[发明专利]Underlay认知无线Mesh网络信道分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络技术领域，具体涉及一种Underlay认知无线Mesh网络信道分配方法。

背景技术

应用认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术的无线Mesh网络(wirelessmesh networks，WMN，无线网状网络)，即认知无线Mesh网络(CWMN/CogMesh)，无缝结合了CR和WMN二者的优势，不仅以Mesh组网技术，实现蜂窝移动、WLAN、WiMAX、WiFi和WPAN等多种异构无线网络的融合与统一，而且通过结点的感知、理解和自适应无线电资源(如频谱、时间、空间和功率)，有效地提高频谱利用率和网络吞吐量，从而为多媒体用户提供灵活的宽带无线网络连接。

认知无线电频谱共享技术方案之一的Overlay(覆盖)技术关注的重点是频谱空穴，如果网络授权用户和认知结点之间可能的干扰较大易获取全网知识时，采用Overlay技术能够有效的利用频谱资源。通信如果是在频域或时域正交的离散信道中进行，某一时刻只有一个信号可以占用给定频带的环境。如果授权用户和认知结点间缺乏有效的合作，认知用户获得的网络知识不完全的情况下，Underlay技术，或者是带干扰避免的Underlay技术更能提高频谱利用率。动态频谱扩展技术，如直接序列扩频(DSSS)、自适应功率控制技术或FCC(美国联邦通讯委员会)提出的干扰温度方法等使授权用户和认知结点的信号在空间、时间和频率上共存成为可能。通过建立授权用户网络和认知用户网络相互干扰的概率模型，在不需要采用合作方式的情况下，对授权用户网络提供保护，使得两种频谱策略不同的网络可同时共享稀有的频谱资源。

多信道网络环境中，如果结点仅使用一个接口，为避免同一路径或邻近路径上相邻跳的干扰，结点之间需要具备精确同步，快速切换信道的能力，需要修改MAC(介质访问控制)层协议来实现结点之间的协调通信。如果结点有多个接口且每个接口分配不同的信道，则可以减少协调通信带来的开销。考虑到信道分配和路由之间的循环归属性关系，一般说来，路由策略和信道分配策略是集成在一起的。SSCH协议中结点依据算法产生信道调度表，且可以依据通信需求自己改变信道跳变序列，结点接口在很短的时隙上以单个数据包为单位进行信道的切换，结点之间需要精确同步，而频繁的信道切换会导致较大的开销。当前对一种多信道WMN架构—Hyacinth结构，提出集中式的信道分配算法，在假设流量负载已知的情况下，根据信道分配和路由的相互关系，多次迭代计算直到每条虚拟链路上分配的带宽满足预期负载的需求。根据HWMN结构，提出动态分布式路由选择和信道分配的DRCA算法，DRCA算法首先构建生成树，然后根据流量负载的变化运行信道分配算法平衡网络负载，从而提高网络的整体吞吐性能。但是上述两种信道分配都假设信道是静态的，无法直接应用于动态信道的CWMN(CognitiveWireless Mesh Network，认知无线Mesh网络)网络中。因此当前需要一种全新的技术方案解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Underlay认知无线Mesh网络信道分配方法，解决了动态信道的CWMN网络中如何通过信道分配来提高频谱利用率的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种Underlay认知无线Mesh网络信道分配方法，包括：

网络侧进行初始化，根据网络结点动态变化的可用信道集合和传输功率构建网络结点之间的路由；

所述网络侧构建网络结点之间的路由后，在建立后的路由中对网络结点的相邻结点和该相邻结点的接口进行绑定，并依据信道集合的动态特性从可用信道集合中选择负载轻的信道与该相邻结点的接口进行绑定，完成信道分配。

进一步地，上述方法还可包括，所述网络侧根据网络结点动态变化的可用信道集合和传输功率构建网络结点之间的路由，是指：

所述网络侧依据频谱环境的变化动态更新，通过在路由通告消息中携带网络结点的地理位置信息、数据接口传输距离和可用信道集合来适应认知无线网状网络CWMN的动态频谱环境，构建网络结点之间的路由。

进一步地，上述方法还可包括，所述网络侧是通过专门的控制接口构建和维护网络结点之间的路由。

进一步地，上述方法还可包括，所述网络侧在构建网络结点之间的路由的步骤中，还包括所述网络侧根据跳数、期望传输时间、加权累积、链路容量或满足容量需求的概率路由度量的参数进行路由设计的步骤。

进一步地，上述方法还可包括，所述网络侧在建立后的路由中对网络结点的相邻结点和该相邻结点的接口进行绑定，是指：