[发明专利]无线Mesh网络多播部分重叠信道分配方法

摘要

本发明涉及一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配方法，该方法如下通过获取网络的拓扑信息及多播接收端列表得到网络拓扑图，构建对应的多播加权冲突图；根据多播加权冲突图与网络拓扑图的映射关系，得到网络拓扑图中各链路的权重；计算各未被覆盖的多播接收端到网关的各路径的路径代价，从中选择最小代价路径并为相关链路分配信道；更新未被覆盖的多播接收端列表及网络拓扑图中各链路的权重；重复上述步骤，直到所有多播接收端均包含到多播树中，多播树构建及信道分配完毕。本发明能够依据节点间的欧式距离及其信道间隔准确判断节点之间的干扰关系，在进行信道分配时充分利用无线广播优势，从而最小化网络的带宽消耗和干扰。

主权项

一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配方法，其特征在于包括下述步骤：1)获取网络的拓扑信息、多播接收端列表，得到原始网络拓扑图；2)初始化已分配信道的链路列表及未被覆盖的多播接收端列表；3)根据步骤1)中的原始网络拓扑图及多播接收端列表，构建对应的多播加权冲突图；多播加权冲突图构建方法如下：(1)根据节点距离网关的跳数距离把原始网络拓扑图中的节点分成不同等级，取消同一等级内各节点之间的边，得到改进的网络拓扑图；这里网关节点定义为1级节点，其他节点等级依次递增，离网关节点跳数距离越远的节点等级越高；(2)将改进的网络拓扑图中起始于同一个节点的所有链路构成的链路集合作为多播加权冲突图中的一个顶点；(3)按照下述方法确定多播加权冲突图中任意一对顶点之间是否有边及对应的边权重，得到最终的多播加权冲突图：a)设多播加权冲突图中的任意两个顶点为Si和Sj，其对应于改进的网络拓扑图中的链路集合Ei和Ej，定义顶点Si和Sj彼此互不干扰所需的最小信道间隔为τmin并初始化为0；b)计算集合Ei中的任意一条链路a和集合Ej中的任意一条链路b之间的欧式距离d(a,b)，d(a,b)定义为链路a的任意一个端点与链路b的任意一个端点之间的欧式距离的最小值；c)将d(a,b)与共信道干扰范围R″(0)进行比较，如果d(a,b)≤R″(0)，则转入下一步骤d)；否则转入步骤f)；d)将d(a,b)与对应于不同信道间隔τ的干扰范围R″(τ)进行比较，当满足R″(τ)≤d(a,b)<R″(τ‑1)条件时，链路a与链路b彼此互不干扰所需的最小信道间隔τab＝τ；e)当τab>τmin条件成立时，更新τmin为τab；f)判断是否遍历了Ej中的所有链路，若是则转入下一步骤g)，否则转入步骤b)；g)判断是否遍历了Ei中的所有链路，若是则转入下一步骤h)，否则转入步骤b)；h)根据τmin的值进行判断，若τmin＝0，则多播加权冲突图中顶点Si和Sj之间没有边；否则，多播加权冲突图中顶点Si和Sj之间有边，边上的权重为τmin；4)通过步骤3)中构建出的多播加权冲突图与改进的网络拓扑图的映射，得到改进的网络拓扑图中各链路上的权重；改进的网络拓扑图中各链路上的权重为多播加权冲突图中与对应于该链路的顶点相连的边上的权重之和；5)利用公式(1)计算从各未被覆盖的多播接收端到网关的各条路径P的路径代价Pcost；Pcost=Σe∈PWenP---(1)]]>其中e为路径P上的链路，We为网络拓扑图中链路e上的权重，并不是将路径P上所有链路的权重简单加和，两条链路彼此互不干扰所需的最小信道间隔不能重复计算，应在所有链路权重加和基础上减去重复计算的部分；nP为在路径P上及在路径P上的节点的传输范围内的所有尚未被多播树所覆盖的多播接收端总数；6)选择路径代价最小的路径，并将相关链路添加到多播树中；这里的相关链路包括两类：一类是该路径上的链路，另一类是该路径上的节点与未被覆盖的多播接收端之间的链路；7)为所有相关链路分配信道；8)更新未被覆盖的多播接收端列表，判断该列表是否为空，若不为空，则转入下一步骤9)，否则转入步骤10)；9)更新改进的网络拓扑图中各链路上的权重，已经分配了信道的链路的权重更新为0，其余链路的权重保持不变，然后转入步骤5)；10)多播树构建及对应的信道分配完成。