[发明专利]频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法

权利要求书

1.频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，基于频段分配与路由之间的相互耦合关系，采用链接优化的方法解决资源分配问题，基于信号干扰、频段数量以及射频数量的一系列网络约束建立完整的网络模型，定义拥塞控制因子，将拥塞控制因子同时作为频段分配和路由的评估参数，兼顾网络吞吐量与结点公平性，设计基于选择传播方法的求解方法,以较快的收敛速度得出近似最优的频段分配和路由方案，实现网络在降低干扰和负载均衡方面的最优化，提升整体网络吞吐量；

通过如下具体步骤实现对所有结点的频段与功率分配以及路由的优化：

第一步：所有的路由结点将自身的位置信息、可用频段集和路由需求数据通过独立的控制频段传送至中央控制结点；

第二步：在汇集全网的拓扑信息与路由需求后，中央控制结点执行基于拥塞控制因子的资源分配与路由优化方法,得出当前网络状态下各结点的最优频段与功率分配方案以及针对全部路由需求的最优路径；

第三步：中央控制结点通过公共控制频段将方法执行结果发送给所有的路由结点,每个路由结点按照分配的频段和功率以及确定的最优路径进行路由进行数据传输；

干扰模型：假定V中的任意两结点i和j，i代表数据发送端，j代表数据接收端，之间存在数据链路e_ij，定义结点i的发射功率为P_q，其中q代表功率等级，满足q∈Q_N时，结点j的接收功率为：

其中β为路径损耗因子，设噪声功率为P_N，接收功率的临界值为成功建立连接时，接收结点的噪比门限必须满足推出使用功率等级q传输的发送结点的最大传输半径：

传输功率、传输距离及路径损耗指数三个变量影响结点间的干扰，假设结点传输功率为P_q时产生的干扰距离D_I为传输距离R_q的η(η≥1)倍，即：

D_I＝η·R_q        式3

得到干扰模型。

2.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，无线Mesh拥塞控制网络模型：采用混合网络结构且仅考虑路由结点，在X×Y的信号覆盖范围内随机部署V＝{i|1≤i≤N}个无线路由结点，以集合C_N＝{1，2,…,C}来表示全网所有可用的正交频段，采用集中式方法任意取其中一条频段作为控制频段被全部结点共享，网络中每个无线路由结点具有的射频接口数量都相同，接口数以U_N表示，如果用C_i表示任意无线路由结点i的可用正交频段集，它总是满足C_i∈C，划分出Q个离散的功率等级方便进行功率控制，Q_N＝{1，2,…,Q}，与频段一同被分配给各个结点或者链路，假设无线路由结点的集合用V表示，网络数据链路的集合用E表示，E_ij∈E，用有向图G(V，E)描述刚建立无线Mesh网络模型。

3.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，频段分配模型：定义链路频段分配向量表示链路e_ij是否被分配频段c进行数据传输,当链路被分配频段c时，否则规定同一时刻任意数据链路只能被分配不超过一个通信频段，控制在无线Mesh网络中因链路多并发传输造成信号干扰和数据包无序传输，频段分配向量表示为：

定义结点频段分配变量为表示结点i是否被分配频段c,即表示结点i对链路e_ij或者e_ji采用频段c进行传输,表示结点i的正向发送链路和反向接收链路均不采用频段c进行数据传输，结点信分配变量表示为：

结点i被分配的频段总数可以用结点频段分配变量表示,即而每个结点能被分配的总频段数受该结点的射频接口数的限制，所以应满足：

N为部署的结点数量。