CN103796325A - 无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法，该方法主要包括以下步骤：构建多播树；根据构建好的多播树，利用无线广播优势对多播树中的父节点和其子节点进行邻居-接口绑定，使用相同接口的链路构成了需要分配相同信道的链路集；根据各链路集距离多播源节点的跳数，对多播树中各链路集进行升序排列确定信道分配的次序；按照链路集的顺序为各未分配信道的链路集进行多轮满足无干扰约束的部分重叠信道分配，形成多个无干扰链路集；采用静态分时调度的方法调度各无干扰链路集，实现多播树中所有链路的无干扰数据传输。本发明可以避免隐藏信道问题，增加同时传输链路数，实现所有链路无干扰传输，提高网络吞吐量及频谱利用率。

Description

无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法

技术领域

本发明涉及无线Mesh网络信道分配领域，更具体地，本发明涉及一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法。

背景技术

无线Mesh网络(WirelessMeshNetwork,WMN)是一种很有前景的无线技术，在宽带家庭网络、社区和邻里网络、企业网络、楼宇自动化等应用领域有着举足轻重的地位。无线Mesh网络可以看作是无线版、缩微版的Internet，具有自组织、自愈性、高速率、高容量、易组网、低成本、性能稳定等优点。无线Mesh网络性能研究已成为当前无线移动通信领域的热门课题之一，特别在未来移动通信系统长期演进（LongTermEvolution,LTE）中，无线Mesh网络备受瞩目。

由于信道资源的有限性，信道资源的分配与管理是无线Mesh网络的一个关键问题。现有的信道分配算法主要是针对WMN的正交信道分配，当网络节点非常密集的时候，正交信道分配算法会为多条链路分配相同信道，进而增加了网络的干扰，影响网路性能。部分重叠信道是频谱上有部分交叠的信道，近期研究结果表明，只要谨慎设计部分重叠信道分配算法，就可以减少邻信道干扰，增加同时传输链路数，进而提高网络吞吐量及频率利用率，因此部分重叠信道分配对于改善网络性能具有重要的意义。

多播是一种有效节省网络带宽的通信方式，它通过单个源节点同时向一组目的节点传输信息。被传输的信息最多在每条链路上传输一次，且仅在通向目的节点的分支处被复制。多播通信技术可以显著提高WMN容量，减少无线链路带宽消耗。从目前国内外的研究可以看出WMN中多播信道分配主要集中在正交信道分配，关于部分重叠信道分配的研究较少，WMN中多播部分重叠信道的使用问题并没有得到有效解决。现有的多播部分重叠信道分配和调度方法存在以下不足：在计算干扰时主要考虑跳数来衡量干扰，该方法不能有效描述网络中的干扰，易造成隐藏信道问题；当有多条满足无干扰条件的信道时，随机分配信道的方式会影响网络性能；当网络负载较高时，保守的CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance）接入机制不能保证数据的有效传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对多信道多接口WMN提出一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法，该方法首先为多播树中的链路进行无干扰信道分配，然后采用分时调度方式调度各无干扰链路集，能够充分利用部分重叠信道保证多播树中所有链路实现无干扰数据传输，提高网络吞吐量。

为了解决上述技术问题，本发明的无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法包括以下步骤：

步骤1）构建多播树；在多播树中将节点按照到多播源节点的跳数分成不同等级，其中多播源节点为网关节点，在第0级；对于在第i级的任意一个节点，定义与其相连的在第i+1级的所有节点为该节点的子节点，该节点为这些子节点唯一的父节点；

步骤2）根据构建好的多播树，利用无线广播优势（WirelessBroadcastAdvantage,WBA）对多播树中的父节点和其子节点进行邻居-接口绑定，父节点与其所有子节点之间的链路构成了需要分配相同信道的链路集；然后根据各链路集距离多播源节点的跳数，对多播树中各链路集进行升序排列确定信道分配的次序；所述链路集距离多播源节点的跳数定义为链路集的各个端点距离多播源节点跳数的最小值；

步骤3）按照步骤2）中链路集的顺序，为各未分配信道的链路集分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道，若某链路集不存在符合无干扰约束条件信道，则本轮信道分配中不为该链路集分配信道；按照上述方式遍历多播树中所有未分配信道的链路集后，本轮无干扰信道分配结束；将多播树中本轮已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₁，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集；

定义需要分配相同信道的链路集为L，则L的满足无干扰约束条件的无干扰信道集C_L获得方法如下：

a、对于L中任意一条链路l_i=(a,b)，i=1,2，......，m，节点a表示链路l_i的发送节点，节点b表示链路l_i的接收节点，定义链路l_i的潜在干扰范围为

，则

表示为：

${\mathrm{IR}}_{l_i}=D(a,I_0)\∪D(b,I_0)$

其中I₀表示信道间隔τ=0时的干扰范围，D(a,I₀)表示以节点a为圆心以I₀为半径的圆形区域，D(b,I₀)表示以节点b为圆心以I₀为半径的圆形区域；

b、定义链路l_i的潜在干扰链路集为：

N(l_i)＝N(a)∪N(b)

其中N(a)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的接收节点在D(a,I₀)内；2）该链路已经被分配信道；N(b)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的发送节点在D(b,I₀)内；2）该链路已经被分配信道；

c、设n_j=(c,d)为N(l_i)内任意一条链路，节点c表示链路n_j的发送节点，节点d表示链路n_j的接收节点；网络中有11条可用信道；对于链路l_i，定义一个11×11的链路互干扰矩阵

表示链路l_i与链路n_j之间的互干扰情况；链路l_i使用信道x，链路n_j使用信道y，R(l_i,n_j)表示链路l_i和n_j之间的欧式距离，若R(l_i,n_j)小于等于信道间隔τ为x-y的干扰范围I_τ＝I_|x-y|，表示链路l_i和n_j在彼此的干扰范围内，两条链路之间存在干扰，否则认为两条链路互不干扰，用1表示存在干扰，0表示不存在干扰，则矩阵

的第x行第y列元素m_xy表示如下：

$m_{\mathrm{xy}}=\{\begin{array}{cc}1& R(l_i,n_j)\≤I_{|x-y|}\\ 0& R(l_i,n_j)>I_{|x-y|}\end{array}1\≤x,y\≤11$

R(l_i,n_j)＝min(R(a,d),R(b,c))

其中R(a,d)表示节点a和节点d的欧式距离，R(b,c)表示节点b和节点c的欧式距离；

d、根据链路l_i和链路n_j的互干扰矩阵

和链路n_j的信道分配向量得到链路l_i相对于链路n_j的无干扰信道集

其中

是一个11×1的信道分配向量；若n_j使用第k条信道传输数据，则

中第k个向量等于1，否则等于0；

e、按照上述方法遍历链路l_i的潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路，取链路l_i相对于潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路的无干扰信道集的交集为链路l_i的无干扰信道集

。同理求得需要分配相同信道的链路集L内其他链路的无干扰信道集，取链路集L内所有链路的无干扰信道集交集作为L的无干扰信道集，则L的无干扰信道集C_L为：

$\begin{array}{cc}{C}_L=C_{l_1}\∩C_{l_2}\∩\·\·\·C_{l_i}\∩...\∩C_{l_m}& l_1,l_2,...l_i..,l_m\∈L\end{array}$

4）重复步骤3），为各未分配信道的链路集进行第二轮分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道；第二轮分配结束后将多播树中本轮已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₂，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集；以此类推，对各未分配信道的链路集进行第三、四、……N轮满足无干扰约束条件的部分重叠信道分配，直至多播树中未分配信道的链路集为空集，形成N个无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N；多播树中所有链路都被分配信道时，多播部分重叠信道分配结束；

5）采用静态分时调度的方法调度各无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N，实现多播树中所有链路的无干扰数据传输。

本发明提供的无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法采用IEEE802.11b/g标准，可以避免隐藏信道问题，增加同时传输链路数；对多播树中各链路集进行升序排列确定信道分配的次序，为各未分配信道的链路集分配满足无干扰约束的部分重叠信道，并且采用静态分时调度的方法调度各轮信道分配形成的无干扰链路集，能够保证多播树中所有链路实现无干扰数据传输，提高了网络吞吐量及频谱利用率。

所述步骤3）中，不同传输速率下信道间隔为τ时的干扰范围I_τ（τ=0,1,2,3,4,5）如表1所示；

表1

表1中R表示节点传输范围。

所述步骤3）中，若某链路集的无干扰信道集中存在多条信道时，按照最大化信道间隔分配方式为该链路集分配信道，即选择与该链路集中父节点已分配信道间隔最大的信道分配给该链路集。

由于信道分配是按照链路集距离网关节点的跳数升序的顺序进行的，因此该链路集L下一层的链路还未进行信道分配，采用最大化信道间隔分配方式可以增加与其相连的下一层的链路集的可选无干扰信道数，因此分配最大化信道间隔的方法可以充分利用部分重叠信道，避免随机分配对网络性能的影响，最大化同时传输链路数。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本的无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法总流程图；

图2(a)、2（b）、2（c）为本发明多播树构建过程示意图；

图3为本发明多播树邻居-接口绑定说明图；

图4为本发明无干扰信道分配的流程图；

图5（a）、5（b）分别为随机和最大化信道间隔的分配方式示意图；

图6为本发明分时调度说明图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的无线Mesh网络的多播部分重叠信道分配与调度方法具体包括以下步骤：

步骤1）构建多播树：

采用广度优先搜索（BreadthFirstSearch,BFS）算法遍历全网，将节点按照到多播源节点的跳数分成不同等级，一般认为多播源节点为网关节点，则多播源节点在第0级。对于在第i级的任意一个节点，定义所有在该节点传输范围内的第i+1级节点为该节点的子节点，该节点为这些子节点的父节点。如图2(a)所示，节点a在第0级，节点b和节点c在第1级，且节点b和c在a的传输范围内，则a为b和c的父节点，b和c为a的子节点。

删掉同一等级节点间的边，得到Mesh树。图2(a)和2(b)是一个原始网络拓扑和对应的Mesh树的例子，图中a表示多播源节点，g，h，i，f表示多播接收节点。以中继节点数量最少为目标构建多播树。该问题是集合覆盖问题，是经典的NP难问题，以第i级节点为例，说明多播树构建过程，具体算法如下：

a）对于第i级的多播接收节点或中继节点，选择父节点数最少的多播接收节点或中继节点的父节点作为备选中继节点；

b）选择备选中继节点中覆盖多播接收节点或下一级中继节点最多的节点作为多播树中的中继节点，并将其覆盖的多播接收节点和下一级中继节点划归为其子节点；

c）重复a）和b）直至第i级的多播接收节点和中继节点均被划归为多播树中其上一级中继节点的子节点。

按照节点所在等级降序排列的顺序来确定中继节点。每一级的多播接收节点和中继节点都按照上述算法确定上一级的中继节点。这些被划归为多播树中其上一级中继节点子节点的节点和多播源节点及他们之间的链路构成了中继节点数最少的多播树。

图2(c)是图2(b)对应的多播树，在图2(b)中第3级的多播接收节点g，h，i分别有1个，2个，2个父节点，因此选择父节点最少的g的父节点d作为备选中继节点。由于节点d是节点g唯一的备选中继节点，因此选择节点d做为中继节点。节点d覆盖了子节点g和h，因此将节点g和h划归为节点d的子节点。同理多播接收节点i选择节点f作为中继节点，节点d和f分别选择父节点b和c作为中继节点。

本发明还可以采用其它方法构建多播树，如最小价值树(minimumcosttree,MCT)、最短路径树(shortestpathtree,SPT)等，具体参考文献[NguyenUT.Onmulticastroutinginwirelessmeshnetworks[J].ComputerCommunications,2008,31(7):1385-1399.]。

MCT算法的目标是最小化整个树的价值，如果每条边的价值一样，MCT就是最小化树中的边数。传统的MCT的算法一般基于MinimumSteinerTree(MST)来构建多播树。然而，传统的MCT定义并没有考虑无线广播优势(wirelessbroadcastadvantage,WBA)，因此对MCT的价值进行了重新定义，即在无线组播中，最小价值树是一个拥有最少发射数量的树(minimumnumberoftransmissionstree,MNT)，即在树中有最少的负责发射的节点数量。

与MCT的最小化树的价值不同，SPT算法的目标是构建一个以源为根、所有接收节点到源拥有最短路径的树，那么在没有干扰的情况下，SPT将具有最小的延迟。一般地，与MCT相比，SPT的价值较大，而平均路径长度较短。SPT主要用Bellman-Ford和Dijkstra算法来构建。

步骤2）邻居-接口绑定：

根据构建好的多播树，利用无线广播优势（WirelessBroadcastAdvantage,WBA）对多播树中的父节点和其子节点进行邻居-接口绑定。接口绑定过程为：第0级为多播源节点，为其配备一个发送接口SI，多播源节点利用接口SI与其子节点通信；为中继节点配备一个接收接口RI和一个发送接口SI，中继节点利用接口RI与其父节点通信，利用接口SI与其子节点通信；叶节点，即多播接收节点也配备一个接收接口RI和一个发送接口SI，多播接收节点利用接口RI与其父节点通信，利用接口SI与其覆盖的客户端通信。每个接口只能使用一条信道，因此使用相同接口的链路是需要分配相同信道的链路集，即父节点与其所有子节点之间的链路为需要分配相同信道的链路集，在进行信道分配时将该链路集视为一个整体。本发明使用的邻居-接口绑定，具体如图3所示。节点b是中继节点，有两个接口，节点b使用接口RI与其父节点a通信，使用接口SI与其子节点c，d，e通信。除多播源节点外，其他节点的邻居-接口绑定方法与此相同。

根据各链路集距离多播源节点的跳数，对多播树中各链路集进行升序排列确定信道分配的次序。所述链路集距离多播源节点的跳数定义为链路集的各个端点距离多播源节点跳数的最小值。

步骤3）按照步骤2）中链路集的顺序，为各未分配信道的链路集分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道，若不存在符合该条件的信道，则本轮信道分配中不为该链路集分配信道。按照上述方式遍历多播树中所有未分配信道的链路集后，本轮无干扰信道分配结束。将多播树中已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₁，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集。

定义需要分配相同信道的链路集为L，则L的满足无干扰约束条件的无干扰信道集C_L获得方法具体如下：

构造部分重叠信道下链路互干扰矩阵，按照步骤2）中链路集的顺序为各未分配信道的链路集分配满足无干扰约束的部分重叠信道。为了计算链路互干扰矩阵，本发明引用文献[DingY,HuangY,ZengG,etal.Usingpartiallyoverlappingchannelstoimprovethroughputinwirelessmeshnetworks[J].2012.]中实测的不同传输速率下的信道干扰范围，如表1所示。

表1信道干扰范围

表1中I_τ（τ=0,1,2,3,4,5）表示信道间隔为τ时的干扰范围，R表示节点传输范围。

定义需要分配相同信道的链路集为L，对于L中任意一条链路l_i=(a,b)，节点a表示链路l_i的发送节点，节点b表示链路l_i的接收节点，定义链路l_i的潜在干扰范围为

，则

表示为：

${\mathrm{IR}}_{l_i}=D(a,I_0)\∪D(b,I_0)$

其中D(a,I₀)表示以节点a为圆心以I₀为半径的圆形区域，D(b,I₀)表示以节点b为圆心以I₀为半径的圆形区域。

定义链路l_i的潜在干扰链路集为：

N(l_i)＝N(a)∪N(b)

其中N(a)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的接收节点在D(a,I₀)内；2）该链路已经被分配信道。N(b)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的发送节点在D(b,I₀)内；2）该链路已经被分配信道。

设n_j=(c,d)为N(l_i)内任意一条链路，节点c表示链路n_j的发送节点，节点d表示链路n_j的接收节点。本发明采用IEEE802.11b/g标准，因此网络中有11条可用信道。对于链路l_i，定义一个11×11的链路互干扰矩阵

表示链路l_i与链路n_j之间的互干扰情况。链路l_i使用信道x，链路n_j使用信道y，R(l_i,n_j)表示链路l_i和n_j之间的欧式距离，若R(l_i,n_j)小于等于信道间隔τ为x-y的干扰范围I_τ＝I_|x-y|，表示链路l_i和n_j在彼此的干扰范围内，两条链路之间存在干扰，否则认为两条链路互不干扰，用1表示存在干扰，0表示不存在干扰，则矩阵

的第x行第y列元素m_xy表示如下：

$m_{\mathrm{xy}}=\{\begin{array}{cc}1& R(l_i,n_j)\≤I_{|x-y|}\\ 0& R(l_i,n_j)>I_{|x-y|}\end{array}1\≤x,y\≤11$

R(l_i,n_j)＝min(R(a,d),R(b,c))

其中R(a,d)表示节点a和节点d的欧式距离，R(b,c)表示节点b和节点c的欧式距离。

对于链路n_j，定义一个11×1的信道分配向量

若n_j使用第k条信道传输数据，则中第k个向量等于1，否则等于0。已知链路l_i和链路n_j的互干扰矩阵

链路n_j的信道分配向量

链路l_i相对于链路n_j的无干扰信道集为：

如图4所示，按照上述方法遍历链路l_i的潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路，取链路l_i相对于潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路的无干扰信道集的交集为链路l_i的无干扰信道集

。同理求得需要分配相同信道的链路集L内其他链路的无干扰信道集，取链路集L内所有链路的无干扰信道集交集作为L的无干扰信道集，则L的无干扰信道集C_L为：

$\begin{array}{cc}{C}_L=C_{l_1}\∩C_{l_2}\∩\·\·\·C_{l_i}\∩...\∩C_{l_m}& l_1,l_2,...l_i..,l_m\∈L\end{array}$

若需要分配相同信道链路集的无干扰信道集C_L为空集，则本轮信道分配中不为该链路集分配信道，否则为该链路集分配满足无干扰约束的部分重叠信道。若该链路集的无干扰信道集中存在多条信道时，按照最大化信道间隔分配方式为该链路集分配信道，即选择与该链路集中父节点已分配信道间隔最大的信道分配给该链路集。由于信道分配是按照链路集距离网关节点的跳数升序的顺序进行的，因此该链路集L下一层的链路还未进行信道分配，采用最大化信道间隔分配方式可以增加与其相连的下一层的链路集的可选无干扰信道数，因此分配最大化信道间隔的方法可以充分利用部分重叠信道，避免随机分配对网络性能的影响。图5(a)为随机分配方式的结果，链路上的数字表示分配的信道号，链路集{(a,b),(a,c)}使用信道1，链路{(b,d),(b,e)}的无干扰信道集为{6,7,8,9,10,11}，若链路集{(b,d),(b,e)}随机选择满足无干扰约束的信道6，链路集{(c,f),(c,g)}选择信道11，则在本次信道分配中不能为链路(e,h)和(f,i)分配无干扰信道，因此链路(e,h)和(f,i)不能与其他链路在同一时隙传输。图5(b)为最大化信道间隔的分配方式的结果，链路上的数字表示分配的信道号，链路集{(a,b),(a,c)}使用信道1，链路{(b,d),(b,e)}的无干扰信道集为{6,7,8,9,10,11}，选择与节点b已分配信道间隔最大的信道11分配给该链路集，链路集{(c,f),(c,g)}的无干扰信道集为{6,7,8,9}，选择与节点c已分配信道间隔最大的信道9分配给该链路集，同理为链路(e,h)分配信道6，为链路(f,i)分配信道2，这些链路是彼此互不干扰的链路，可以在同一时隙内传输。因此最大化信道间隔分配方式可以充分利用部分重叠信道，最大化同时传输链路数。

本步骤中的I_τ（τ=0,1,2,3,4,5）还可以根据文献[MISHRAA,SHRIVASTAVAV,BANERJEES.Partiallyoverlappedchannelsnotconsideredharmful[C].SIGMETRICSPerform,2006.]和文献[FENGZH,YANGYL.Howmuchimprovementcanwegetfrompartiallyoverlappedchannels?[C].IEEEWirelessCommunicationsandNetworkingConference,LasVegas.2957-2962.]所述的方法获得。

4）重复步骤3），为各未分配信道的链路集进行第二轮分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道；第二轮分配结束后将多播树中本轮已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₂，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集；以此类推，对各未分配信道的链路集进行第三、四、……N轮分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道，直至多播树中未分配信道的链路集为空集，形成N个无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N；多播树中所有链路都被分配信道时，多播部分重叠信道分配结束；

步骤5）采用静态分时调度的方法调度各无干扰链路集。根据获得的各无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N，计算分时调度时隙数，本发明采用的是静态分时调度方式，即周期重复性调度，分时调度时隙数等于无干扰链路集数。图6中，假设有N个无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N，则调度的长度为N个时隙，按照LS₁→LS_N的顺序分时调度各无干扰链路集，保证多播树中所有链路实现无干扰数据传输。

Claims (3)

1.一种无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）构建多播树；在多播树中将节点按照到多播源节点的跳数分成不同等级，其中多播源节点为网关节点，在第0级；对于在第i级的任意一个节点，定义与其相连的在第i+1级的所有节点为该节点的子节点，该节点为这些子节点唯一的父节点；

步骤2）根据构建好的多播树，利用无线广播优势对多播树中的父节点和其子节点进行邻居-接口绑定，父节点与其所有子节点之间的链路构成了需要分配相同信道的链路集；然后根据各链路集距离多播源节点的跳数，对多播树中各链路集进行升序排列确定信道分配的次序；所述链路集距离多播源节点的跳数定义为链路集的各个端点距离多播源节点跳数的最小值；

步骤3）按照步骤2）中链路集的顺序，为各未分配信道的链路集分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道，若某链路集不存在符合无干扰约束条件信道，则本轮信道分配中不为该链路集分配信道；按照上述方式遍历多播树中所有未分配信道的链路集后，本轮无干扰信道分配结束；将多播树中本轮已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₁，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集；

定义需要分配相同信道的链路集为L，则L的满足无干扰约束条件的无干扰信道集C_L获得方法如下：

a、对于L中任意一条链路l_i=(a,b)，i=1,2，......，m，节点a表示链路l_i的发送节点，节点b表示链路l_i的接收节点，定义链路l_i的潜在干扰范围为

，则

表示为：

${\mathrm{IR}}_{l_i}=D(a,I_0)\∪D(b,I_0)$

其中I₀表示信道间隔τ=0时的干扰范围，D(a,I₀)表示以节点a为圆心以I₀为半径的圆形区域，D(b,I₀)表示以节点b为圆心以I₀为半径的圆形区域；

b、定义链路l_i的潜在干扰链路集为：

N(l_i)＝N(a)∪N(b)

其中N(a)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的接收节点在D(a,I₀)内；2）该链路已经被分配信道；N(b)是由满足如下条件的链路组成的链路集：1）链路的发送节点在D(b,I₀)内；2）该链路已经被分配信道；

c、设n_j=(c,d)为N(l_i)内任意一条链路，节点c表示链路n_j的发送节点，节点d表示链路n_j的接收节点；网络中有11条可用信道；对于链路l_i，定义一个11×11的链路互干扰矩阵

，表示链路l_i与链路n_j之间的互干扰情况；链路l_i使用信道x，链路n_j使用信道y，R(l_i,n_j)表示链路l_i和n_j之间的欧式距离，若R(l_i,n_j)小于等于信道间隔τ为x-y的干扰范围I_τ＝I_|x-y|，表示链路l_i和n_j在彼此的干扰范围内，两条链路之间存在干扰，否则认为两条链路互不干扰，用1表示存在干扰，0表示不存在干扰，则矩阵

的第x行第y列元素m_xy表示如下：

$m_{\mathrm{xy}}=\{\begin{array}{cc}1& R(l_i,n_j)\≤I_{|x-y|}\\ 0& R(l_i,n_j)>I_{|x-y|}\end{array}1\≤x,y\≤11$

R(l_i,n_j)＝min(R(a,d),R(b,c))

其中R(a,d)表示节点a和节点d的欧式距离，R(b,c)表示节点b和节点c的欧式距离；

d、根据链路l_i和链路n_j的互干扰矩阵

和链路n_j的信道分配向量

得到链路l_i相对于链路n_j的无干扰信道集

其中

是一个11×1的信道分配向量；若n_j使用第k条信道传输数据，则中第k个向量等于1，否则等于0；

e、按照上述方法遍历链路l_i的潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路，取链路l_i相对于潜在干扰链路集N(l_i)内所有链路的无干扰信道集的交集为链路l_i的无干扰信道集

。同理求得需要分配相同信道的链路集L内其他链路的无干扰信道集，取链路集L内所有链路的无干扰信道集交集作为L的无干扰信道集，则L的无干扰信道集C_L为：

$\begin{array}{cc}{C}_L=C_{l_1}\∩C_{l_2}\∩\·\·\·C_{l_i}\∩...\∩C_{l_m}& l_1,l_2,...l_i..,l_m\∈L\end{array}$

4）重复步骤3），为各未分配信道的链路集进行第二轮分配满足无干扰约束条件的部分重叠信道；第二轮分配结束后将多播树中本轮已经分配信道的链路集看成一个无干扰链路集LS₂，从未分配信道的链路集中划去此无干扰链路集；以此类推，对各未分配信道的链路集进行第三、四、……N轮满足无干扰约束条件的部分重叠信道分配，直至多播树中未分配信道的链路集为空集，形成N个无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N；多播树中所有链路都被分配信道时，多播部分重叠信道分配结束；

5）采用静态分时调度的方法调度各无干扰链路集LS₁，LS₂，LS₃，…，LS_N，实现多播树中所有链路的无干扰数据传输。

2.根据权利要求1所述的无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法，其特征在于所述步骤3）中，不同传输速率下信道间隔为τ时的干扰范围I_τ（τ=0,1,2,3,4,5）如表1所示；

表1

表1中R表示节点传输范围。

3.根据权利要求1所述的无线Mesh网络多播部分重叠信道分配与调度方法，其特征在于所述步骤3）中，若某链路集的无干扰信道集中存在多条信道时，按照最大化信道间隔分配方式为该链路集分配信道，即选择与该链路集中父节点已分配信道间隔最大的信道分配给该链路集。

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