CN102111772A - 一种无线网(Mesh)多网信道控制技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线网(Mesh)多网信道控制技术，无线网状(Mesh)网是通过跳多(multi-hop)通信的无线网络。与WiFi相比，WiFi中的移动终端(AP)直接通过接入点访问Internet，而Mesh网的移动终端是通过网Mesh的多个网络节点的进行中继通信或访问Internet。当前实际应用的无线Mesh网方案很多都采用双天线网络结构节点。其中一个天线用作用户接入，另一个天线用作Mesh节点间的无线中继。传统Mesh网的连接中继通常工作在一个公共信道。单信道限制了网络速率，而同时有很多信道资源闲置没有得到利用。多信道技术比传统的单一信道可大大提高无线状网(Mesh)吞吐量等性能，多信道控制是其中的关键技术和难点。本项目将研究如何在网络层实现简单而准确的多信道控制，同时研究多信道智能环境下路由协议选路的以进一步提高信道的利用率。

Description

一种无线网(Mesh)多网信道控制技术
【技术领域】
本发明涉及一种无线网(Mesh)多网信道控制技术，尤其是大大提高Mesh网的吞吐量等性能。多信道控制技术是Mesh网多信道无线的关键技术和难点，现有的网络层多信道控制机制不能保证在所有情况下都能正确分配信道。实现简单而准确的多信道控制，包括信道分配，信道切换和冲突检测等控制技术。
【背景技术】
信道分配目的是分配无干扰的空闲信道(或利用率最低的信道)给某数据通信的收发节点，使所有通信在不同的信道上同时进行而不会产生相互干扰。信道切换是指节点根据所分配的信道在各信道间切换以服务不同数据流。信道切换时存在一定时延，降低此时延是设计时要考虑的限制条件，另外数据收发节点必须同步切换。冲突检测是指网络拓扑结构或数据流模式发生变化时，原有的信道分配不能保证无干扰的信道使用，此时通信节点能及时检测到信道冲突而进行信道的重新分配。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种无线网(Mesh)多网信道控制技术，它提出多信道无线Mesh在网络层简便网络中地实现多信道控制的机制；设计适应多信道无线Mesh网络的智能路由协议。
为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案是：
信道分配目的是分配无干扰的空闲信道(或利用率最低的信道)给某数据通信的收发节点，使所有通信在不同的信道上同时进行而不会产生相互干扰。信道切换是指节点根据所分配的信道在各信道间切换以服务不同数据流。信道切换时存在一定时延，降低此时延是设计时要考虑的限制条件，另外数据收发节点必须同步切换。冲突检测是指网络拓扑结构或数据流模式发生变化时，原有的信道分配不能保证无干扰的信道使用，此时通信节点能及时检测到信道冲突而进行信道的重新分配。
另外，多信道环境下进行智能也在路由协议选路的研究范围内，传统的最由协议短路有时不能充分利用多信道资源，研究新的路由协议使之在选路时考虑信道使用情况，以进一步提高多信道的利用率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：适应多信道环境的智能路由协议可从两方面提高信道利用的智能化：①避免交叉路由的出现；②在同等长度的路径中，选择信道干扰最小的路径。把信道干扰程度作为一个加权系数来结合路径长度以计算最优路由。
【具体实施方式】
1、拟通过跨层设计的思想在网络层实现简单而准确的多信道控制。跨层设计的思想已广泛无线网络Ad hoc的设计中，利用网络层的拓扑结构进行网络无线干扰估计，并进一步控制网络接入层的多信道分配是现有控制的一般思路。
2、引起Mesh网络信道重新分配的主要原因是网络结构和数据的变化，这些都是网络层信息，并且其变化频率相对媒体接入MAC层状态的变化慢得多，所以从网络层对MAC层的信道进行跨层低开销控制是一种高效的控制机制。
3、但如前面技术难点部分所述，单纯从拓扑信息而来的无线干扰信息是不完整的，因而有时会产生错误的信道分配。
4、通过数据缓存队监测数据链路层的列以判断信道冲突的发生，一个节点中数据缓存队列的异常增加(甚至数据溢出)是信道冲突发生的一个标志，这种方法可以用于应对通信过程中出现的信道冲突。
5、对于数据传输前，网络层可能做出错误的初始信道分配，而我们也缺少数据缓存队列行为比较的基础，所以不能使用上述方法。那么，我们可以让MAC层来做准确的初始信道分配，而利用网络层和数据缓存队列信息来动态分配信道、检测信道冲突。

Claims (5)

1.一种无线网(Mesh)多网信道控制技术是当前Mesh网一个研究方向，多信道可大大提高Mesh的吞吐量等性能。
2.如权利要求1所述的，简单地使用多个天线，每个天线固定使用一个信道的多信道方案具有成本高、效率低等缺点。而在少量(一两个)天线上动态使用信道的方式很显然是一种优化的设计，但其中多信道控制是需要解决的关键技术。
3.如权利要求2所述的，从不同的协议多信道层研究控制的问题，设计了一种使用控制数据天线独立的，在网络层控制信道分配的多信道多天线控制机制[Qu06，Qu07]，仿真结果显示，它可比传统的单天线单信道网Mesh提高5倍的吞吐量。
4.如权利要求3所述的，其核心思想是：引起Mesh网络信道重新分配的主要原因是网络结构拓扑和模式的变化，这些都是信息网络层，所以从变化发生的网络层对信道MAC层进行跨层控制是一种高效的低开销控制机制。
5.如权利要求4所述的，因为没有修改数据链MAC层路层协议，这种技术可以直接应用在802.11通用标准设备上。
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