[发明专利]频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法

说明书

本发明涉及一种频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，提出了一套能将频谱资源与不均等的链路需求这二者相匹配,并提升网络有效吞吐量的对网络负载敏感的频段分配方案，设计的一套完善的无线Mesh网络资源分配方案在制定频段分配策略的同时考虑路由方法，频段分配优化整个网络链路负载情况，同时路由方法对网络的负载情况相互协调，这样在频段分配和路径选择之间就形成了一个环形协作,通过一组初始路由需求作为输入来解决这一问题，将频段分配与功率控制以及路径选择这两个子问题通过嵌套执行来实现对问题的链接优化，频段分配与路由优化相互协调促进网络拥塞控制，是网络的自配置、自组织可靠性更好，网络拥有更大覆盖范围、更高传输速度和更高通信质量。

技术领域

本申请涉及一种频段分配与路由优化的网络拥塞控制方法，特别涉及一种频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，属于网络通讯拥塞处理技术领域。

背景技术

近年来，随着无线移动通信领域技术的快速发展，形成了几种应用于不同场景的无线接入网络。但在移动互联网的庞大宽带需求和多样的业务需求下，现有技术的几种网络作为无线接入网络都难以提供令人满意的解决方案。如传统的蜂窝通信系统，因为需要利用基站为用户提供接入服务，高昂的部署成本使它在适用范围上有很大的限制，目前只适合人口集中、需求旺盛的区域。而现在被广泛使用的无线局域网络覆盖范围十分有限，只适合为较小区域内的高密度流动性用户提供接入热点。

无线Mesh网络是新型无线接入网络，它采用多跳的传输方式，具有自组织自配置的特点。作为下一代网络的主要技术其优势主要体现在组网灵活、网络覆盖范围广、网络可靠性强、组网成本低等多个方面。一直以来资源管理都是无线Mesh网络中最受关注的问题。虽然引入多射频多频段能够有效地提高网络容量，但邻近结点间存在的同频干扰问题给多射频多频段无线Mesh网络的频段分配带来了不小的挑战。目前应用于无线Mesh网络中的路由方法大多借鉴了移动Ad hoc网络中的路由方法并加以改进，显现出诸多不适应性。

信道调度方法满足逻辑拓扑图的连接约束，能够减少每个邻域内干扰链路的总数。同时能够简化寻路操作。基于上述的这些典型的方法和架构，现有技术已经有许多种不同的改进和优化方法相继被提出，通常分为两类。其中集中式方案需要一个网络控制器，它收集网络的拓扑信息并调度信道。现有的信道调度方法还可以分为静态和动态两种，静态方法永久地为每个接口调度频道，而动态方法允许每个接口在短期内改变其信道，如逐个分组地变换或者在较长的时间段，如每隔几分钟,进行变换。与静态方法不同,动态信道调度需要复杂的协调机制，以确保发送和接收路由接口同时使用相同的信道。另外，随着无线Mesh网络中跨层设计的兴起，还有很多不同的MRMC-WMNs链接设计方案被提出来，包括链接信道调度和路由的设计，链接路由和接口调度的设计以及链接信道调度和拥塞控制的设计。

综上，现有技术的无线网络通讯拥塞控制方法仍然存在若干问题和缺陷，本申请需要解决的问题和关键技术难点包括：

(1)当前邻近结点间存在的同频干扰问题给多射频多频段无线Mesh网络的频段分配带来了巨大挑战，现有技术应用于无线Mesh网络中的路由方法大多借鉴了移动Ad hoc网络中的路由方法并加以改进，显现出诸多不适应性，都未考虑到频段分配与路由之间存在相互耦合的关系，缺少链接优化和一套集中式的频段分配与路由选择机制,现有技术一般采用启发式方法，网络拥塞处理算法复杂度太高，缺少基于信号干扰、频段数量以及射频数量一系列网络约束建立完整的网络模型，缺少定义拥塞控制因子，没有将拥塞控制因子同时作为频段分配和路由的评估参数，无法兼顾网络吞吐量与结点公平性，缺少基于选择传播方法的求解方法,无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，无法实现网络在降低干扰和负载均衡方面的最优化，整体网络的吞吐量较低，不能满足当前更大覆盖范围、更高传输速度和更高通信质量的无线网络接入需求。