网络MAC层资源调度设计方案，在一定程度上解决了无线宽带资源的共享问题，其中MAC层的调度机制分为两类不同的形式：集中式调度机制和分布式调度机制，该标准中无论是集中式调度机制还是分布式调度机制都没有提出具体的调度算法，更没有提出对时隙资源的复用的算法，所以当节点数目增多或者业务量多的情况下就会出现拥塞、时延、丢包率增加的情况，网络性能会急剧下降。

北京交通大学在其申请的专利文件“一种集中式时隙调度方法和系统”(公开号102158966B，申请号201110046697.2，申请日2011-02-25)中公开了一种集中式时隙调度方法，该方法首先构建MBS调度树，并通过发送MSH-CSCF消息沿调度树广播调度树信息；MSS通过向MBS发送MSH-CSCH请求消息请求发送数据的时隙；MBS依据接收的MSH-CSCH请求消息对各个MSS进行时隙授权和时隙分配，并通过发送MSH-CSCH授权消息将时隙分配结果通知调度树中的各个MSS；MSS根据接收到的MSH-CSCF消息和MSH-CSCH授权消息获取发送数据的时隙。该方法存在的不足之处是，集中式调度因为其过于依赖网格Mesh网络基站BS节点，在基站出现故障时，整个网络就会陷入瘫痪状态。

重庆邮电大学在其申请的专利文件文献“支持多跳资源预留的IEEE802.16Mesh网络资源预留方法”(公开号101808371A，申请号201010136379.0，申请日2010-03-30)中公开了一种基于IEEE802.16的Mesh网络的协同分布式调度资源预留方法。该方法首先在Mesh网络路径上的各节点在接收到上游节点的数据时隙请求消息后，在回复授权消息的同时向下游节点发送请求消息，为本次业务预留数据时隙。该方法存在的不足之处是，没有提出对时隙资源的复用，不能高效利用时隙资源，大业务量下容易导致网络拥塞。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于着色理论的无线Mesh网络资源调度方法，该调度方法不仅能够保证节点发送业务的需求，也提高了时隙资源的复用率，在一定程度上解决了网络拥塞问题。

本发明实现上述目的的具体思路是，通过对无线通信标准IEEE802.16的网格Mesh网络的帧结构进行改进，在改进的帧结构的基础上提出根据节点Node ID对时隙资源的调度，应用着色理论提高时隙资源的复用率。

本发明实现上述目的的具体步骤如下：

(1)优化无线通信标准IEEE802.16的网格Mesh帧结构：

去掉无线通信标准IEEE802.16的网格Mesh帧结构中控制子帧部分的调度子帧部分，得到一个超帧中包括一个网络控制子帧和至少一个数据子帧的帧结构；