[发明专利]负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配系统及方法

权利要求书

1.一种负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配系统，其特征在于包括：链路信道分配次序确定模块：

设网络中所有网络流的集合为T，需要分配信道的链路集合为L；利用式（1）计算链路l∈L上的负载load_l；

loadl=Σt∈Tpt×Itl---(1)]]>

其中t表示网络流中任意一条流，t∈T；p_t表示流t的流量；I_tl为二进制变量，当流t经过链路l时，I_tl=1，否则I_tl=0；

根据链路集合L中各链路上的负载进行降序排列，确定链路的信道分配次序，链路的负载越重则信道分配的次序越靠前；对于负载相同的多个链路，信道分配次序随机选取；

信道分配模块：

首先，为链路集合L中负载最重的链路之一分配信道1，并将该链路添加到已分配信道的链路集合L₁中；然后按照链路信道分配次序依次为链路集合L中其他链路选取信道；在此过程中，对于其中任一链路i，取链路i与L中所有已经分配信道的链路之间的无干扰可选信道集合的交集；若所述交集为空，则不为链路i分配信道；否则选择无干扰可选信道集合的交集中信道号最小的信道分配给链路i，并将链路i添加到已分配信道的链路集合L₁中；信道分配第一轮遍历结束后未分配信道的链路集合为L¹=L-L₁；

其次，为链路集合L¹中负载最重的链路之一分配信道1，并将该链路添加到已分配信道的链路集合L₂中；然后按照链路信道分配次序依次为链路集合L¹中其他链路选取信道；在此过程中，对于其中链路p，取链路p与L¹中所有已经分配信道的链路之间的无干扰可选信道集合的交集；若所述交集为空，则不为链路p分配信道；否则选择无干扰可选信道集合的交集中信道号最小的信道分配给链路p，并将链路p添加到已分配信道的链路集合L₂中，信道分配第二轮遍历结束后未分配信道的链路集合为L²=L¹-L₂；

重复上述过程，进行信道分配的第三轮、第四轮遍历，依此类推，直到集合L中的所有链路均被分配信道，最终形成的已分配信道链路集合为L₁,L₂,…,L_n；

在信道分配过程中，对于链路集合L中任一链路i，其与L中已经分配信道的任一链路j之间的无干扰可选信道集合U如下：

其中c_j为链路j使用的信道号；τ为链路i的无干扰可选信道与c_j的最小信道号间隔，τ根据式（3）、式（4）确定；

τ≥5d(i,j)=0R′×Itr(τ)<d(i,j)≤R′×Itr(τ-1)d(i,j)≠0---(3)]]>

Itr(τ)=k∫-∞+∞PSD(f)×PSD(f-5×τ)df∫-∞+∞PSD(f)2df---(4)]]>

其中d(i,j)为链路i和j之间的欧式距离；R′表示同信道下的干扰范围；Itr(τ)表示当链路所使用的信道之间的信道号间隔为τ时的干扰范围缩减比；PSD（f）表示功率谱密度函数；k为双径传播模型中的路径损耗因子，取值为2～4；

链路调度模块：将数据传输时间划分成n个调度时隙，按照L₁→L_n的顺序每个时隙调度一个链路集合，在每个调度时隙内对相应的链路集合中所有链路的数据流进行传输，最终实现网络中各链路数据的传输。

2.一种负载感知无线Mesh网络部分重叠信道分配方法，其特征在于包括下述步骤：

1）链路信道分配次序确定：

设网络中所有网络流的集合为T，需要分配信道的链路集合为L；利用式（1）计算链路l∈L上的负载load_l；

loadl=Σt∈Tpt×Itl---(1)]]>

其中t表示网络流中任意一条流，t∈T；p_t表示流t的流量；I_tl为二进制变量，当流t经过链路l时，I_tl=1，否则I_tl=0；

根据链路集合L中各链路上的负载进行降序排列，确定链路的信道分配次序，链路的负载越重则信道分配的次序越靠前；对于负载相同的多个链路，信道分配次序随机选取；

2）信道分配：

首先，为链路集合L中负载最重的链路之一分配信道1，并将该链路添加到已分配信道的链路集合L₁中；然后按照链路信道分配次序依次为链路集合L中其他链路选取信道；在此过程中，对于其中任一链路i，取链路i与L中所有已经分配信道的链路之间的无干扰可选信道集合的交集；若所述交集为空，则不为链路i分配信道；否则选择无干扰可选信道集合的交集中信道号最小的信道分配给链路i，并将链路i添加到已分配信道的链路集合L₁中；信道分配第一轮遍历结束后未分配信道的链路集合为L¹=L-L₁；

其次，为链路集合L¹中负载最重的链路之一分配信道1，并将该链路添加到已分配信道的链路集合L₂中；然后按照链路信道分配次序依次为链路集合L¹中其他链路选取信道；在此过程中，对于其中链路p，取链路p与L¹中所有已经分配信道的链路之间的无干扰可选信道集合的交集；若所述交集为空，则不为链路p分配信道；否则选择无干扰可选信道集合的交集中信道号最小的信道分配给链路p，并将链路p添加到已分配信道的链路集合L₂中，信道分配第二轮遍历结束后未分配信道的链路集合为L²=L¹-L₂；

重复上述过程，进行信道分配的第三轮、第四轮遍历，依此类推，直到集合L中的所有链路均被分配信道，最终形成的已分配信道链路集合为L₁,L₂,…,L_n；

在信道分配过程中，对于链路集合L中任一链路i，其与L中已经分配信道的任一链路j之间的无干扰可选信道集合U如下：

其中c_j为链路j使用的信道号；τ为链路i的无干扰可选信道与c_j的最小信道号间隔，τ根据式（3）、式（4）确定；

τ≥5d(i,j)=0R′×Itr(τ)<d(i,j)≤R′×Itr(τ-1)d(i,j)≠0---(3)]]>

Itr(τ)=k∫-∞+∞PSD(f)×PSD(f-5×τ)df∫-∞+∞PSD(f)2df---(4)]]>

其中d(i,j)为链路i和j之间的欧式距离；R′表示同信道下的干扰范围；Itr(τ)表示当链路所使用的信道之间的信道号间隔为τ时的干扰范围缩减比；PSD（f）表示功率谱密度函数；k为双径传播模型中的路径损耗因子，取值为2～4；

3）链路调度：将数据传输时间划分成n个调度时隙，按照L₁→L_n的顺序每个时隙调度一个链路集合，在每个调度时隙内对相应的链路集合中所有链路的数据流进行传输，最终实现网络中各链路数据的传输。