[发明专利]一种用于多信道无线网络的链路分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信和信息传播技术，尤其涉及一种用于多信道无线网络的链路分配方法。

背景技术

单信道无线网络中存在的一个主要问题就是多个节点同时传输时，彼此间的干扰带来的容量降低的问题。针对该问题，可以采用多信道无线网络。在多信道无线网络中，节点可以通过无线网络接口卡工作在不同的信道上，使得链路可以同时进行数据包的传输。由于节点可用的无线网络接口卡以及可分配的信道数目受限，因此存在如何将链路分配到不同的信道，以降低网络干扰、增加网络容量的问题。

目前节点将链路分配到不同的信道主要有以下几种方法：

1、节点按一定的规律在不同的信道间切换：如SSCH(Slotted Seeded Channel Hopping)协议，每个节点可配备一个无线网卡，将时间划分为多个时隙，每个时隙按照已设定的信道序列进行切换，采用该方法，网络中各个节点需要知道其相邻节点的信道跳变序列，与其通信时，将网卡工作在对应信道；

2、节点采用专门的控制信道，通过控制信道协商各个链路传输数据包所采用的信道：如DCA(Dynamic Channel Allocation)协议，该协议将信道分为控制信道和数据信道，节点配备多个无线网卡，一个网卡工作于控制信道用于交换控制信息协商信道，其余可以在多个数据信道间切换用于链路传送数据包和应答包；

3、从最优化网络某项性能指标(如网络容量、公平性等)的角度考虑，利用线性规划或者非线性规划的方法，为链路分配对应的无线网卡以及信道：如Mansoor Alicherry等人提出的方法，以最大化无线Mesh网络客户端网络容量为目标建模，在线性规划基础上，进行信道分配。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于多信道无线网络的链路分配方法，将多信道无线网络的链路分配到各信道，使得网络中的链路可以工作在不同的信道上。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于多信道无线网络的链路分配方法，包括如下步骤：

(1)根据多信道无线网络可用的信道数目m，将该无线网络划分为与可用信道数目相同的m个子网；

(2)根据上述多信道无线网络的拓扑图获得网络冲突图G；

(3)根据步骤(2)中获得的网络冲突图G，得到上述网络的最大独立集序列I，最大独立集序列I内的最大独立集的数目为n；

(4)将步骤(3)中得到的最大独立集序列I分配到步骤(1)中划分的各个子网；

其中，m、n为自然数。

所述步骤(1)中，可用的信道与划分得到的子网一一对应。

所述步骤(2)中，网络冲突图G通过以下方式得到：

在多信道无线网络拓扑图中的节点用顶点表示，链路用边表示；在网络冲突图G中，多信道无线网络拓扑图中的链路用顶点表示，如果在单信道下，两条链路间存在冲突关系，则相应顶点间会存在一条边。所述步骤(2)中，只需要将多信道网络拓扑图中的边转换为网络冲突图G中的顶点，然后将有冲突关系的顶点用边连接，就可以得到网络冲突图G。

所述步骤(3)具体包括如下步骤：

(3.1)初始化，设最大独立集序列I为空集，计数值i＝0，其中i为自然数；

(3.2)根据网络冲突图G，获得该网络冲突图G的最大独立集，将该最大独立集添加到最大独立集序列I，记为I_i；

(3.3)从网络冲突图G中去掉步骤(3.2)中获得的最大独立集I_i中所包含的顶点以及与这些顶点的相连边，得到新的网络冲突图G；

(3.4)判断步骤(3.3)中得到的网络冲突图G是否为空图，如果判断结果为否，则i＝i+1，返回步骤(3.2)；

(3.5)如果步骤(3.4)的判断结果为是，停止计算，n＝i+1，得到最大独立集序列I。

在步骤3中，如果网络冲突图G中同时存在多个最大独立集，则取独立集中所有顶点度数之和最小的最大独立集作为该网络冲突图G对应的最大独立集；如果同时存在多个顶点度数之和相等的最大独立集，则从中任意选择一个作为最大独立集。这里一个顶点的度数指的是与这个顶点相连的边的数目。

所述步骤(4)中，首先比较m和n的大小，若m≥n，则从m个子网中任意选出n个子网，将n个最大独立集任意分配到选出的n个子网上，且每个子网内有且仅有一个最大独立集；若m＜n，则将n个最大独立集合并成m个集，然后将合并后的m个集任意分配到m子网上，且每个子网内有且仅有一个集。