[发明专利]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。尤其随着节点密度的增加将加剧节点间的竞争和发送分组之间的冲突，同时大量的节点退避降低了信道利用率并导致吞吐量的迅速下降。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，节点可用不同的信道并行发送与接收数据，相邻链路可以同时传输，而不发生冲突。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。 

目前研究者在多信道分配算法方面开展了大量的研究工作，取得了很多的研究成果。根据多信道分配算法对节点接口卡数目要求的不同，可以将多信道分配算法分为单接口多信道分配算法和多接口多信道分配算法两类。 

1、在单接口多信道分配算法中，节点问需要一定的信道协商机制，目前主要有两种信道协商方式：1)接口卡周期性的回到公共信道交换协商信息，并声明下一个周期内自己使用的信道，MMAC协议是该类算法的典型代表，该协议将时间划分为“Beacon intervals”，在每个Beacon intervals的开始处定义了一段持续时间称为“ATIM窗口”，各节点在该时间段中都将自己的接口卡切换到预先定义的公共信道上进行信道协商，在ATIM窗口结束后，各节点将信道切换到协商好的信道进行数据的发送和接收。2)各节点使用一个“众所周知”的信道切换序列动态的切换信道，其典型代表是SSCH算法，其中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、在多接口多信道分配算法中，根据接口卡切换策略的不同，将算法分为三类：1)静态分配方案。在该类方案中，接口卡所绑定的信道在较长的时间内保持不变，如C-Hyacinth算法，C-Hyacinth给出了一个集中式求解信道分配和路由策略的通用算法框架，该算法需要预先获得网络的物理拓扑结构、各节点的接口卡数目和节点间的流量记录文件，使用循环迭代、逐步求精的方法求解节点间的信道分配和路由路径，并提出了一种基于贪心策略的信道分配算法；2)动态分配方案。在该类方案中，用于发送和接收数据的接口卡所使用的信道动态变化，如DCA协议，DCA(Dynamic Channel Allocation)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)混合式 分配方案。在该类方案中，节点的一部分接口卡所绑定的信道保持不变，其余接口卡绑定的信道根据传输需求动态变化，如PCAM算法，该算法使用三个接口卡进行数据传输，一个用于接收数据，一个用于发送数据，第三个用于节点间的控制信息传递，该算法不需要严格的时钟同步机制，不需要预知网络流量记录文件，能够较好适应网络流量的变化情况，但是该方法不能够充分利用各网络接口卡。 

发明内容

技术问题：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)对于一个具有c个可用信道和l条链路的多信道无线网络，根据该网络的拓扑图得到网络冲突图G； 

(2)根据步骤(1)中得到的网络冲突图G，得到上述网络的冲突矩阵A； 

(3)依据步骤(2)中得到的冲突矩阵A得到链路分配矩阵B，将该多信道无线网络的l条链路分配到c个信道上； 

其中，l、c为自然数。 

所述步骤(1)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(1)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(2)中，网络冲突矩阵A＝[a_ij]_l×l中各元素的计算规则如下：