一種無線網絡的信道分配方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信道分配技術領域，特別是涉及一種無線網絡信道的分配方法及系統。
【背景技術】
[0002]目前，無線網狀網(WMN)是一種由Mesh路由器和Mesh終端設備以無線鏈路形式連接的靜態無線網絡，Mesh路由器通過無線互聯構成骨干網絡，將Mesh客戶端與網關通過多跳連接起來，為客戶端提供Internet服務，被認為Internet的無線版本。WMN網絡部署簡單、成本低廉，但是隨著無線網絡用戶及業務量的急劇增加，用戶對帶寬的要求也隨之成比例增長，如何提高網絡容量是無線Mesh網絡發展的一個關鍵問題。
[0003]傳統的無線Mesh網絡信道研究做得比較多的是單信道MAC協議，其設計難點主要集中在解決隱藏終端和暴露終端問題，大多數的協議都采用RTS/CTS分組的預約機制來解決該問題。但是，采用單信道的一個共同問題就是移動節點數的增加將加劇節點間的競爭和分組發送的沖突，這會導致信道利用率降低，網絡性能急劇下降。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明提供了一種無線網絡信道的分配方法及系統，以解決現有技術中節點數增加加劇節點間的競爭和分組發送的沖突，導致信道利用率降低和網絡性能急劇下降的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種無線網絡信道的分配方法，源節點為第I級節點，得到所述源節點至目的節點的信道分配信息的節點為第N節點，N>1，該方法包括:
[0006]所述第I級節點確定自己的信道使用情況和路由請求，將所述第I級節點的信道使用情況和路由請求打包成第I路由數據包，并將所述路由數據包發送至第2級節點；
[0007]所述第i+2級節點利用所述第i+Ι級節點的信道使用情況更新自己的信道使用情況，利用更新后的信道使用情況和所述路由請求，得到所述第I級節點至所述第i+2級節點的信道分配信息；將所述更新后的信道使用情況和所述路由請求打包成第i+2路由數據包，并將所述第i+2路由數據包發送至第i+3級節點；其中，i = O, I, 2,……，N-2 ;
[0008]循環上述步驟，直至所述第N節點得到所述源節點至所述目的節點的信道分配信息。
[0009]上述方法中，優選的，在所述第N節點得到所述源節點至所述目的節點的信道分配信息之后，還包括:
[0010]所述第N節點按照得到的所述第I級節點至所述第N級節點的信道分配信息，將得到的所述源節點至所述目的節點的信道分配信息發送至所述源節點。
[0011]上述方法中，優選的，所述第I級節點將所述路由數據包發送至第2級節點，所述第2級節點為所述第I級節點的預設干擾范圍內的節點；
[0012]所述第i+2級節點將所述第i+2路由數據包發送至第i+3級節點，第i+3級節點為所述第i+2級節點的預設干擾范圍內的節點。
[0013]上述方法中，優選的，所述第I級節點通過查找自己的信道信息表來確定自己的信道使用情況。
[0014]本發明提供了一種無線網絡信道的分配系統，源節點為第I級節點，得到所述源節點至目的節點的信道分配信息的節點為第N節點，N>1，該系統包括:
[0015]所述第I級節點，用于確定自己的信道使用情況和路由請求，將所述第I級節點的信道使用情況和路由請求打包成第I路由數據包，并將所述路由數據包發送至第2級節點；其中，所述路由請求包括所述源節點的地址和所述目的節點的地址；
[0016]所述第i+2級節點，用于利用所述第i+Ι級節點的信道使用情況更新自己的信道使用情況，利用更新后的信道使用情況和所述路由請求，得到所述第I級節點至所述第i+2級節點的信道分配信息；將所述更新后的信道使用情況和所述路由請求打包成第i+2路由數據包，并將所述第i+2路由數據包發送至第i+3級節點；其中，i = 0，1，2，……，N-2 ;循環上述步驟，直至所述第N節點得到所述源節點至所述目的節點的信道分配信息。
[0017]上述系統中，優選的，所述第N節點還用于在得到所述源節點至所述目的節點的信道分配信息之后，按照得到的所述第I級節點至所述第N級節點的信道分配信息，將得到的所述源節點至所述目的節點的信道分配信息發送至所述源節點。
[0018]上述系統中，優選的，所述第2級節點為所述第I級節點的預設干擾范圍內的節占.V，
[0019]第i+3級節點為所述第i+2級節點的預設干擾范圍內的節點。
[0020]上述系統中，優選的，所述第I級節點具體用于通過查找自己的信道信息表來確定自己的信道使用情況。
[0021]以上本發明提供的一種無線網絡信道的分配方法及系統，首先，將源節點為第I級節點，得到所述源節點至目的節點的信道分配信息的節點為第N節點(N>1)，然后，利用了跨層設計的思想，在現有技術中各節點之間進行互相通信的數據只有網絡層路由協議中的路由請求的基礎上，發送方節點加入了自己的MAC層的信道使用情況，接收方節點根據發送方節點的信道使用情況更新自己的信道使用情況，這樣每個節點能夠根據當前網絡的容量進行路由，進而合理地分配信道，直至第N節點得到源節點至目的節點的信道分配信息。以此，本發明有效解決了現有技術中節點數增加加劇節點間的競爭和分組發送的沖突，導致信道利用率降低和網絡性能急劇下降的問題。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明實施例提供的一種無線網絡信道的分配方法的流程圖；
[0024]圖2為本發明實施例提供的基于圖1的流程圖；
[0025]圖3為本發明實施例提供的一種路由發起階段的示意圖；
[0026]圖4為本發明實施例提供的一種路由回應階段的示意圖；
[0027]圖5為本發明實施例提供的一種無線網絡信道的分配系統的結構框圖示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]本發明的核心是提供一種無線網絡信道的分配方法及系統，以解決現有技術中節點數增加加劇節點間的競爭和分組發送的沖突，導致信道利用率降低和網絡性能急劇下降的問題。
[0030]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0031]參考圖1，圖1示出了本發明實施例提供的一種無線網絡信道的分配方法的流程圖，源節點為第I級節點，得到源節點至目的節點的信道分配信息的節點為第N節點，N>1，該方法具體可以包括如下步驟:
[0032]步驟S101、第I級節點確定自己的信道使用情況和路由請求，將第I級節點的信道使用情況和路由請求打包成第I路由數據包，并將路由數據包發送至第2級節點；
[0033]本發明中，為了避免干擾，每個節點只需要和自身信號干擾內的節點交換信息，SP第2級節點為第I級節點的預設干擾范圍內的節點；第i+3級節點為第i+2級節點的預設干擾范圍內的節點。
[0034]步驟S102、第i+2級節點利用第i+Ι級節點的信道使用情況更新自己的信道使用情況，利用更新后的信道使用情況和路由請求，得到第I級節點至第i+2級節點的信道分配信息；將更新后的信道使用情況和路由請求打包成第i+2路由數據包，并將第i+2路由數據包發送至第i+3級節點；
[0035]其中，i = 0，1,2,……，N-2 ;在圖1的步驟SlOl中，i = 0，之后的以此循環，直至第N節點得到源節點至目的節點的信道分配信息，即步驟S10N-1。
[0036]步驟SlON^ N級節點利用第N-1級節點的信道使用情況更新自己的信道使用情況，利用更新后的信道使用情況和路由請求，得到第I級節點至第N級節點的信道分配信息，即得到源節點至目的節點的信道分配信息。
[0037]進一步地，在第N節點得到源節點至目的節點的信道分配信息之后，第N節點按照得到的第I級節點至第N級節點的信道分配信息，將得到的源節點至目的節點的信道分配信息發送至源節點。
[0038]本發明主要考慮無線網絡信號傳輸介質的特殊性，提出一種無線網絡信道的分配方法，即一種基于動態規劃的信道分配策略。在此信道分配策略中，參考圖2，節點在進行路由的同時考慮攜帶的MAC層信息，根據此節點及周圍節點的信道分配情況來決定下一條節點及與下一跳節點使用的信道，并采用遞推的方式分配此節點到網絡中的其他各節點間質量盡量好的鏈路。分配信道時考慮到可能會有必須經過的節點被占用的情況，此策略使用等待時間為依據與定義的等待隊列相結合來選擇當前最優鏈路。
[0039]基于上述本發明實施例所公開的技術方案，本實施例中，基于實際應用進行舉例說明，具體地，若節點A(源節點)要與節點B(目的節點)進