[发明专利]一种无线Mesh网络中的分布式接入点关联方法

说明书

技术领域

无线Mesh网络接入技术领域。

背景技术

无线Mesh网络(Wireless Mesh Network，简称WMN)是一种网状的多跳 无线网络。图1中所示的即是无线Mesh网络的一个实例。当一个用户接入该 网络时，该用户可能同时位于多个接入点(Access Point，简称接入点)的覆 盖范围之内。于是需要某种关联算法将该用户关联到特定的接入点上。传统 的无线局域网(Wireless Lan，简称WLAN)中的接入点关联方法是基于IEEE  802.11标准所定义的接收信号强度(Received Signal Strength Indication，简 称RSSI)。这种关联方法没有考虑到接入同一接入点的用户之间的竞争造成 的信道接入延迟，以及无线Mesh网络的多跳特性。因此，有必要针对无线 Mesh网络提出一种新的接入点关联方法。

本发明所研究的无线Mesh网络一般具有如下特性：该网络由无线路由器 和用户组成。网络中每个无线路由器的接入点带有两根天线，分别用作和用 户的通信以及路由器间的相互通信。两类通信均采用IEEE 802.11b标准作为 MAC层协议。网络中的每个用户在得到传输机会时总有足够的包进行传输。

国内外现有一些无线局域网和无线Mesh网中接入点关联的研究工作。 ACM SIGCOMM IMC 05的论文“Facilitating Access Point Selection in IEEE  802.11 Wireless Networks”中定义了一种新的度量——潜在带宽(potential  bandwidth)，它表示了节点在关联到某个接入点后可能得到的带宽。该论文提 供了—种基于对由802.11 beacon帧造成的延迟的测量来计算潜在的上行和下 行带宽的方法。

该方法有如下不足之处：首先，该方法仅从潜在带宽的角度考虑接入点关 联问题，没有考虑负载均衡对于网络性能的影响。其次，该方法没有考虑无 线Mesh网络的多跳特性，并不适合于无线Mesh网络。

IEEE INFOCOM 2007的论文“Dynamic Cross-Layer Association in  802.11-based Mesh Networks”提出了一种考虑上下行信道情况的接入控制方 案，提出了一个新的接入点关联标准，考虑了信道情况和接入点负载，用户 可据此来选择最优化接入点。文中对其进行了扩展，又使用了跨层机制，考 虑了路由层信息，将回程路由服务质量信息提供给用户，这个信息能和上下 行信道情况结合起来。目的是支持最优的端到端通信并提供高的端到端吞吐 量。

该方法的缺点有如下几个：首先，该方法虽然具有动态性，但可能会导致 接入点切换的过快；其次，该方法对无线Mesh网络的多跳特性考虑的不够充 分，没有考虑到无线Mesh网络中流的分布均衡和热点链路上的拥塞避免。

发明内容

本发明的第一目的是提出一种用户接入无线Mesh网络时选择接入点的关 联算法，该算法应当能够提升网络吞吐量，保证用户在接入带宽分配上的公 平性，避免mesh骨干网上的拥塞。

本发明的第二目的是提出一种用户接入无线Mesh网络时的接入点关联方 法，该方法应当是分布式和可动态执行的。分布式是指不需要由全局的服务 器进行集中式的计算，而是将计算工作交由网络中的各个节点进行。这有助 于保证方案的可实施性。动态特性是指可以动态处理新接入网络的用户，使 得每一个接入网络的用户都能进行合理的接入点关联选择。

本发明的第三目的是提出一种无线Mesh网络中的信息收集方法，以支撑 上述接入点选择方法。该信息收集方法应当能够收集用户进行接入点关联计 算时所需的信息。

为实现上述第一目的，本发明提出了一种基于无线Mesh网络的负载均衡 和多跳特性，以用户的带宽满足率为基准的分布式的接入点关联算法。该算 法综合考虑了接入点的负载均衡和无线Mesh网络的多跳特性。

在负载均衡方面，该算法用接入点所连用户的带宽需求的满足程度衡量其 负载程度。尽量使得各个接入点的负载均衡，避免个别接入点负载过重从而 导致能提供的带宽，保证用户的带宽分配公平性。