一種信道分配方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡通信領域，尤其涉及一種信道分配方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WMN)是一種由Mesh路由器和Mesh終端設備以無線鏈路形式連接的靜態(tài)無線網(wǎng)絡，被認為Internet的無線版本。WMN大幅降低了網(wǎng)絡部署的復雜程度及高昂的成本。隨著無線網(wǎng)絡用戶及業(yè)務量的急劇增加，用戶對帶寬的要求也隨之成比例增長，如何提高網(wǎng)絡容量是無線Mesh網(wǎng)絡發(fā)展的一個關鍵問題。在Mesh網(wǎng)絡中使用多信道同時通信是解決這一問題有效的方法，并被納入到IEEE 802.11、IEEE 802.15和IEEE 802.16標準中。
[0003]現(xiàn)有的無線技術標準，如IEEE 802.llb/g，工作在2.4?2.4835GHz頻段，這些頻段被分為11個信道，但是這些信道在使用的過程中，不是所有的信道都能被同時使用，因為相鄰的信道因頻率相交會互相干擾。通常，信道1、信道6和信道11為正交信道，能夠用于同時通信而不相互干擾。IEEE 802.11a擴充了標準的物理層，規(guī)定該層使用5GHz的頻帶。該標準采用0FDM調(diào)制技術，提供了 12個非重疊的傳輸信道，它的傳輸速率范圍為6Mbps-54Mbps。不過，也正是因為802.11a使用的頻段較高，使其傳輸距離大打折扣，其無線AP的覆蓋范圍甚至不到802.llb/g的一半。以實際情況來說，假如一個使用了 802.lib標準的無線AP的覆蓋為80米，那么使用802.11a標準的無線AP就只能達到30米左右。另夕卜，由于設計復雜，基于802.11a標準的無線產(chǎn)品的成本要比基于802.lib的無線產(chǎn)品高的多。所以當前的無線Mesh網(wǎng)絡使用802.lib標準居多。那么只有合理有效的分配非常有限的信道資源，才能夠在很大程度上消除Mesh節(jié)點間的信號干擾，從而提高無線Mesh網(wǎng)絡的吞吐量，確保無線Mesh網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的可靠傳輸，降低丟包率，使無線Mesh網(wǎng)絡能夠實際應用到各個領域。
[0004]傳統(tǒng)的無線Mesh網(wǎng)絡信道研究得比較多的是單信道MAC協(xié)議，其設計難點主要集中在解決隱藏終端和暴露終端問題，大多數(shù)的協(xié)議都采用RTS/CTS分組的預約機制來解決該問題。采用單信道的一個共同問題就是移動節(jié)點數(shù)的增加將加劇節(jié)點間的競爭和分組發(fā)送的沖突，使得網(wǎng)絡性能隨之急劇下降，信道利用率降低。采用多接口多信道技術可以為網(wǎng)絡中的節(jié)點或鏈路分配不同信道，有效降低網(wǎng)絡干擾，提升網(wǎng)絡容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種信道分配方法和系統(tǒng)，能夠有效降低網(wǎng)絡干擾，提升網(wǎng)絡容量。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提出了一種信道分配方法，該方法包括:
[0007]需要通信的第一節(jié)點檢查自身保存的信道信息表；根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第一路由信息中，通過公共控制信道對第一路由信息進行本地廣播。
[0008]第二節(jié)點接收到所述第一路由信息后檢查自身保存的信道信息表，根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第二路由信息中，通過公共控制信道對所述第二路由信息進行本地廣播。
[0009]第三節(jié)點接收到第二路由信息后檢查自身保存的信道信息表，根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第三路由信息中，通過公共控制信道對所述第三路由信息進行本地廣播；直至路由信息到達目的節(jié)點。
[0010]其中，第一節(jié)點為源節(jié)點，第二節(jié)點為所述第一信道中第一節(jié)點的下一跳節(jié)點；第三節(jié)點為第二信道中第二節(jié)點的下一跳節(jié)點；第一節(jié)點、第二節(jié)點、第三節(jié)點和目的節(jié)點都包含在一個最小子網(wǎng)絡內(nèi)，最小子網(wǎng)絡是預先根據(jù)貪心算法將整個網(wǎng)絡進行劃分后獲得的多個能夠通信的最小網(wǎng)絡，每一個最小網(wǎng)絡作為一個最小子網(wǎng)絡。
[0011]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0012]通過公共控制信道對路由信息進行本地廣播后，以路由信息相對應的節(jié)點為中心，在預設的中心的干擾范圍內(nèi)的全部節(jié)點都能接收到路由信息，并根據(jù)接收到的路由信息確定自己是否為路由信息中所包含的下一跳節(jié)點，當確定自己不是下一跳節(jié)點時，在分配信道時，根據(jù)自身所保存的信道信息表選擇該路由信息中包含的信道以外的其他信道，并更新自身所保存的信道信息表。
[0013]優(yōu)選地，該方法還包括:在預設的中心的干擾范圍以外的節(jié)點監(jiān)聽到公共控制信道被使用時，采取規(guī)避算法等待公共控制信道被讓出。
[0014]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0015]處于通信中的每一跳節(jié)點接收到上一跳節(jié)點的路由信息時，根據(jù)自身的通道信息表獲得一個可以使用的信道后，計算通道的預約時間，并將預約時間記錄在節(jié)點相對應的路由信息中；并且選擇另一個可以使用的信道，計算另一個可以使用的通道的預約時間，并將另一個可以使用的通道的預約時間記錄在節(jié)點相對應的路由信息中；其中，另一個可以使用的通道是當前節(jié)點與下一跳節(jié)點的預約通道。
[0016]當通信結束時，每一跳節(jié)點釋放所選擇的通道的控制權，并再次更新自身所保存的信道信息表。
[0017]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0018]當通信中的每一跳節(jié)點根據(jù)自身所保存的信道信息表都能夠獲得可以使用的信道時，目的節(jié)點根據(jù)獲得可以使用的信道建立反向通道，向源節(jié)點發(fā)送反饋信息；其中，在反向通道上的每一跳節(jié)點依次將自身所保存的信道信息表的信息加入反饋信息中。
[0019]為了達到上述目的，本發(fā)明還提出了一種信道分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:第一處理模塊、第二處理模塊、第三處理模塊。
[0020]第一處理模塊，用于檢查自身保存的信道信息表；根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第一路由信息中，通過公共控制信道對第一路由信息進行本地廣播。
[0021]第二處理模塊，用于接收到第一路由信息后檢查自身保存的信道信息表，根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第二路由信息中，通過公共控制信道對第二路由信息進行本地廣播。
[0022]第三處理模塊，用于接收到第二路由信息后檢查自身保存的信道信息表，根據(jù)所述信道信息表中的數(shù)據(jù)選擇可以使用的信道，并更新自身的信道信息表；將更新后的信道信息表的信息加入第三路由信息中，通過公共控制信道對第三路由信息進行本地廣播。
[0023]其中，第一處理模塊包含在第一節(jié)點中，第二處理模塊包含在第二節(jié)點中，第三處理模塊包含在第三節(jié)點中。
[0024]優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括:確定模塊。
[0025]通過公共控制信道對路由信息進行本地廣播后，以路由信息相對應的節(jié)點為中心，在預設的中心的干擾范圍內(nèi)的全部節(jié)點都能接收到所述路由信息。
[0026]確定模塊，用于并根據(jù)接收到的路由信息確定自己是否為路由信息中所包含的下一跳節(jié)點，當確定自己不是下一跳節(jié)點時，在分配信道時，根據(jù)自身所保存的信道信息表選擇該路由信息中包含的信道以外的其他信道，并更新自身所保存的信道信息表。
[0027]優(yōu)選地，該系統(tǒng)還包括:等待模塊；等待模塊，用于在預設的中心的