[发明专利]一种认知无线Mesh网络中的最小花费组播路由方法

说明书

技术领域

本发明属于无线网络技术领域，涉及一种认知无线Mesh网络中QoS约束的最小花费组播路由及频谱分配方法。

背景技术

认知无线Mesh网络(cognitive wireless mesh network，CWMN)是结合了认知无线电的无线Mesh网络。无线Mesh网络作为下一代宽带接入系统，将认知无线电技术应用于无线Mesh网络中解决其频谱缺乏的问题具有潜在的优势。CWMN中，每个Mesh节点都使用CR技术，对于每个配备CR的Mesh节点，包括CR-Mesh路由器、CR-Mesh网关、CR-Mesh终端，它能够感知主系统中未使用的频谱，并动态地接入到这些可用的频谱。

本发明不考虑具体的频谱感知算法，主要针对CR-Mesh节点已经获得可用信道以及相关信息条件下的最小花费组播路由及频谱分配方法。

最小花费组播路由问题实际是构造一棵包含组播源点和组播目的节点的最小花费组播树(Minimum cost multicast tree，MCMT)。在有线网络中，MCMT的构造可看成是Steiner树问题。即，对于一个图G＝(V，E)，给定一个源点S和一组目的节点每条边有不同的权值{注：在本发明中，每条边的权值为1，其含义是通过该条边进行传输需要消耗的射频资源数}，问题是要在图G中构造一个包含源点S和目的节点集合X的连通子图，并且要使得该子图具有最小花费{注：最小花费指的是最小化消耗的射频资源数}，子图的花费即为连通子图中所有边的权值和。在无线网络中，MCMT的构造问题关注的是如何充分利用无线广播特性节约射频资源。当一个节点发送一个数据包给他的某个邻居的时候，由于广播特性的存在，该节点的所有邻居都能收到这个数据包。射频资源的消耗即为组播树的花费，无线网络中的MCMT问题即为最小化射频资源的消耗，射频资源的消耗数是由组播树中传输节点数，以及传输节点使用的射频数决定的。在CWMN中，由于PU占用授权信道的随机性，CR-Mesh节点感知的可用信道数存在异构，这将使得CWMN中的MCMT问题变得更加复杂。经查阅相关文献，未见有关针对CWMN中MCMT问题的报道。

因此，有必要设计一种认知无线Mesh网络中QoS约束的最小花费组播路由及频谱分配方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种认知无线Mesh网络中QoS约束的最小花费组播路由及频谱分配方法，该认知无线Mesh网络中QoS约束的最小花费组播路由及频谱分配方法能通过有效的构造组播树及频谱分配最小化组播树的花费，减少射频资源的使用。

发明的技术解决方案如下：

一种认知无线Mesh网络中的最小花费组播路由方法，包括以下步骤：

步骤1：将静止的CR-Mesh节点组成的认知无线Mesh网络建模为无向图G＝(V，E)；其中V表示CR-Mesh节点的集合，E表示连接两个能相互通信的CR-Mesh节点的无线链路的集合；

步骤2：构造满足QoS约束的导出子图G′＝(V′，E′)；其中V′和E′分别为导出子图G′的节点集合和无线链路集合；

步骤3：初始化新到达的无线组播业务ζ_p＝(S_p，D_p，C_p)；对应的组播树T_p为空树，并初始化导出子图的边权值；其中S_p表示组播源节点，D_p＝{r₁，r₂，...r_m}表示组播目的节点集合，C_p表示QoS约束；

步骤4：计算从源点到每个没有包含在组播树T_p中的目的节点满足QoS约束的路由路径的花费；

步骤5：找出满足QoS约束的具有最小花费的路由路径的目的节点，找出到达该目的节点包含的无线链路，为这些无线链路分配信道；