[发明专利]多网关无线Mesh网络干扰与负载感知路由选择方法

摘要

本发明涉及一种多网关无线Mesh网络干扰与负载感知路由选择方法，该方法如下建立多网关网络模型，获取网络拓扑信息并依此为网络节点分配不同的权值；通过网络拓扑信息及无线链路的衰落特性，推导网络中链路信号与干扰噪声比SINR的分布特性，进而计算链路的中断概率和中断速率；获取Mesh路由器节点缓存包数量，并计算网关节点容量占比；针对客户端业务和Internet业务设计具有保序性的路由度量，并对AODV路由协议进行修改；在有客户端业务和Internet业务请求时，网络依据路由协议中的路由度量为不同业务选路。本发明考虑了网络干扰因素和负载分布信息，能够有效降低网络干扰，实现网络负载均衡，提高网络吞吐量。

主权项

一种多网关无线Mesh网络干扰与负载感知路由选择方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)建立多网关网络模型，获取网络拓扑信息，根据网络节点到网关的最小距离，为多网关无线Mesh网络中的网络节点分配不同的权值；节点j的权值Rankj由式(1)给出：式中：GW表示网关集合；dist(j,GW)表示网络节点j与网关集合中所有网关节点之间欧氏距离的最小值；Rh表示节点的载波感知范围；V表示路由器节点集合；ω1、ω2和ω3分别表示不同节点的权值，其中ω1>ω2>ω3，表示离网关越近的节点被赋予的权值越大；步骤2)根据式(2)、式(3)分别计算网络中任一通信链路(u,v)的中断概率Pout(u,v)和任一节点j所在通信链路的中断速率Cout(j)：Pout(u,v)=1-Πw∈η(v)((Pt(u)·μuγth·τ(w)·Pt(w)·μw+Pt(u)·μu)·exp(-N0·γthPt(u)·μu))---(2)]]>Cout(j)＝(1‑Pout(u,v))·B·log2(1+γth)   (3)式中：η(v)表示节点v的干扰节点集合，该集合定义为节点v感知到网络中对其造成干扰的节点集合；w表示干扰节点集合中的干扰节点；Pt(u)表示通信节点u的发送功率；μu表示通信链路(u,v)信道功率增益hu(v)的均值；γth为通信链路(u,v)接收端正确译码的SINR门限值；τ(w)表示节点w的分组产生率；Pt(w)表示干扰节点w的发送功率；μw表示各干扰节点与通信链路接收端的信道功率增益hw(v)的均值；N0表示噪声功率；B是正交信道的信道带宽；步骤3)根据式(4)计算任一网关节点k的容量占比Rak：Rak=Qlength(k)Gqlen---(4)]]>式中：Qlength(k)表示网关节点k在有路由请求时的缓存队列长度；Gqlen表示网关最大队列长度；步骤4)根据式(5)、式(6)分别计算节点j针对客户端业务的具有保序性的路由度量Metric(p)和针对Internet业务到网关节点k的具有保序性的路由度量Metric(p,k)，并依此对AODV协议进行修改，在AODV路由协议处理路由请求和路由应答时依据该路由度量更新路由表；Metric(p)=Σj∈SQlength(j)·RankjCout(j)---(5)]]>式中：p表示源端到目的端的路由路径；S表示路径p上的节点集合；Qlength(j)表示节点j在有路由请求时的缓存队列长度；Rankj表示节点j的权值；Cout(j)表示节点j所在通信链路的中断速率；Metric(pk)=Σj∈SQlength(j)·RankjCout(j)+Rak·LgwRgw---(6)]]>式中：(pk)表示源端到网关节点k的路由路径；S表示路径pk上的节点集合；Qlength(j)、Rankj、Cout(j)含义与式(5)相同；Rak表示网关节点k的容量占比；Lgw表示固定的数据包大小；Rgw表示与网关节点相连的链路数据速率；步骤5)在有客户端业务或Internet业务请求时，网络依据路由协议中的路由度量为不同业务选路；针对客户端业务，源端向目的节点发起路由请求，目的节点将最优路径信息返回至源端；最优路径为源端与目的节点之间所有路径中链路路由度量之和最小的路径；针对Internet业务，源端向网络中每个网关分别发送路由请求，每个网关将到该网关的最优路径信息返回至源端，在源端进行比较，选择到最优网关的最优路径；最优路径为源端与各网关之间所有路径中链路路由度量之和最小的路径。