[发明专利]一种列车无线网络信道分配方法

说明书

本发明公开了一种列车无线网络信道分配方法，适用于列车车厢内基于IEEE 802.11ac协议的多AP(Access Point,无线接入点)串联的多跳WiFi系统，合理地进行各AP工作信道的分配，以实现最大程度地降低各AP工作信道(频点)之间的同频和邻频干扰，最大化系统吞吐量。同时，本发明还包括列车车厢WiFi系统各设备的部署方案，即在列车中央部署网关节点和车地无线通信设备，用于列车和地面基站之间的通信。每节车厢内部部署1～2个AP，用于承载车内多用户的接入需求。车厢之间利用无线中继进行无线连接，车厢内AP和车厢无线中继之间采用有线连接。这样为每列车部署单一网关可降低列车WiFi系统的部署成本，同时，车厢间无线中继的引入便于列车的自动编组，不需对现有旧型列车进行改造。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，所述无线网络，除基于IEEE 802.11ac的WiFi和列车WiFi特殊场景之外，也适用于基于802.11协议的无线异构网络、无线传感网络、无线个域网络的频点部署。

背景技术

随着移动终端种类和业务量的飞速提升，高吞吐量的无线通信网络成为亟待解决的问题。虽然现有的3G和4G移动网络已经可以极大地满足用户需求，但是在常用交通工具上，传统蜂窝网用户的用户体验会随着场景的特殊性极大地降低。为此，目前公交车和高速铁路上均开始逐步引进易部署、低成本的WiFi系统作为传统蜂窝网接入的业务卸载或补充技术。目前，铁路客运是人口流动的主要运输方式，旅客无线接入业务较多为实时性较低、吞吐量需求较高的视频和音频等流媒体业务，合理部署列车车载WiFi系统就成为满足旅客业务需求、提高铁路客运的竞争力的一种手段。

目前，为了降低密集型WiFi网络中不同终端间的无线电干扰水平，并提高无线通信网络的整体吞吐性能，国内外学者提出了很多WiFi系统的信道分配方案，其中一部分方案采用静态信道分配方法，即各AP激活后固定工作在事先设定的信道。不同的静态信道分配方法有各自的局限性，例如，有些只适用于小型WiFi网络不适用于密集型WiFi网络，而另一些静态分配所选择的工作信道间隔没有加以限制，存在信道间隔太小、干扰较高的缺点。另一方面，对于不同的通信场景和业务需求，没有考虑发送功率和信道带宽对系统性能的影响。

现有的方案中有根据实时无线传输信道状态信息[1]、业务排队状态[2]、接收信号信噪比、接收信号强度指示(RSSI)等信息[3]，实时地调整AP的发送功率或工作信道。这类动态信道分配方案需要AP和终端站点(Station,STA)之间频繁地进行信令交互；除此之外，需要频繁地调整发送功率和切换工作信道，这些都会导致用户接入不稳定和业务中断系等问题。

通过对现有专利及相关技术的检索发现，现有的多AP WiFi系统的频点分配方法包括：

(1)文献[4]提出了一种基于802.11b协议的家庭网络(如图1)的信道选择方法，在房间3中放置一个路由器，通过有线方式连接房间1/2/4中的多个AP，再由AP向STA提供无线接入。

文献中根据信道间相关系数因子(CRC)和信道上接收到的干扰信号功率来计算干扰功率，并选择总干扰最小的信道作为新激活AP的工作信道。计算给定信道上的干扰功率等于所有信道上可识别的所有AP的干扰信号功率加和，即：

其中：

P_{n_INT}代表给定信道n干扰信号功率；

x代表信道号；

M_x信道x上能识别出的AP的数量；

P_kx代表信道x上可识别的AP_k的干扰信号功率；

CRC_z代表其他信道上干扰信号功率与目标信道目标信号功率的相关系数；

Z代表信道间隔，Z＝n-x。