[发明专利]用于多信道固定无线网络的信道分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信道分配方法，属于无线通信和信息传播技术领域。。

背景技术

多信道技术利用多个正交的物理信道，使得多条链路可以同时通信，显著提高了网络吞吐量、降低了传输延迟。

以得到广泛应用的IEEE 802.11系列协议为例，IEEE 802.11b标准工作在2.4GHz频段，将85.3MHz的频带划分为14个可供选择的物理信道，每个相邻信道间的间隔为5MHz。IEEE 802.11a标准在5GHz频段划分了12个可供选择的物理信道，其中8个信道位于在5.15GHz～5.35GHz，4个信道位于5.725GHz～5.825GHz。虽然协议中规定了多个信道可用，但实际的系统一般工作在单信道，网络中所有节点共用一个信道。为了利用多个已划分的频谱资源，需要设计用于多信道网络环境的信道分配方法，使得网络可以工作在多信道方式。

按这些协议的规划虽然可以采用多信道进行通信，但在协议中并没有提出采用何种方法解决网络如何分配多个信道资源问题。目前的多信道接入方法主要有两类，一类采用专门的控制信道，一类无控制信道。采用专门控制信道的多信道接入方法可以分为两类，第一类方法每个节点需要配备两个以上的无线网卡，其中一个网卡工作于控制信道用于交换控制信息，其余可以在多个数据信道间切换用于传送数据和应答，如S.-L.Wu提出的DCA协议，详细内容参见文章“A New Multi-Channel MAC Protocol with On-Demand ChannelAssignment for Multi-Hop Ad Hoc Networks”，此类方法会降低信道利用率，并增加成本；第二类方法采用时间同步，网络中节点可以有一个或多个网卡，在特定时隙将网卡工作在控制信道上，同其它节点协商预约信道，然后在下一个时隙在预约的信道上传输数据，如Jungmin So等提出的MMAC协议，详细内容参加文章“Multi-Channel MAC for Ad Hoc Networks：Handling Multi-ChannelHidden Terminals Using A Single Transceiver”。无控制信道的接入方法一般采用全网同步的方法，发送节点可以预知接收节点所在信道，如Hoi-Sheung So等提出的McMAC协议，详细内容参加文章“McMAC：A Parallel RendezvousMulti-Channel MAC Protocol”。采用同步的方法，由于需要整个网络节点同步，因此实现比较困难。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种用于多信道固定无线网络的信道分配方法，该方法可以根据网络的拓扑结构，在各个节点间分配信道，增加网络的容量。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种用于多信道固定无线网络的信道分配方法，包括如下步骤：

(a)多信道固定无线网络中各节点根据网络结构获得网络拓扑图并初始化，将已分配信道点集以及未分配信道点集设为空集；

(b)根据步骤(a)中的网络拓扑图得到单信道情况下的网络冲突图以及该网络冲突图中各点的度(点的度指的是与该点相连的边的条数)；

(c)从步骤(b)中的网络冲突图中选取一个点；

(d)判断步骤(c)选取的点是否存在可分配信道，如果存在可分配信道，从可分配信道集合中任意选择一个信道分配给该点，然后将该点添加入已分配信道点集；如果不存在可分配信道，则在未分配信道点集中添加该点；

(e)在网络冲突图中去掉步骤(d)所述的点及其相连边，得到当前网络冲突图；

(f)判断当前网络冲突图是否为空图，如果是空图，信道分配结束，否则转至步骤(c)。

所述步骤(b)中的网络冲突图通过如下方式得到：网络冲突图中的点与网络拓扑图中的链路(边)相对应，网络冲突图中两点间的连线表示两条链路(边)间存在冲突关系，首先将网络拓扑图中的链路(边)转换为冲突图中对应的点，然后将有冲突关系的点用连线连接，最后得到的图为网络冲突图。

所述步骤(c)中从网络冲突图中选取一个点的方法如下：首先从网络冲突图中选择一个最大团(团为图的点集，该集合的特点在于集合中任意两个点相连，即任意两点间有边连接。最大团为图中包含点最多的团。)，如果网络冲突图存在多个最大团，则从多个最大团中任意选择一个；然后从该最大团中选取度最小的点，如果度最小的点有多个，则从多个度最小的点中任意选择一个点。