專利名稱：用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network)中指配信道的方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雖然IEEE 802. 1 Ig在2. 4GHz頻帶中僅最多支持3個(gè)非重疊信道，但I(xiàn)EEE 802. Ila卻具有更多的資源視調(diào)節(jié)域而定，在5. 5GHz周圍的區(qū)域中可最多有12個(gè)正交信道。由于頻率的升高會(huì)使路徑損耗增加，戶外用途允許高達(dá)30dBm(分貝是以1毫瓦為基準(zhǔn)) 的傳輸功率。因此，IEEE 802. Ila為城市范圍內(nèi)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network ； WMN)提供極佳的基礎(chǔ)。如市場(chǎng)概況中所述，可采用三種不同的WMN部署概念，每一概念分別以下面的前一代技術(shù)為基礎(chǔ)單無線射頻WMN、雙無線射頻WMN、及多無線射頻WMN。單無線射頻WMN 每一網(wǎng)點(diǎn)(Mesh Point ；MP)與接入點(diǎn)(Access Point ；AP)僅配備有一個(gè)無線射頻。由于IEEE 802. 11媒體接入控制(Medium Access Control ;MAC)并未預(yù)見到多信道操作，并且在不久的將來預(yù)計(jì)也不會(huì)進(jìn)行此類操作，因此，單無線射頻WMN 的唯一選擇是僅使用一個(gè)頻率供與基本服務(wù)集(Basic Service Set ；BSS)中相關(guān)聯(lián)的站 (Station ；STA)的通信以及供網(wǎng)絡(luò)鏈路二者使用。因而，BSS與BSS之間、BSS與網(wǎng)絡(luò)鏈路之間以及各網(wǎng)絡(luò)鏈路之間均有干擾。該干擾是WMN性能的主要限制因素并導(dǎo)致基于IEEE 802. 11的WMN的效率差。雙無線射頻WMN 使用雙無線射頻PM/AP，可以有兩種優(yōu)化方法。第一種方法是， MP與AP可將一個(gè)無線射頻用于骨干網(wǎng)并且將另一個(gè)無線射頻用于BSS，這使得能夠使用不同的頻道將骨干網(wǎng)與BSS分開。因此，用戶控制的STA可不再干擾供應(yīng)商控制的網(wǎng)狀網(wǎng)， 這允許更可靠的操作。第二種方法是，MP/AP不再被迫對(duì)其BSS使用相同的頻道，這可降低 BSS之間的干擾。通常，雙無線射頻MP/AP配備有一個(gè)用于BSS的IEEE 802. Ilg無線射頻以及一個(gè)用于骨干網(wǎng)的IEEE 802. Ila無線射頻。BSS的頻率規(guī)劃是無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network ；WLAN)的標(biāo)準(zhǔn)操作的習(xí)知問題且因而不在本發(fā)明的范圍內(nèi)；不需要對(duì)網(wǎng)狀網(wǎng)進(jìn)行頻率規(guī)劃，這是因?yàn)楸仨毠埠嘁粋€(gè)頻道以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的連接性。因此，網(wǎng)絡(luò)鏈路彼此之間仍相互干擾，從而降低WMN的容量。多無線射頻WMN 只有在多無線射頻WMN中才能使用多信道操作的全部能力來增加網(wǎng)絡(luò)容量有一個(gè)無線射頻專門供BSS使用，而有r個(gè)無線射頻供骨干網(wǎng)使用，r大于或等于2。因此，可將多于一個(gè)頻率用于網(wǎng)狀網(wǎng)但卻不損失連接性，因而稱為多無線射頻多信道(Multi-Radio Multi-Channel ；MRMC)WMN。由于尺寸限制以及天線隔離，每個(gè)MP/AP的無線射頻的數(shù)目是有限的；通常，有兩個(gè)或三個(gè)無線射頻供網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)使用且有一個(gè)無線射頻供BSS使用。在IEEE 802. Ila中最多有12個(gè)頻道，因而在多無線射頻WMN中需要對(duì)頻率/無線射頻指配進(jìn)行規(guī)劃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種對(duì)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的信道進(jìn)行指配來進(jìn)行多無線射頻WMN中所需的頻率/無線射頻指配規(guī)劃的方法、裝置及系統(tǒng)。相應(yīng)地，本發(fā)明中提供的實(shí)施例通過一些技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的方法，該方法包括以下步驟通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的裝置，該裝置包括擴(kuò)展模塊，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；約簡模塊，用以根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；分配模塊，用以將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多于一個(gè)AP/MP，用以相互進(jìn)行通信并執(zhí)行由信道指配裝置所分配的信道指配；所述信道指配裝置，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。從以上的技術(shù)解決方案可以看出，將具有新信道的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，而不考慮可用信道的最大數(shù)目，并且隨后對(duì)該WMN的信道進(jìn)行合并，直到該WMN的信道數(shù)目減少至最大信道數(shù)目，因此最終被分配給該WMN的信道指配的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目。這樣，該用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的方法、裝置及系統(tǒng)所輸出的信道指配不僅可滿足最大信道數(shù)目的限制條件而且還使得WMN更有效。


我們將對(duì)在描述本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)時(shí)需要的圖進(jìn)行簡要介紹，以便更清楚地解釋這些實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)解決方案。顯而易見，以下所述圖僅用于對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員不進(jìn)行任何創(chuàng)造性努力便可進(jìn)一步從這些圖導(dǎo)出其他圖。圖1顯示一種根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在WMN中指配信道的方法的流程圖；圖2顯示一種根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例在WMN中指配信道的方法的流程圖；圖3a至圖池顯示根據(jù)該本發(fā)明第二實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)拆分實(shí)例的示意圖；圖如至圖4f顯示根據(jù)該本發(fā)明第二實(shí)施例的擴(kuò)展實(shí)例的示意圖；圖fe至圖k顯示根據(jù)該本發(fā)明第二實(shí)施例的合并實(shí)例的示意圖；圖6顯示一種根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例用于在WMN中指配信道的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7顯示一種根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例用于在WMN中指配信道的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖顯示在20個(gè)評(píng)價(jià)場(chǎng)景中的飽和吞吐量的結(jié)果視圖；圖8b顯示關(guān)于一個(gè)專用網(wǎng)狀網(wǎng)無線射頻及信道的20個(gè)評(píng)價(jià)場(chǎng)景中的飽和吞吐量的結(jié)果視圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照本發(fā)明實(shí)施例中的圖清楚而全面地對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)解決方案進(jìn)行說明。顯而易見，所進(jìn)行說明的實(shí)施例僅為一部分而非全部的本發(fā)明實(shí)施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員借助本發(fā)明的實(shí)施例而不用做出任何創(chuàng)造性努力便可想到的任何其他實(shí)施例應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在本發(fā)明第一實(shí)施例中以一種用于在WMN中指配信道的方法作為實(shí)例對(duì)技術(shù)解決方案進(jìn)行說明。根據(jù)圖1中所示的該本發(fā)明第一實(shí)施例，一種在WMN中指配信道的方法包括以下步驟在步驟101中，確定WMN的瓶頸節(jié)點(diǎn)。利用該WMN的狀態(tài)信息，例如該WMN的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、每一鏈路的流量及每一鏈路的速率，有許多方法可確定瓶頸節(jié)點(diǎn)。舉例而言，可將單跳地連接與外部網(wǎng)絡(luò)具有有線鏈路的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)確定為瓶頸節(jié)點(diǎn)。另一種確定瓶頸節(jié)點(diǎn)的方法是使用每一節(jié)點(diǎn)的占用率來評(píng)價(jià)瓶頸節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的占用率意指在同一信道中被其相鄰節(jié)點(diǎn)阻斷并向其相鄰節(jié)點(diǎn)傳送的時(shí)間的比例。當(dāng)信道具有滿負(fù)荷時(shí)，其占用率為1.0 ；當(dāng)信道的占用率大于1. 0時(shí)該信道具有過載負(fù)荷；否則如果該信道還剩有未被使用的負(fù)荷，則其占用率小于1.0。一個(gè)多無線射頻節(jié)點(diǎn)將有C個(gè)占用率，其中C表示該多無線射頻節(jié)點(diǎn)的信道數(shù)目。占用率大于ι. O的節(jié)點(diǎn)為該WMN的瓶頸節(jié)點(diǎn)。如果有多于一個(gè)節(jié)點(diǎn)或沒有節(jié)點(diǎn)具有大于1.0的占用率，則在任何信道中占用率最高的節(jié)點(diǎn)被確定為瓶頸節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的占用率可使用下式計(jì)算占用率=fracTx+fracBusy ；fracTx是該節(jié)點(diǎn)的所有輸出鏈路的負(fù)荷的總和，而fracBusy是所有相鄰節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷的總和；并且負(fù)荷=每一鏈路的預(yù)約流量/每一鏈路的所用當(dāng)前速率。使用該WMN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為輸入來確定該WMN的瓶頸節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括用于計(jì)算占用率所需的所有信息。最初，每一節(jié)點(diǎn)配備有一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)無線射頻及一個(gè)BSS 無線射頻；并且所有網(wǎng)狀網(wǎng)無線射頻均被調(diào)整至同一頻率，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以相互進(jìn)行通信。這代表典型的雙無線射頻WMN。在步驟102中，判斷該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目是否達(dá)到最大無線射頻數(shù)目。如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目沒有達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，則轉(zhuǎn)到步驟103 ；否則，如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，則轉(zhuǎn)到步驟105。在步驟101中確定了瓶頸節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)bn)后，假設(shè)信道Cb是瓶頸節(jié)點(diǎn)bn具有最高占用率的信道?，F(xiàn)在有兩種不同的可能選項(xiàng)或者，將新的無線射頻直接加至節(jié)點(diǎn)bn，增加節(jié)點(diǎn)bn的容量；或者，將該新的無線射頻加至鄰近的節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)bn的相鄰節(jié)點(diǎn))，通過將該節(jié)點(diǎn)的某些鏈路轉(zhuǎn)移到新的信道中來降低對(duì)節(jié)點(diǎn)bn的干擾。如果節(jié)點(diǎn)bn所具有的無線射頻少于最大數(shù)目的無線射頻，則選擇該第一選項(xiàng)，這是因?yàn)樵撨x項(xiàng)對(duì)節(jié)點(diǎn)bn的占用率具有最大的影響；并且在步驟103中將該新的無線射頻直接加至節(jié)點(diǎn)bn。如果節(jié)點(diǎn)bn的無線射頻數(shù)目達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，則意味著節(jié)點(diǎn)bn具有最大無線射頻并且不可能擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)bn ；則選擇該第二選項(xiàng)，并且在節(jié)點(diǎn)bn的附近搜尋候選節(jié)點(diǎn)。在通過搜尋確定該候選節(jié)點(diǎn)后，將該新的無線射頻加至該候選節(jié)點(diǎn)。通過將新的信道指配給該候選節(jié)點(diǎn)的該新無線射頻，將該候選節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換到該新的信道，隨后轉(zhuǎn)到步驟101。對(duì)候選節(jié)點(diǎn)的該搜尋要求候選節(jié)點(diǎn)在信道Cb上具有流量并且在節(jié)點(diǎn)bn的接收范圍內(nèi)；因此，將無線射頻加至該候選節(jié)點(diǎn)上對(duì)節(jié)點(diǎn)bn的占用率具有影響。此外，該候選節(jié)點(diǎn)具有比所允許限值少的無線射頻，這意指該候選節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于其最大無線射頻數(shù)目。如果存在多于一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)，可選擇具有最高累積預(yù)約流量的一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)來增加新的無線射頻；如果不存在候選節(jié)點(diǎn)，則不可能降低節(jié)點(diǎn)bn的占用率并且因而搜尋停止。當(dāng)該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目達(dá)到最大無線射頻數(shù)目并且不存在候選節(jié)點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟105。通常，當(dāng)存在多于一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)時(shí)，可選擇這些候選節(jié)點(diǎn)中的任一者來增加新的無線射頻。在步驟103中，如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目未達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，則將新的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)。在步驟101之前，該WMN中包括該瓶頸節(jié)點(diǎn)及該候選節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)中的任一者一直至少將一個(gè)無線射頻用于骨干網(wǎng)；并且某些節(jié)點(diǎn)可至少使用兩個(gè)無線射頻，一個(gè)無線射頻供BSS使用并且一個(gè)無線射頻供骨干網(wǎng)使用。在多無線射頻WMN中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有至少兩個(gè)無線射頻供骨干網(wǎng)使用。最大無線射頻數(shù)目限制了節(jié)點(diǎn)可使用的可用無線射頻。當(dāng)增加新的無線射頻時(shí)，該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該候選節(jié)點(diǎn)可將未使用過的無線射頻用于骨干網(wǎng)。通過使用新的無線射頻將新的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該候選節(jié)點(diǎn)，例如在步驟103中。在步驟104中，通過將新的信道指配給該瓶頸節(jié)點(diǎn)的該新的無線射頻，將該瓶頸節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換到該新的信道，并隨后轉(zhuǎn)到步驟101。在該瓶頸節(jié)點(diǎn)開始使用新的無線射頻后，新的信道被指配給該瓶頸節(jié)點(diǎn)的該新的無線射頻。選擇該瓶頸節(jié)點(diǎn)的某些鏈路并將它們切換至該新的信道。這樣，將該瓶頸節(jié)點(diǎn)的鏈路部分地切換至該新的信道。在步驟105中，根據(jù)每一信道的占用率合并該WMN的信道，直到該WMN的信道數(shù)目減少至該最大信道數(shù)目。由于在信道指配期間不考慮可用信道的受限數(shù)目，因而從第一階段(步驟101至步驟104)得出的配置對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)而言將具有比服務(wù)區(qū)中最大信道數(shù)目要多的信道。 因此，通過合并信道來減少WMN的信道數(shù)目。在合并信道時(shí)大部分的容量提高及連接性得到保持。在對(duì)每一節(jié)點(diǎn)在每一信道上的占用率進(jìn)行計(jì)算后，確定兩個(gè)占用率最低的信道 (Cl及c2)；信道占用率被測(cè)量為任何節(jié)點(diǎn)在該信道上的最大占用率。找出這兩個(gè)占用率最低的信道cl及c2后，將cl與c2合并，舉例而言，將來自cl的所有鏈路均重新指配給c2， 使信道數(shù)目減少一個(gè)。隨后，如果該WMN的信道數(shù)目大于最大信道數(shù)目，則確定另外兩個(gè)占用率最低的信道并進(jìn)行合并；重復(fù)進(jìn)行該確定及合并來減少該WMN的信道數(shù)目，直到該WMN 的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目。在步驟106中，將該信道指配分配給該WMN。
將新的無線射頻加至節(jié)點(diǎn)(該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該候選節(jié)點(diǎn))可增大該瓶頸節(jié)點(diǎn)的容量；這通過將新的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或加至與該瓶頸節(jié)點(diǎn)直接相鄰的節(jié)點(diǎn)中來進(jìn)行，此可降低對(duì)該瓶頸節(jié)點(diǎn)的干擾。對(duì)于每一所增加的無線射頻，指配新的信道并將所選的鏈路切換到該新的信道，從而降低該瓶頸節(jié)點(diǎn)的占用率。該方法的第一階段(步驟101至步驟104)僅涉及新無線射頻的該增加；如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)及所有的其相鄰節(jié)點(diǎn)均已達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，則該第一階段停止。在該第一階段中，不考慮對(duì)信道數(shù)目的限制。因此，該第一階段的有效輸出是使用比可用信道多的信道的信道指配。因此，該方法的第二階段(步驟10 通過重復(fù)地合并兩個(gè)使用率最低的信道來減少信道數(shù)目。在該第二階段，將該WMN的信道數(shù)目減少至等于或小于最大信道數(shù)目；并且隨后，將信道數(shù)目等于或小于最大信道數(shù)目的信道指配分配給該WMN以配置該網(wǎng)絡(luò)。該第一實(shí)施例描述一種用于在WMN中指配信道的方法。該方法對(duì)于多無線射頻 WMN中需要的頻率/無線射頻指配規(guī)劃提供技術(shù)解決方案。并且，將具有新信道的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，而不考慮可用信道的最大數(shù)目，并且隨后對(duì)該WMN的信道進(jìn)行合并，直到該WMN的信道數(shù)目減少至最大信道數(shù)目，因此最終被分配給該 WMN的信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目。該第一實(shí)施例中所述的該方法所輸出的信道指配不僅可滿足最大信道數(shù)目的限制條件而且還使得WMN更有效。在本發(fā)明第二實(shí)施例中以一種用于在WMN中指配信道的方法作為實(shí)例對(duì)技術(shù)解決方案進(jìn)行說明。根據(jù)圖2中所示的該本發(fā)明第二實(shí)施例，該信道指配方法包括以下步驟在步驟201中，確定該WMN的瓶頸節(jié)點(diǎn)，并擴(kuò)展信道。該信道擴(kuò)展是該信道指配方法中的首個(gè)重要部分。通過忽視可用正交信道的數(shù)目的限制并且僅考慮每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大無線射頻數(shù)目(由開銷及/或執(zhí)行限值給出)，該信道擴(kuò)展對(duì)雙無線射頻WMN進(jìn)行擴(kuò)充，直到不能再增加無線射頻為止。在步驟201中，該信道擴(kuò)展可包括幾個(gè)步驟來將幾個(gè)新的無線射頻加至不同的節(jié)點(diǎn)中。網(wǎng)絡(luò)拆分是MRMC WMN信道擴(kuò)展期間的基本操作。網(wǎng)絡(luò)拆分允許將再一個(gè)新的無線射頻加至給定節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)i)中并且將節(jié)點(diǎn)P的鏈路切換至在新的信道上的該新的無線射頻，而不需要該網(wǎng)絡(luò)中的任何其他新的無線射頻。作為網(wǎng)絡(luò)拆分的輸入，其需要節(jié)點(diǎn)i、與節(jié)點(diǎn)i相連的鏈路集合L = {(i，j) I j e N}以及新的信道。節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的所有鏈路均包含在L中，其中節(jié)點(diǎn)j可為網(wǎng)絡(luò)N中的任何節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)拆分期間，首先，將節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)q之間的鏈路(Li)從L中取出，并將其切換至該新的信道。其次，將節(jié)點(diǎn)q的與Ll 在同一信道上的鏈路切換至該新的信道。接著，對(duì)于節(jié)點(diǎn)q的除節(jié)點(diǎn)i以外的相鄰節(jié)點(diǎn)，將除節(jié)點(diǎn)i以外的相鄰節(jié)點(diǎn)的所有與Ll在同一信道上的鏈路切換至該新的信道；并且隨后是該相鄰節(jié)點(diǎn)的除節(jié)點(diǎn)q以外的相鄰節(jié)點(diǎn)等等。這樣，節(jié)點(diǎn)i將該網(wǎng)絡(luò)拆分成兩個(gè)分隔開的層，一個(gè)層具有舊的信道而另一層具有該新的信道。視節(jié)點(diǎn)i的連接性而定，可將大部分的該網(wǎng)絡(luò)移至具有該新信道的層。此外，在網(wǎng)絡(luò)拆分期間，一開始可將多于一個(gè)鏈路，例如節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的Ll及節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)m之間的L2，從L中取出，并且隨后與Ll類似地對(duì) L2進(jìn)行處理，以便將該網(wǎng)絡(luò)拆分成兩個(gè)分隔開的層，其中一個(gè)層具有Ll及L2網(wǎng)絡(luò)拆分可保留網(wǎng)絡(luò)的連接性如果網(wǎng)絡(luò)在拆分之前是相連的，該網(wǎng)絡(luò)在增加一個(gè)新的信道并進(jìn)行拆分后仍是相連的。網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)層，舊信道上的層與該新信道上的層是相連的，并且這兩個(gè)層通過節(jié)點(diǎn)i的該新無線射頻相連。
圖3a至圖3h顯示網(wǎng)絡(luò)拆分實(shí)例。在圖3b至圖3h中，實(shí)線是舊的信道而虛線是新的信道。圖3a顯示具有節(jié)點(diǎn)i (黑節(jié)點(diǎn))及其他6個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，在這些節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拆分。3a中的實(shí)例網(wǎng)絡(luò)有7種可能的拆分4種拆分中節(jié)點(diǎn)i的一個(gè)鏈路在新的信道處， 3種拆分中節(jié)點(diǎn)i的兩個(gè)鏈路在新的信道處。圖北至圖3e顯示節(jié)點(diǎn)i的一個(gè)鏈路在新的信道處的4種拆分，而圖3f至圖池顯示節(jié)點(diǎn)i的兩個(gè)鏈路在新的信道處的3種拆分。此外，在圖北至圖池所示的拆分中，實(shí)線可用作新的信道并且虛線可用作舊的信道。圖北至圖3h顯示可對(duì)圖加中所示網(wǎng)絡(luò)的黑節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)i)進(jìn)行的可能拆分。由于節(jié)點(diǎn)i具有4個(gè)鏈路，這些鏈路中的每一者均可單獨(dú)切換至新的信道；另外，可對(duì)2個(gè)鏈路的組合進(jìn)行切換。因而，對(duì)于具有k個(gè)鏈路的節(jié)點(diǎn)，共有2k_i-l個(gè)不同的可能的拆分。在為了覆蓋目的而部署的WMN中，k很少超過5 因而，所有拆分的總數(shù)為15。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拆分操作，圖如至圖4f顯示具有幾個(gè)連續(xù)的信道拆分步驟的拆分實(shí)例。 對(duì)于該拆分實(shí)例，假定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的無線射頻的最大數(shù)目是三個(gè)，兩個(gè)無線射頻供網(wǎng)狀網(wǎng)使用，一個(gè)無線射頻供BSS使用。在圖如至4f中，不同類型的線對(duì)應(yīng)于不同的信道，靠近節(jié)點(diǎn)的數(shù)目表示該節(jié)點(diǎn)供網(wǎng)狀網(wǎng)使用的無線射頻的數(shù)目。最大無線射頻數(shù)目被假定為有兩個(gè)無線射頻供網(wǎng)狀網(wǎng)使用。由于節(jié)點(diǎn)可能不具有供BSS使用的無線射頻，因而在圖如至圖4f 中不考慮供BSS使用的無線射頻。圖如顯示該網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從圖如中所示網(wǎng)絡(luò)開始，將黑節(jié)點(diǎn)被識(shí)別為瓶頸節(jié)點(diǎn)，并且該網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)均使用相同的信道(信道1)供骨干網(wǎng)使用，此處，在圖 4a中節(jié)點(diǎn)a(圖如中的黑節(jié)點(diǎn))為瓶頸節(jié)點(diǎn)；因此，在節(jié)點(diǎn)a處進(jìn)行拆分。對(duì)于四個(gè)鏈路， 節(jié)點(diǎn)a可有七種不同的拆分其中僅一個(gè)鏈路及所掛接子樹切換的四種拆分；或其中兩個(gè)鏈路同時(shí)地切換的三種拆分。由于節(jié)點(diǎn)a具有七種不同的拆分，因而計(jì)算節(jié)點(diǎn)a在七種不同拆分下的占用率。通過對(duì)瓶頸節(jié)點(diǎn)在七種不同拆分下的占用率進(jìn)行比較，選擇使節(jié)點(diǎn)a具有最低的占用率的拆分，舉例而言，選擇圖4b中所示的拆分。隨后，如圖4b中所示，將新的無線射頻加至節(jié)點(diǎn)a 并擴(kuò)展新的信道(信道幻，并且現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)b (圖4b中的黑節(jié)點(diǎn))變成瓶頸節(jié)點(diǎn)。類似地，計(jì)算接下來的對(duì)圖如及圖4d中的擴(kuò)展的兩種拆分。在圖如中，將新的無線射頻加至節(jié)點(diǎn)b并擴(kuò)展新的信道(信道3)；在圖4d中，將新的無線射頻加至節(jié)點(diǎn)d并擴(kuò)展新的信道(信道4)。隨后，圖4d中網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)又是節(jié)點(diǎn)a，節(jié)點(diǎn)a早已達(dá)到最大無線射頻數(shù)目，有兩個(gè)無線射頻供供網(wǎng)狀網(wǎng)使用。因此，對(duì)節(jié)點(diǎn)a的四個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)其中之一施加該拆分；選擇節(jié)點(diǎn)a右側(cè)的節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)d)并且在圖如中將新的信道(信道幻擴(kuò)展至節(jié)點(diǎn)d。類似地，圖如中對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拆分施加至節(jié)點(diǎn)a左側(cè)的節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)e)并且在圖4f中將新的信道(信道幻擴(kuò)展至節(jié)點(diǎn)e。最后，圖4f中的網(wǎng)絡(luò)已達(dá)到最大擴(kuò)展階段瓶頸再次為節(jié)點(diǎn)a并且該瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)均不是有效的候選節(jié)點(diǎn)，因?yàn)檫@些相鄰節(jié)點(diǎn)或者已達(dá)到最大無線射頻數(shù)目或者拆分將不會(huì)降低占用率。由此，該擴(kuò)展以(2，6)-MRMC配置結(jié)束，其中擴(kuò)展結(jié)果為具有6個(gè)信道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)供網(wǎng)狀網(wǎng)使用的最大無線射頻數(shù)目為2?？芍貜?fù)地執(zhí)行步驟201數(shù)次，直到無法再進(jìn)行擴(kuò)展為止，并且每次均確定該WMN的一個(gè)瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展一個(gè)信道。在步驟201中，當(dāng)確定了 WMN的瓶頸節(jié)點(diǎn)時(shí)，將一個(gè)信道擴(kuò)展至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該瓶頸節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)候選節(jié)點(diǎn)。如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目達(dá)到最大無線射頻數(shù)目并且在相鄰節(jié)點(diǎn)中不存在候選節(jié)點(diǎn)，則結(jié)束擴(kuò)展并輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置包含關(guān)于該WMN中的節(jié)點(diǎn)及信道的信息。在步驟202中，根據(jù)每一信道的占用率合并該WMN的信道，直到該WMN的信道數(shù)目減少至該最大信道數(shù)目。使用在步驟201中確定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置，合并該WMN的信道，直到該WMN的信道數(shù)目減少至該最大信道數(shù)目。圖fe至圖k顯示逐步地將信道減少至兩個(gè)信道的合并實(shí)例。對(duì)于該合并實(shí)例， 假定在該WMN中該最大信道數(shù)目是2。在圖fe至圖k中，不同類型的線對(duì)應(yīng)于不同的信道，并且靠近節(jié)點(diǎn)的數(shù)目表示該節(jié)點(diǎn)供網(wǎng)狀網(wǎng)使用的無線射頻的數(shù)目。圖fe顯示從步驟201得出的網(wǎng)絡(luò)。圖fe中所示網(wǎng)絡(luò)具有與在步驟201中確定的圖4f中所示的網(wǎng)絡(luò)相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置。從圖fe中所示的網(wǎng)絡(luò)開始，計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)在每一信道上的占用率，并確定兩個(gè)占用率最低的信道(信道1及信道幻；信道占用率被測(cè)量為任何節(jié)點(diǎn)在該信道上的最大占用率。信道1或信道3的占用率低于其他信道，例如信道2、信道4、信道5或信道6。在找出這兩個(gè)占用率最低的信道(信道1及信道幻后，將信道1與信道3合并，舉例而言，將來自信道3的所有鏈路均切換至信道1，如圖恥中所示，從而使信道數(shù)目減少一個(gè)。圖恥所示網(wǎng)絡(luò)具有5個(gè)信道，比圖fe中所示的初始網(wǎng)絡(luò)少了一個(gè)信道。隨后，在圖恥中所示網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)在每一信道上的占用率，并確定兩個(gè)占用率最低的信道為信道2及信道6。信道6為位于節(jié)點(diǎn)c與節(jié)點(diǎn)e之間的信道。在圖5c 中將信道2與信道6合并，其中將來自信道6的所有鏈路均切換至信道2。類似地，圖5d及圖k顯示接下來的兩次合并。計(jì)算圖5c中的信道占用率，并且在圖5d中將信道1與信道4合并；計(jì)算圖5d中的信道占用率，并且在圖k中將信道2與 {曰道5合并。最后，圖k中所示的網(wǎng)絡(luò)僅具有兩個(gè)信道。圖k中所示網(wǎng)絡(luò)的信道數(shù)目被減少至該最大信道數(shù)目。合并結(jié)束，以圖&中所示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置作為輸出。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置包含關(guān)于該WMN中的節(jié)點(diǎn)及信道的信息。在步驟203中，將該信道指配分配給該WMN。在步驟202之后，確定所具有的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目的拓?fù)錂C(jī)構(gòu)配置。 隨后將該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置的信道指配分配給該WMN，并且該WMN的節(jié)點(diǎn)按該信道指配工作。該第二實(shí)施例描述一種用于在WMN中指配信道的方法。該方法對(duì)于多無線射頻 WMN中需要的頻率/無線射頻指配規(guī)劃提供技術(shù)解決方案。并且，將具有新信道的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，而不考慮可用信道的最大數(shù)目，并且隨后對(duì)該WMN的信道進(jìn)行合并，直到該WMN的信道數(shù)目減少至該最大信道數(shù)目，因此最終被分配給該WMN的信道指配的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目。該第一實(shí)施例中所述的該方法所輸出的信道指配不僅可滿足最大信道數(shù)目的限制條件而且還使得WMN更有效。在本發(fā)明第三實(shí)施例中以一種用于在WMN中指配信道的裝置作為實(shí)例對(duì)技術(shù)解決方案進(jìn)行說明。根據(jù)圖6中所示的該本發(fā)明第三實(shí)施例，該信道指配裝置包括以下模塊擴(kuò)展模塊61，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；
約簡模塊62，用以根據(jù)每一信道的占用率合并由擴(kuò)展模塊61創(chuàng)建的信道指配的信道，直到該信道指配的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目；分配模塊63，用以將由約簡模塊62合并的該經(jīng)合并信道指配分配給該網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)展模塊61可包括以下單元存儲(chǔ)單元610，用以存儲(chǔ)該網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，例如該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、每一鏈路的流量以及每一鏈路的速率；確定單元611，用以根據(jù)由存儲(chǔ)單元610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)確定該網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)。增加單元612，用以如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于該最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至由確定單元611確定的瓶頸節(jié)點(diǎn)，指配新的信道以重新組織由存儲(chǔ)單元 610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。確定單元611與增加單元612相互配合以重復(fù)它們用以執(zhí)行的步驟。重復(fù)確定單元611與增加單元612用以執(zhí)行的步驟，以重新組織該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，直到該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目等于該最大無線射頻數(shù)目，以便創(chuàng)建可為存儲(chǔ)單元610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信道指配。擴(kuò)展模塊61可包括以下單元存儲(chǔ)單元610，用以存儲(chǔ)該網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，例如該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、每一鏈路的流量以及每一鏈路的速率；確定單元611，用以根據(jù)由存儲(chǔ)單元610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)確定該網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)。增加單元612，用以如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至由確定單元611確定的瓶頸節(jié)點(diǎn)，指配新的信道以重新組織由存儲(chǔ)單元 610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第二增加單元613，用以如果該瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目等于最大無線射頻數(shù)目并且該相鄰節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至由確定單元 611確定的瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)，指配新的信道以重新組織由存儲(chǔ)單元610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。確定單元611、增加單元612與第二增加單元613相互配合以重復(fù)它們用以執(zhí)行的步驟。重復(fù)確定單元611、增加單元612及第二增加單元613用以執(zhí)行的步驟，以重新組織該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，直到該瓶頸節(jié)點(diǎn)以及這些相鄰節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目等于最大無線射頻數(shù)目，以便創(chuàng)建可為存儲(chǔ)單元610所存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信道指配。此處，上述相鄰節(jié)點(diǎn)可為該瓶頸節(jié)點(diǎn)的某些相鄰節(jié)點(diǎn)。增加單元612或第二增加單元613可包括以下單元無線射頻增加單元，用以將新的無線射頻加至可為該瓶頸節(jié)點(diǎn)或相鄰節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。信道指配單元，用以將新的信道指配給該節(jié)點(diǎn)由該無線射頻增加單元所增加的該新的無線射頻；鏈路切換單元，用以將該節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換至由該信道指配單元所指配的該新的信道，以便重新組織該網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。
約簡模塊62可包括以下單元計(jì)算單元621，用以計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)在該信道指配的每一信道上的占用率；第二確定單元622，用以根據(jù)由計(jì)算單元621所計(jì)算的占用率確定占用率低于該信道指配的其他信道的兩個(gè)占用率最低的信道；合并單元623，用以合并由第二確定單元622所確定的這兩個(gè)占用率最低的信道。該第三實(shí)施例對(duì)一種用于在WMN中指配信道的裝置進(jìn)行說明。該裝置對(duì)于多無線射頻WMN中需要的頻率/無線射頻指配規(guī)劃提供技術(shù)解決方案。并且，將具有新信道的無線射頻加至該瓶頸節(jié)點(diǎn)或該瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，而不考慮可用信道的最大數(shù)目，并且隨后對(duì)該WMN的信道進(jìn)行合并，直到該WMN的信道數(shù)目減少至該最大信道數(shù)目，因此最終被分配給該WMN的信道指配的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目。該第一實(shí)施例中所述的該裝置所輸出的信道指配不僅可滿足最大信道數(shù)目的限制條件而且還使得WMN更有效。在本發(fā)明第四實(shí)施例中將以一種用于在WMN中指配信道的系統(tǒng)作為實(shí)例對(duì)技術(shù)解決方案進(jìn)行說明。根據(jù)圖7中所示的該本發(fā)明第四實(shí)施例，該信道指配系統(tǒng)包括多于一個(gè)AP/MP71，用以相互進(jìn)行通信并執(zhí)行由信道指配裝置72分配的信道指配；信道指配裝置72，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；根據(jù)每一信道的占用率合并該信道指配的信道，直到該信道指配的信道數(shù)目等于該最大信道數(shù)目；將該經(jīng)合并的信道指配分配給該網(wǎng)絡(luò)。該第四實(shí)施例中的信道指配裝置72可為第三實(shí)施例中所述的用于在WMN中指配信道的裝置。評(píng)價(jià)量度在對(duì)所提出的上述信道指配進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，我們將使用多個(gè)場(chǎng)景的飽和吞吐量作為評(píng)價(jià)量度。為詳細(xì)說明該量度，設(shè)想具有WMN部署的服務(wù)區(qū)。我們?cè)谠摲?wù)區(qū)中放置s個(gè) STA ；每一 STA具有相同的預(yù)約流量t Mb/s，將該要求分割成來自與所有AP具有直接連接的一個(gè)假想“因特網(wǎng)”節(jié)點(diǎn)的90 %的下行鏈路流量，以及從STA至該“因特網(wǎng)”節(jié)點(diǎn)的10 % 的上行鏈路流量。該流量拆分應(yīng)模擬具有高下載及低上傳要求的典型因特網(wǎng)瀏覽要求。隨著預(yù)約流量t的增加，網(wǎng)絡(luò)的某些鏈路變得飽和。根據(jù)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，仍可以增加某些不使用網(wǎng)絡(luò)瓶頸節(jié)點(diǎn)周圍的鏈路的STA的預(yù)約流量；此外，IEEE 802. IlMAC并不包含公平地對(duì)待各鏈路或路徑的機(jī)制。舉例而言，對(duì)于低于0. 3Mb/s的預(yù)約流量，吞吐量完全遵循預(yù)約流量曲線圖網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸100%。高于0.3Mb/s時(shí)，平均吞吐量慢慢地偏離該最佳曲線，但仍增加。因此，吞吐量離開預(yù)約流量的點(diǎn)不是有意義的量度，因?yàn)槠洳荒懿东@(capture)隨后的進(jìn)一步的增加。因此，飽和吞吐量被定義為每個(gè)STA的最大預(yù)約流量，使得每個(gè)STA的平均吞吐量為該預(yù)約流量的至少90%。為使用僅能針對(duì)給定預(yù)約流量評(píng)價(jià)平均吞吐量的事件驅(qū)動(dòng)模擬來找出該點(diǎn)，使用二進(jìn)制搜尋程序在該實(shí)例中從0. 05Mb/s這一小的初始t開始，使t以倍數(shù)2 連續(xù)地增加，直到小于90%的預(yù)約流量被成功地載送(此處為65%，0.81&/8)。隨后，得知下限及上限，該二進(jìn)制搜尋可繼續(xù)進(jìn)行，直到這兩個(gè)限值均在對(duì)方的0. 05%內(nèi)-在該實(shí)例中點(diǎn)0. 4125Mb/s與點(diǎn)0. 425Mb/s便為這種情況。最終的飽和吞吐量是這兩個(gè)限值的平均值，0. 418Mb/s。平均地，對(duì)于一個(gè)WMN，需要大約10個(gè)連續(xù)的模擬來找出該飽和吞吐量；這些模擬因?yàn)橄嗷ヒ蕾嚩鵁o法并行地運(yùn)行。上限及下限為了判斷從將無線射頻及/或信道加至WMN產(chǎn)生的增益，首先要確定飽和吞吐量的下限及上限。對(duì)于上限評(píng)價(jià)，應(yīng)用每個(gè)AP對(duì)應(yīng)0個(gè)MP的比率，亦即該網(wǎng)絡(luò)僅由AP組成，而不再是具有多跳路由的WMN。每一 AP均創(chuàng)建一個(gè)BSS，隨機(jī)地在2. 4GHz范圍中選擇可用的3個(gè)非重疊信道其中之一。STA對(duì)該頻率范圍進(jìn)行掃描并將該AP與最高的接收功率相關(guān)聯(lián)。由于該網(wǎng)絡(luò)不需要多跳路由，所以所實(shí)現(xiàn)的飽和吞吐量為該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的上限。圖 8a顯示20個(gè)場(chǎng)景的飽和吞吐量；場(chǎng)景ID按飽和吞吐量以升序排序?？煽闯?，對(duì)于所有場(chǎng)景，飽和量均超過IMbs/STA，平均值為1. 5Mbs。在所有以下評(píng)價(jià)中，飽和吞吐量將以相對(duì)于該上限的形式給出，即在0與1. 0之間。當(dāng)然，該評(píng)價(jià)將使用相同的BSS信道，使得結(jié)果與 BSS信道選擇算法無關(guān)。圖8b顯示四種不同的MP/AP比率的下限飽和吞吐量。信道指配算法的下限從基于雙無線射頻節(jié)點(diǎn)的WMN產(chǎn)生每一 MP及AP分別配備有兩個(gè)無線射頻，一個(gè)供BSS使用而另一個(gè)供骨干網(wǎng)使用。為確保連接性，所有的骨干網(wǎng)無線射頻必須使用相同的頻率。接下來，將通過以元組(r，c)的形式給出無線射頻與可用的信道的最大數(shù)目來表示MRMC WMN的類型；因此，該配置為(1，1)-MRMC WMN。每個(gè)AP所對(duì)應(yīng)的MP的數(shù)目的改變對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有巨大的影響。其直接地影響從MP至AP的平均路徑長度，而且還影響網(wǎng)絡(luò)部署費(fèi)用，因?yàn)榘惭b電纜至AP是將AP與MP 區(qū)分開來的主要費(fèi)用因素。在極端情況下，因使用一個(gè)AP ；在這種情況下，服務(wù)區(qū)的大小決定平均路徑長度。在我們的評(píng)價(jià)中，該大小為一平方公里(詳情請(qǐng)參照交付項(xiàng)1)在圖8b中，這些實(shí)例中的每一者均代表針對(duì)所選場(chǎng)景及MP對(duì)AP比率的信道指配算法的下限；因?yàn)樵撍惴ㄌ幚韗 > 1并且c大于或等于r，應(yīng)可能很容易地超過該限值。圖8b顯示一個(gè)專用網(wǎng)狀網(wǎng)無線射頻及信道(即雙無線射頻WMN)的20個(gè)評(píng)價(jià)場(chǎng)景中的飽和吞吐量。飽和吞吐量為評(píng)價(jià)MRMC配置算法的性能，首先，將(r，c)-MRMC WMN的飽和吞吐量與下列進(jìn)行比較(i)由僅由AP構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)給出的上限，及(ii)由(1，1)-MRMC WMN給出的下限?？偠灾c該上限限值進(jìn)行比較允許判斷與傳統(tǒng)的無MP的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)相比在 WMN中引入多跳路徑的效應(yīng)。各個(gè)結(jié)果的越接近1. 0，越不能察覺到與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的差異-當(dāng)然費(fèi)用是降低的。因而，與該上限進(jìn)行比較對(duì)于最終判斷WMN的可行性是有用的。與該下限的相應(yīng)的比較尤其令人關(guān)注，因?yàn)樵摫容^顯示與需要最少的資源(即僅需要一個(gè)信道及一個(gè)無線射頻)的WMN相比這些額外的無線射頻及信道有多高效。就這些結(jié)果而言，可得出以下結(jié)論與該下限相比，任何場(chǎng)景中的所有配置均使飽和吞吐量增加。每個(gè)AP對(duì)應(yīng)5個(gè)MP的部署能夠最多使用3個(gè)無線射頻及10個(gè)信道便達(dá)到為該上限的100%的飽和吞吐量。每個(gè)AP對(duì)應(yīng)15個(gè)MP并且2或3個(gè)無線射頻使用10個(gè)信道， 這樣可達(dá)到該上限的50%，但是服務(wù)區(qū)中僅有一個(gè)AP。上述解決方案可滿足WMN中的以下限制條件
1.無線射頻至信道可指配給任何節(jié)點(diǎn)的正交信道的數(shù)目受該節(jié)點(diǎn)所具有的最大無線射頻數(shù)目的限制；2.信道至鏈路相互直接地進(jìn)行通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)共享一個(gè)共用信道；3.網(wǎng)絡(luò)連接性WMN中的每一 MP均具有至少一個(gè)通往至少一個(gè)AP的可靠路徑；4.負(fù)荷分布節(jié)點(diǎn)的各鏈路的預(yù)期負(fù)荷應(yīng)均勻地分布，使得可以類似的方式利用每一鏈路以及每一信道；5.干擾最小化由于每一節(jié)點(diǎn)可用的信道及無線射頻的數(shù)目有限，所以鏈路之間的干擾不能完全被消除；因而，應(yīng)將對(duì)IEEE 802. IlMAC協(xié)議上的干擾影響最小化。盡管已通過上述的某些本發(fā)明例示性實(shí)施例對(duì)在WMN中指配信道的方法、裝置及系統(tǒng)進(jìn)行揭示，但所述領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明實(shí)施例的精神及范圍的情況下進(jìn)行某些修改及改變。因此，不應(yīng)將本說明書理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將不難理解，本發(fā)明可使用硬件、軟件、或硬件與軟件二者執(zhí)行。在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例還包括用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令、計(jì)算機(jī)可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀媒體或者其中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令、計(jì)算機(jī)可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀媒體。此類計(jì)算機(jī)可讀媒體可包括例如RAM、R0M、其他光盤存儲(chǔ)器、或磁盤存儲(chǔ)器等物理存儲(chǔ)媒體。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒體中的指令程序通過機(jī)器執(zhí)行來實(shí)施一種方法。該方法可包括本發(fā)明的方法實(shí)施例中任一者的步驟。以上提供的實(shí)施例僅用于舉例說明的目的，不能將實(shí)施例的次序視為評(píng)價(jià)這些實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)。另外，這些實(shí)施例中的措辭“步驟”并不打算將用于執(zhí)行本發(fā)明的步驟的順序限制為本文中所述的順序。所述領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易地想到另外的優(yōu)點(diǎn)及修改形式。因此，本發(fā)明在廣義上并不限于本文中顯示及描述的具體細(xì)節(jié)及代表性實(shí)施例。相應(yīng)地，可進(jìn)行各種修改及改變，此并不背離隨附權(quán)利要求書及其等效項(xiàng)所界定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的方法，包括通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配； 根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述通過重復(fù)地確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道的步驟包括根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)；其中所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)包括所述網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；如果所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；重復(fù)以上所述兩個(gè)步驟，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，直到所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目等于所述最大無線射頻數(shù)目，以便創(chuàng)建信道指配。
3.如權(quán)利要求1所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述通過重復(fù)地確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道的步驟包括根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)；其中所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)包括所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；如果所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目小于所述最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；否則，如果所述相鄰節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目小于所述最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；重復(fù)以上所述兩個(gè)步驟，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，直到所述瓶頸節(jié)點(diǎn)及所述相鄰節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目等于所述最大無線射頻數(shù)目，以便創(chuàng)建信道指配。
4.如權(quán)利要求3所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)并指配新的信道以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的步驟包括在所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的附近搜尋候選節(jié)點(diǎn)； 選擇具有最高累積預(yù)約流量的所述候選節(jié)點(diǎn)；將新的無線射頻加至所述所選擇的候選節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2或3所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)或相鄰節(jié)點(diǎn)并指配新的信道以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的步驟包括將新的無線射頻加至所述節(jié)點(diǎn)；將新的信道指配給所述節(jié)點(diǎn)的所述新的無線射頻；將所述節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換至所述新的信道以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述將所述節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換至所述新的信道以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的步驟包括計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)在不同拆分下的占用率；其中，拆分包括兩個(gè)層；選擇使所述節(jié)點(diǎn)具有最低占用率的拆分；將在所選擇拆分的一個(gè)層上的所述鏈路切換至所述新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于指配信道的方法，其特征在于，所述根據(jù)每一信道的所述占用率合并所述信道指配的所述信道的步驟包括計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)在所述信道指配的每一信道上的所述占用率；確定占用率低于所述信道指配的其他信道的兩個(gè)占用率最低的信道；合并所述兩個(gè)占用率最低的信道。
8.如權(quán)利要求7所述的用于指配信道的方法，其特征在于，包括重復(fù)根據(jù)每一信道的所述占用率合并所述信道指配的所述信道的所述三個(gè)步驟。
9.一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的裝置，包括擴(kuò)展模塊，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；約簡模塊，用以根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；分配模塊，用以將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。
10.如權(quán)利要求9所述的用于指配信道的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)展模塊包括存儲(chǔ)單元，用以存儲(chǔ)所述網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)；其中所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)包括所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；確定單元，用以根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)；增加單元，用以如果所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的無線射頻數(shù)目小于最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求9所述的用于指配信道的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)展模塊包括存儲(chǔ)單元，用以存儲(chǔ)所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)；其中所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)包括所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；確定單元，用以根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的所述狀態(tài)確定所述網(wǎng)絡(luò)的瓶頸節(jié)點(diǎn)；增加單元，用以如果所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目小于所述最大無線射頻數(shù)目， 將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；第二增加單元，用以如果所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目等于所述最大無線射頻數(shù)目并且所述相鄰節(jié)點(diǎn)的所述無線射頻數(shù)目小于所述最大無線射頻數(shù)目，將新的無線射頻加至所述瓶頸節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)并指配新的信道，以重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的用于指配信道的裝置，其特征在于，所述增加單元或所述第二增加單元包括無線射頻增加單元，用以將新的無線射頻加至所述節(jié)點(diǎn)；信道指配單元，用以將新的信道指配給所述節(jié)點(diǎn)的由所述無線射頻增加單元所增加的所述新的無線射頻；鏈路切換單元，用以將所述節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)鏈路切換至由所述信道指配單元所指配的所述新的信道，以便重新組織所述網(wǎng)絡(luò)的所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的用于指配信道的裝置，其特征在于，所述約簡模塊包括計(jì)算單元，用以計(jì)算每一節(jié)點(diǎn)在所述信道指配的每一信道上的所述占用率； 第二確定單元，用以根據(jù)所述占用率確定占用率低于所述信道指配的其他信道的兩個(gè)占用率最低的信道；合并單元，用以合并所述兩個(gè)占用率最低的信道。
14.一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的系統(tǒng)，包括多于一個(gè)AP/MP，用以相互進(jìn)行通信并執(zhí)行由信道指配裝置所分配的信道指配； 所述信道指配裝置，用以通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道從所述網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；根據(jù)每一信道的占用率合并所述信道指配的信道，直到所述信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；將所述經(jīng)合并的信道指配分配給所述網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
發(fā)明揭示一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的方法，該方法包括通過重復(fù)地確定瓶頸節(jié)點(diǎn)并擴(kuò)展信道而從該網(wǎng)絡(luò)的初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建信道指配；根據(jù)每一信道的占用率合并該信道指配的信道，直到該信道指配的信道數(shù)目等于最大信道數(shù)目；將該經(jīng)合并的信道指配分配給該網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還揭示一種用于在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中指配信道的裝置及系統(tǒng)。本發(fā)明為頻率/無線射頻指配規(guī)劃要求提供一種技術(shù)解決方案。
文檔編號(hào)H04W16/00GK102293023SQ200980154669
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者周元, 張慧敏, 李文俊, 波恩漢德·沃克, 臧云鵬, 薩貝司提納·馬克思 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司