[发明专利]面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化方法

说明书

本发明公开了一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化方法，包括如下步骤，步骤一：进行网络全覆盖式的网关部署并生成转发树；步骤二：寻找所述转发树中各个链路的链路干扰范围，获得链路干扰集；步骤三：根据所述转发树，计算链路所承受负载流量；步骤四：根据链路的干扰集合和链路所承受负载流量，获得各个链路的冲突量，依据各个链路的冲突量，获得网络总链路冲突量；步骤五：建立网络总链路冲突量数学模型，采用差分进化算法从所述数学模型中得到网络总链路冲突量最小化的信道分配方式，具有减少链路干扰，提高网络吞吐量的优点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化方法。

背景技术

随着自然灾害的不断发生，世界范围内对应急通信网络展开深入研究。地震作为常见的自然灾害，发生后导致灾区的网络通信设备会受到不同程度的破坏，造成通信系统的瘫痪，这种破坏在短时间内无法恢复，普通通信设备不能满足此环境下的通信需求。因此，如何快速部署可靠、高效、稳定的应急通信网络，使外界及时联通灾区获得灾区实况并满足灾区爆发式增长的网络需求，对灾后救援工作起着重要作用。传统的应急通信网络如卫星通信、移动蜂窝技术，易受地形、气候、设备及部署成本等多方面的影响，无法很好地满足灾区环境下的网络性能需求。

无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)，作为新型的宽带无线网络架构，是一种自组织、自配置、高容量、高速率并支持多种网络接入类型的无线多跳传输网络，在灵活组网、提高网络覆盖率、增加网络容量、可扩展性以及投资成本低等方面具有较大优势，非常适用于灾后网络的组建与恢复。无线Mesh网络网状拓扑结构如图1所示，各网络节点之间以无线多跳相连，网络节点由Mesh路由器和Mesh终端两种类型组成，其中Mesh路由器包括两种功能的路由器，网关路由器(gateway,GW)和普通路由器(mesh router,MR)，Mesh路由器节点除了提供网关和中继功能之外，同时支持网络互联的路由功能。为提高网络容量以及增加网络的灵活性，每个节点配置多个射频端口，每个射频端口使用多个正交信道实现并行非干扰数据传输，分配相同信道的两个不同节点上的射频端口可形成通信链路。

对于整个无线Mesh网络架构，骨干网为接入终端层提供流量接入服务，其中网关节点起着关键作用，将数据从无线多跳网络中继到互联网，路由器所聚集的流量全部通过网关进行路由。因此，网关本身承受负载能力制约着整个网络的性能。针对灾后场景，网关部署须满足部署成本、用户全覆盖、网关负载均衡以及网络吞吐量性能等需求。为实现灾区全面救援工作，需实现网络节点的全覆盖；合理的信道分配能够减少网络链路中的干扰从而提高网络吞吐量，以满足灾区网络性能需求。

在WMN通信领域中有主要工作，大致分为三类，一是围绕WMN网关部署问题；二是WMN干扰估计为中心的多信道分配算法问题；最后则是多目标联合优化进行多信道分配以提高WMN整体性能的问题。

目前对无线Mesh网络中多信道分配算法中，主要以减少网络链路干扰提高网络吞吐量为目标，很少同时考虑网络网关部署问题。由于网络的复杂性，实际无线Mesh网络信道分配中，需要考虑网关的部署，网关的部署是否合理，决定着网络资源能不能得到充分利用，对解决网络吞吐能力问题至关重要，此外还需要考虑因信道分配产生的链路间的干扰问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化方法，具有减少链路干扰，提高网络吞吐量的优点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种面向应急通信的WMN网关部署与信道分配联合优化方法，包括如下步骤，

步骤一：进行网络全覆盖式的网关部署并生成转发树；

步骤二：寻找所述转发树中各个链路的链路干扰范围，获得链路干扰集；

步骤三：根据所述转发树，计算链路所承受负载流量；