專利名稱：一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線mesh網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無 線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法。
背景技術(shù)：
無線接入網(wǎng)絡(luò)包含兩種模式PMP模式和MESH模式。與PMP模式不同，在MESH模 式下，用戶站(Subscriber Station, ss)之間可構(gòu)成多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線連接，沒有明確的獨(dú) 立上下行鏈路子幀。每個(gè)站能夠與網(wǎng)絡(luò)中的其它站建立通信鏈路。由于MESH模式具有覆蓋 范圍大、在多跳環(huán)境下用戶吞吐量較PMP大等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究MESH網(wǎng)絡(luò)具有重要的意義。MESH網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)MESH節(jié)點(diǎn)包含兩個(gè)射頻板，其中射頻板1上接一副N扇區(qū)天線 (N > 2)和一副全向天線，射頻板2上接一副N扇區(qū)天線，設(shè)備配置見圖1所示；每個(gè)MESH 節(jié)點(diǎn)采用雙射頻設(shè)計(jì)，MESH節(jié)點(diǎn)可同時(shí)在射頻1和射頻2上進(jìn)行同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng) 的并發(fā)傳輸能力和吞吐量；每個(gè)射頻上接一副N扇區(qū)天線，可提高系統(tǒng)的空間復(fù)用度和系 統(tǒng)吞吐量。信道分配是無線MESH網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制協(xié)議中的重要組成部分，通過在全網(wǎng)進(jìn) 行有效的信道分配，MESH網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)可選擇相應(yīng)的射頻、天線、扇區(qū)、時(shí)隙和頻率進(jìn) 行通信，從而保障MESH網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信不沖突、同一 MESH節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)射頻 同時(shí)工作不沖突，使全網(wǎng)信道得到合理分配與使用，提高整個(gè)MESH網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法， 包括下列步驟步驟A 發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)通過位置探測消息MSH PROB進(jìn)行交互，得到節(jié)點(diǎn)間 的相對(duì)位置信息；步驟B 節(jié)點(diǎn)持續(xù)監(jiān)聽自己的沖突域范圍內(nèi)所有兩跳鄰居節(jié)點(diǎn)的控制消息；步驟C 根據(jù)監(jiān)聽到的控制消息中所包含的鄰居節(jié)點(diǎn)下一次發(fā)送時(shí)機(jī)及信道分配 情況(包括發(fā)送信息使用的頻率、扇區(qū)、時(shí)隙)，在本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖上將該發(fā)送頻 率、扇區(qū)、時(shí)隙更新為不可用資源；步驟D 發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖信息進(jìn)行信道選擇(該信道分配 包括射頻分配、天線分配、扇區(qū)分配、時(shí)隙分配和頻率信道分配)。所述步驟C中二進(jìn)制位圖設(shè)計(jì)思路如下 分配一塊存儲(chǔ)區(qū)域，然后按系統(tǒng)使用的信道數(shù)K將區(qū)域分為K個(gè)區(qū)域，在每個(gè)信道 區(qū)域內(nèi)，按照系統(tǒng)使用扇區(qū)天線的扇區(qū)數(shù)將每個(gè)信道區(qū)域分為N個(gè)扇區(qū)區(qū)域，在每個(gè)扇區(qū) 區(qū)域內(nèi)，將保留從起始幀到第η幀的信道使用信息，每幀再細(xì)分為m個(gè)時(shí)隙，該時(shí)隙是系統(tǒng) 中最小的資源分配單位。
二進(jìn)制位圖的每一位對(duì)應(yīng)了從起始時(shí)刻到第η幀中的所有時(shí)隙編號(hào)，如果某個(gè)時(shí) 隙被沖突域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)所占用，則二進(jìn)制位圖中相應(yīng)的位置1，如果沒有被占用，則置0 ；另外，可以通過某個(gè)時(shí)隙在二進(jìn)制位圖中的具體位置和該位的值確定鄰居節(jié)點(diǎn)使 用的信道信息，作為信道分配的依據(jù)。所述步驟D包括下列步驟步驟Dl 進(jìn)行射頻分配；步驟D2:進(jìn)行天線分配；步驟D3:進(jìn)行扇區(qū)分配；步驟D4 進(jìn)行時(shí)隙分配；步驟D5 進(jìn)行頻率信道分配。所述步驟Dl中，其詳細(xì)射頻分配方法為在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用射頻1進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；當(dāng)接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息時(shí)，固 定在射頻2進(jìn)行接收。所述步驟D2中，其詳細(xì)天線分配方法為在MESH網(wǎng)絡(luò)中所需要的控制消息類型主要有MSH_PR0B、MSH_NENT、MSH_NCFG和 MSH_DSCH,廣播控制消息是為數(shù)據(jù)消息收發(fā)做準(zhǔn)備，保證數(shù)據(jù)流無沖突發(fā)送。這些消息的發(fā) 送和接收所采用的天線安排如下(1)位置探測消息MSH_PR0B采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(2)網(wǎng)絡(luò)接入消息MSH_NENT采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(3)網(wǎng)絡(luò)控制消息MSH_NCFG采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(4)分布式調(diào)度消息MSH_DSCH采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1 上的全向天線接收；(5)數(shù)據(jù)消息采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收方采用射頻2上的扇區(qū)天線接 收。所述步驟D3中，其詳細(xì)扇區(qū)分配方法為通過獲得的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置信息選擇能夠覆蓋目的節(jié)點(diǎn)的扇區(qū)天線 作為發(fā)送扇區(qū)。所述步驟D4中，其詳細(xì)時(shí)隙分配方法為時(shí)隙分配流程包含以下步驟(以一條服務(wù)流上只有原節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B為例)步驟D4. 1 源節(jié)點(diǎn)A查看本節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖，將可用的時(shí)隙信息填充于MSH_DSCH 控制消息中；步驟D4. 2 源節(jié)點(diǎn)A等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)獲得MSH_DSCH控 制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 3 目的節(jié)點(diǎn)B收到源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 4 目的節(jié)點(diǎn)B解析源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息，獲取源節(jié)點(diǎn)A請求 發(fā)送的時(shí)隙信息；
步驟D4. 5 目的節(jié)點(diǎn)B將源節(jié)點(diǎn)A請求發(fā)送的時(shí)隙信息與自身可用的發(fā)送時(shí)隙信 息進(jìn)行比較，得到源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用的時(shí)隙信息；步驟D4. 6 :目的節(jié)點(diǎn)B將步驟D4. 5中獲得的源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用 的時(shí)隙信息填充于MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 7 目的節(jié)點(diǎn)B等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)獲得MSH_DSCH 控制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)B發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 8 源節(jié)點(diǎn)A獲得發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙信息，時(shí)隙分配成功。所述步驟D5中，其詳細(xì)時(shí)頻分配中的頻率信道分配方法為步驟D5. 1 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，如果源節(jié)點(diǎn)正 在使用一個(gè)信道(頻率)發(fā)送數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟D5. 2，否則，轉(zhuǎn)入步驟D5. 3;步驟D5. 2 為了減少源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由于信道不同造成的硬件切換時(shí)延，則源 節(jié)點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)先選擇源節(jié)點(diǎn)上正在使用的頻率信道進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，頻率信道分 配成功。步驟D5. 3 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，從而得到源節(jié) 點(diǎn)上可用的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合Φ表示，如果源節(jié)點(diǎn)上射頻2正在用一個(gè)信道& 進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，則在信道選擇時(shí)，所選信道不能為&的相鄰信道；則集合Φ為去除射頻2上 正在使用的信道和該信道的相鄰信道組成的集合；步驟D5. 4:源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖推算出在源節(jié)點(diǎn)的沖突域內(nèi)可選的信道， 其中包含在源節(jié)點(diǎn)沖突域內(nèi)可選的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合識(shí)表示；步驟D5. 5 源節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身節(jié)點(diǎn)和其沖突域內(nèi)的信道使用狀況信息來計(jì)算源節(jié) 點(diǎn)可用的信道集合# =》^識(shí)；步驟D5. 6 在步驟D5. 5中得到的集合θ中隨機(jī)選擇一個(gè)頻率信道，頻率信道分 配成功。本發(fā)明的有益效果是保障MESH網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信不沖突、同一 MESH節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)射頻同時(shí)工作不沖突，使全網(wǎng)信道得到合理分配與使用、提高整個(gè)MESH網(wǎng) 絡(luò)的系統(tǒng)吞吐量。


圖1多射頻多天線多扇區(qū)MESH設(shè)備硬件平臺(tái)示意圖；圖2多射頻多天線多扇區(qū)MESH網(wǎng)絡(luò)信道分配流程圖；圖3多射頻多天線多扇區(qū)MESH網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方位探測示意圖；圖4 二進(jìn)制位圖結(jié)構(gòu)圖；圖5多射頻多天線多扇區(qū)MESH網(wǎng)絡(luò)射頻、天線、扇區(qū)、時(shí)隙和頻率分配流程圖；圖6時(shí)隙分配流程圖；圖7頻率分配流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合無線通信技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)例及附圖，來詳細(xì)說明本發(fā)明專利提出的一種基 于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法。
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信道分配方法針對(duì)多射頻、多天線、多扇區(qū)的MESH網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)中的MESH節(jié) 點(diǎn)設(shè)備，如圖1所示，一共包含2個(gè)射頻模塊，其中，射頻1模塊上接有1副全向天線和1副 N扇區(qū)天線，射頻2模塊上接有1副N扇區(qū)天線。射頻1上的全向天線用于發(fā)送和接收MSH_NENT消息、MSH_NCFG消息、MSH_DSCH消 息；射頻1上的扇區(qū)天線用于用戶發(fā)送MSH_PR0B消息和數(shù)據(jù)消息；射頻2上的扇區(qū)天線用 于接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)消息。對(duì)于無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配過程如圖2所示，在圖中，信道分配被細(xì)分為4個(gè) 步驟包括下列步驟步驟Sl 發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)通過位置探測消息MSH_PR0B進(jìn)行交互，得到節(jié)點(diǎn)間 的相對(duì)位置信息；步驟S2 節(jié)點(diǎn)持續(xù)監(jiān)聽自己的沖突域范圍內(nèi)所有兩跳鄰居節(jié)點(diǎn)的控制消息；步驟S3 根據(jù)監(jiān)聽到的控制消息中所包含的鄰居節(jié)點(diǎn)下一次發(fā)送時(shí)機(jī)及信道分 配情況(包括發(fā)送信息使用的頻率、扇區(qū)、時(shí)隙)，在本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖上將該發(fā)送 頻率、扇區(qū)、時(shí)隙更新為不可用資源；步驟S4 發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖信息進(jìn)行信道選擇(該信道分配 包括射頻分配、天線分配、扇區(qū)分配、時(shí)隙分配和頻率信道分配)。對(duì)于步驟Sl中的位置探測消息交互示意圖見圖3所示。在圖中包含源節(jié)點(diǎn)S和 目的節(jié)點(diǎn)D，源節(jié)點(diǎn)S和目的節(jié)點(diǎn)D之間通過交互位置探測消息MSH_PR0B獲得節(jié)點(diǎn)間的相 對(duì)位置信息，其交互流程為步驟Sll 源節(jié)點(diǎn)通過在射頻1的扇區(qū)天線輪流發(fā)送MSH_PR0B位置探測消息。在 每個(gè)扇區(qū)發(fā)送的MSH_PR0B消息中包含節(jié)點(diǎn)編號(hào)信息、發(fā)送扇區(qū)的編號(hào)等；步驟S12 目的節(jié)點(diǎn)用全向天線接收鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的MSH_PR0B消息，在本節(jié)點(diǎn)中 保留接收到MSH_PR0B消息的節(jié)點(diǎn)編號(hào)信息、發(fā)送扇區(qū)的編號(hào)；步驟S13 目的節(jié)點(diǎn)通過在射頻1上的扇區(qū)天線輪流發(fā)送MSH_PR0B位置探測消 息。在每個(gè)扇區(qū)發(fā)送的MSH_PR0B消息中包含發(fā)送扇區(qū)的編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)信息、源節(jié)點(diǎn)發(fā)送 MSH_PR0B消息并能夠被目的節(jié)點(diǎn)接收的源節(jié)點(diǎn)扇區(qū)編號(hào)信息等；步驟S14 源節(jié)點(diǎn)用全向天線接收鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的MSH_PR0B消息；源節(jié)點(diǎn)通過接 收到的MSH_PR0B消息更新源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的通信扇區(qū)信息，此時(shí)，源節(jié)點(diǎn)知道要向目的 節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)所使用的扇區(qū)編號(hào)。MSH_PR0B消息定義如下
Xmt sectorRcv sectorNode ID:8Antenna:4Antenna:4Node ID發(fā)送節(jié)點(diǎn)ID號(hào)Xmt sectorAntenna發(fā)射扇區(qū)天線編號(hào)Rcv sector Antenna 接收端對(duì)應(yīng)接收扇區(qū)天線編號(hào)對(duì)于步驟S3，根據(jù)監(jiān)聽到的控制消息中所包含的鄰居節(jié)點(diǎn)下一次發(fā)送時(shí)機(jī)及信道分配情況(包括發(fā)送信息使用的頻率、扇區(qū)、時(shí)隙)，在本節(jié)點(diǎn)生成二進(jìn)制位圖；二進(jìn)制位圖 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。對(duì)于步驟S4，其執(zhí)行流程見圖5所示，其中包括下列步驟步驟S41 進(jìn)行射頻分配；步驟S42 進(jìn)行天線分配；步驟S43 進(jìn)行扇區(qū)分配；步驟S44 進(jìn)行時(shí)隙分配；步驟S45 進(jìn)行時(shí)頻信道分配。所述步驟S41中，其詳細(xì)射頻分配方法為在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用射頻1進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；當(dāng)接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息時(shí)，固 定在射頻2進(jìn)行接收。所述步驟S42中，其詳細(xì)天線分配方法為在MESH網(wǎng)絡(luò)中所需要的控制消息類型主要有MSH_PR0B、MSH_NENT、MSH_NCFG、 MSH_DSCH,廣播控制消息是為數(shù)據(jù)消息收發(fā)做準(zhǔn)備，保證數(shù)據(jù)流無沖突發(fā)送。這些消息的發(fā) 送和接收所采用的天線安排如下(1)位置探測消息MSH_PR0B采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(2)網(wǎng)絡(luò)接入消息MSH_NENT采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(3)網(wǎng)絡(luò)控制消息MSH_NCFG采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1上 的全向天線接收；(4)分布式調(diào)度消息MSH_DSCH采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收方采用射頻1 上的全向天線接收；(5)數(shù)據(jù)消息采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收方采用射頻2上的扇區(qū)天線接 收。所述步驟S43中，其詳細(xì)扇區(qū)分配方法為源節(jié)點(diǎn)通過步驟Sl中獲得的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置信息選擇能夠覆蓋目的 節(jié)點(diǎn)的扇區(qū)天線作為數(shù)據(jù)發(fā)送扇區(qū)。所述步驟S44中，詳見圖6所示，其詳細(xì)時(shí)頻分配方法為步驟S441 源節(jié)點(diǎn)A查看本節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖，將本節(jié)點(diǎn)可用的時(shí)隙信息填充于 MSH_DSCH控制消息中；步驟S442 源節(jié)點(diǎn)A等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)獲得MSH_DSCH控 制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟S443 目的節(jié)點(diǎn)B收到源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟S444 目的節(jié)點(diǎn)B解析源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息，獲取源節(jié)點(diǎn)A請求 發(fā)送的時(shí)隙信息；步驟S445 目的節(jié)點(diǎn)B將源節(jié)點(diǎn)A請求發(fā)送的時(shí)隙信息與自身可用的發(fā)送時(shí)隙信 息進(jìn)行比較，得到源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用的時(shí)隙信息；步驟S446 目的節(jié)點(diǎn)B將步驟S445中獲得的源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用的時(shí)隙信息填充于MSH_DSCH控制消息；步驟S447 目的節(jié)點(diǎn)B等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)獲得MSH_DSCH 控制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)B發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟S448 源節(jié)點(diǎn)A獲得發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙信息，時(shí)隙分配成功。所述步驟S45中，詳見圖7所示，其詳細(xì)時(shí)頻分配方法為步驟S451 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，如果源節(jié)點(diǎn)正 在使用一個(gè)信道(頻率)發(fā)送數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟S452，否則，轉(zhuǎn)入步驟S453 ；步驟S452 為了減少源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由于信道不同造成的硬件切換時(shí)延，則源 節(jié)點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)先選擇源節(jié)點(diǎn)上正在使用的頻率信道進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，頻率信道分 配成功。步驟S453 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，從而得到源節(jié) 點(diǎn)上可用的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合Φ表示，如果源節(jié)點(diǎn)上射頻2正在用一個(gè)信道& 進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，則在信道選擇時(shí)，所選信道不能為&的相鄰信道；則集合Φ為去除射頻2上 正在使用的信道和該信道的相鄰信道組成的集合；步驟S4M 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖推算出在源節(jié)點(diǎn)的沖突域內(nèi)可選的信道， 其中包含在源節(jié)點(diǎn)沖突域內(nèi)可選的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合爐表示；步驟S455 源節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身節(jié)點(diǎn)和其沖突域內(nèi)的信道使用狀況信息來計(jì)算源節(jié) 點(diǎn)可用的信道集合步驟D456 在步驟S455中得到的集合θ中隨機(jī)選擇一個(gè)頻率信道，頻率信道分 配成功。
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權(quán)利要求
1.一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法，其特征在于該信 道分配方法針對(duì)多射頻、多天線、多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)，其中，對(duì)于多射頻表示一個(gè)MESH 節(jié)點(diǎn)至少包含2個(gè)射頻模塊；多天線表示射頻模塊上同時(shí)安裝有M副天線(M> 1)；對(duì)于多 扇區(qū)表示射頻模塊上安裝有N扇區(qū)天線(N > 2)。
2.一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法，其特征在于該方 法主要包括以下步驟步驟A，發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)通過位置探測消息MSH_PR0B進(jìn)行交互，得到節(jié)點(diǎn)間的相 對(duì)位置信息；步驟B，節(jié)點(diǎn)持續(xù)監(jiān)聽自己的沖突域范圍內(nèi)所有兩跳鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制消息；步驟C，根據(jù)監(jiān)聽到的控制消息中所包含的鄰居節(jié)點(diǎn)下一次發(fā)送時(shí)機(jī)及信道使用信息 (包括發(fā)送信息使用的頻率、扇區(qū)、幀號(hào)和時(shí)隙)，在本節(jié)點(diǎn)保存的可用資源二進(jìn)制位圖中 將該發(fā)送信道更新為不可用資源；步驟D，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖信息進(jìn)行信道分配(包括射頻分配、天 線分配、扇區(qū)分配、時(shí)隙分配和頻率信道分配)。
3.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于所述步驟B中，MESH網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)持續(xù)監(jiān)聽自己的沖突域范圍內(nèi)所有兩跳 鄰居節(jié)點(diǎn)的控制消息。
4.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于所述步驟C中，根據(jù)監(jiān)聽到的控制消息中所包含的鄰居節(jié)點(diǎn)下一次發(fā)送時(shí) 機(jī)及信道使用信息(包括發(fā)送信息使用的頻率、扇區(qū)、幀號(hào)和時(shí)隙)，在本節(jié)點(diǎn)保存的鄰居 節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖上將這些發(fā)送時(shí)刻更新為不可用資源。
5.按權(quán)利要求4所述的二進(jìn)制位圖構(gòu)建方法，其特征在于整個(gè)二進(jìn)制位圖按信道數(shù) 目分為K塊，每一塊中又按設(shè)備的扇區(qū)天線數(shù)目細(xì)分為N小塊，在每一小塊中再按幀號(hào)分為 1 η幀，在每幀又分為1 m個(gè)時(shí)隙，其中，二進(jìn)制位圖的每一位對(duì)應(yīng)了從起始時(shí)刻到第 η幀中的所有時(shí)隙編號(hào)，如果某個(gè)時(shí)隙被沖突域內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)占用，則二進(jìn)制位圖中相應(yīng)的 位置1，如果沒有被占用，則置0。另外，本節(jié)點(diǎn)保存了 2個(gè)二進(jìn)制位圖，一個(gè)為記錄本節(jié)點(diǎn)信道使用信息的二進(jìn)制位圖 (即本節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖)，另外一個(gè)為記錄其鄰居節(jié)點(diǎn)信道使用信息的二進(jìn)制位圖(即 鄰居節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖)，2個(gè)位圖結(jié)構(gòu)完全相同。
6.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于所述步驟D中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)以本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖(包括本節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制 位圖和鄰居節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖)信息為依據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)的信道分配，保證與沖突域內(nèi)節(jié) 點(diǎn)使用信道不沖突。
7.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于所述步驟D中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道分配，如果源節(jié)點(diǎn)上正在使用一個(gè)頻率 信道發(fā)送數(shù)據(jù)，則源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)先選擇源節(jié)點(diǎn)上正在使用的頻率信道進(jìn) 行數(shù)據(jù)發(fā)送。
8.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于所述步驟D中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信道分配，如果要在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，信道分配時(shí)必須滿足同一個(gè)MESH節(jié)點(diǎn)上的2個(gè)射頻上使用的頻率信道不相同且 不相鄰。
9.按權(quán)利要求2所述的一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方 法，其特征在于在步驟D中，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過本節(jié)點(diǎn)保存的二進(jìn)制位圖信息進(jìn)行信道分配步 驟如下步驟Dl 進(jìn)行射頻分配； 步驟D2 進(jìn)行天線分配； 步驟D3 進(jìn)行扇區(qū)分配； 步驟D4 進(jìn)行時(shí)隙分配； 步驟D5 進(jìn)行頻率信道分配。
10.按權(quán)利要求9所述的步驟Dl，其特征在于在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用射頻1進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā) 送；當(dāng)接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息時(shí)，固定在射頻2進(jìn)行接收。
11.按權(quán)利要求9所述的步驟D2，其特征在于這些消息的發(fā)送和接收所采用的天線安 排如下(1)位置探測消息MSH_PR0B采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收節(jié)點(diǎn)采用射頻1上的 全向天線接收；(2)網(wǎng)絡(luò)接入消息MSH_NENT采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收節(jié)點(diǎn)采用射頻1上的 全向天線接收；(3)網(wǎng)絡(luò)控制消息MSH_NCre采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收節(jié)點(diǎn)采用射頻1上的 全向天線接收；(4)分布式調(diào)度消息MSH_DSCH采用射頻1上的全向天線發(fā)送，接收節(jié)點(diǎn)采用射頻1上 的全向天線接收；(5)數(shù)據(jù)消息采用射頻1上的扇區(qū)天線發(fā)送，接收節(jié)點(diǎn)采用射頻2上的扇區(qū)天線接收。
12.按權(quán)利要求9所述的步驟D3，其特征在于通過獲得的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置 信息選擇能夠覆蓋目的節(jié)點(diǎn)的扇區(qū)天線作為發(fā)送扇區(qū)。
13.按權(quán)利要求9所述的步驟D4，其特征在于時(shí)隙分配流程包含以下步驟(以一條服 務(wù)流上只有原節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B為例)步驟D4. 1 源節(jié)點(diǎn)A查看本節(jié)點(diǎn)二進(jìn)制位圖，將可用的時(shí)隙信息填充于MSH_DSCH控制 消息中；步驟D4. 2 源節(jié)點(diǎn)A等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)?shù)鹊将@得MSH_DSCH控 制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 3 目的節(jié)點(diǎn)B收到源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息； 步驟D4. 4 目的節(jié)點(diǎn)B解析源節(jié)點(diǎn)A發(fā)送MSH_DSCH控制消息，獲取源節(jié)點(diǎn)A請求發(fā)送 數(shù)據(jù)的資源信息(包括幀號(hào)、時(shí)隙等)；步驟D4. 5 目的節(jié)點(diǎn)B將源節(jié)點(diǎn)A請求發(fā)送的時(shí)隙信息與自身可用的發(fā)送時(shí)隙信息進(jìn) 行比較，得到源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用的時(shí)隙信息；步驟D4. 6 :目的節(jié)點(diǎn)B將步驟D4. 5中獲得的源節(jié)點(diǎn)A和目的節(jié)點(diǎn)B都能夠使用的時(shí) 隙信息填充于MSH_DSCH控制消息中；步驟D4. 7 目的節(jié)點(diǎn)B等待發(fā)送MSH_DSCH控制消息的發(fā)送機(jī)會(huì)，當(dāng)獲得MSH_DSCH控制消息的發(fā)送時(shí)機(jī)時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)B發(fā)送MSH_DSCH控制消息；步驟D4. 8 源節(jié)點(diǎn)A獲得向目的節(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙信息，時(shí)隙分配成功。
14.按權(quán)利要求9所述的步驟D5，其特征在于其詳細(xì)頻率信道方流程包含以下步驟 步驟D5. 1 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，如果源節(jié)點(diǎn)正在使 用一個(gè)信道(頻率)發(fā)送數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟D5. 2，否則，轉(zhuǎn)入步驟D5. 3;步驟D5. 2 為了減少源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由于信道不同造成的硬件切換時(shí)延，則源節(jié)點(diǎn) 向節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)先選擇源節(jié)點(diǎn)上正在使用的頻率信道進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，頻率信道分配成 功。步驟D5. 3 源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖判斷本節(jié)點(diǎn)信道使用情況，從而得到源節(jié)點(diǎn)上 可用的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合Φ表示，如果源節(jié)點(diǎn)上射頻2正在用一個(gè)信道&進(jìn) 行數(shù)據(jù)接收，則在信道選擇時(shí)，所選信道不能為A的相鄰信道；則集合Φ為去除射頻2上 正在使用的信道和該信道的相鄰信道組成的集合；步驟D5. 4:源節(jié)點(diǎn)通過查看二進(jìn)制位圖推算出在源節(jié)點(diǎn)的沖突域內(nèi)可選的信道，其中 包含在源節(jié)點(diǎn)沖突域內(nèi)可選的時(shí)隙、頻率和扇區(qū)信息，用集合P表示；步驟D5. 5 源節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身節(jié)點(diǎn)和其沖突域內(nèi)的信道使用狀況信息來計(jì)算源節(jié)點(diǎn)可 用的信道集合-β—^φ .，步驟D5. 6:在步驟D5. 5中得到的集合θ中隨機(jī)選擇一個(gè)頻率信道，頻率信道分配成功。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多射頻多天線多扇區(qū)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過節(jié)點(diǎn)與其鄰居節(jié)點(diǎn)交互控制消息，獲取鄰居節(jié)點(diǎn)的資源使用情況。當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需根據(jù)本節(jié)點(diǎn)和鄰居節(jié)點(diǎn)的信道使用信息進(jìn)行信道分配。本發(fā)明的有益效果是保障MESH網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信不沖突、同一MESH節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)射頻同時(shí)工作不沖突，使全網(wǎng)信道得到合理分配與使用、提高整個(gè)MESH網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)吞吐量。
文檔編號(hào)H04W16/10GK102065433SQ20101054910
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者周繼華, 楊涌, 肖宏, 趙濤 申請人:重慶金美通信有限責(zé)任公司