專利名稱：無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network，WMN)是目前解決“最后一公里”寬帶接入 的一種有效技術(shù)。WMN中的節(jié)點(diǎn)通過無線連接構(gòu)成骨干網(wǎng)，其中一部分節(jié)點(diǎn)與Internet (因 特網(wǎng))以有線方式連接，被稱為mesh網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(一般簡稱網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn))；其它的節(jié)點(diǎn)為普通 節(jié)點(diǎn)，一般可直接稱為mesh節(jié)點(diǎn)。終端用戶可接入到任何一個mesh節(jié)點(diǎn)，然后通過WMN訪 問 Internet。由于受到無線信號干擾的影響，在WMN中端到端的吞吐量通常較低；尤其在mesh 節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)(hop count)較大時，這一問題更為嚴(yán)重。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在多種致力于降低WMN和多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的信號干擾的改進(jìn)方 案，其中一種改進(jìn)方案是在WMN的架構(gòu)中，同時運(yùn)用定向天線和多信道多射頻；在該改進(jìn) 后的WMN中，一條通信鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)互相將定向天線的方向?qū)?zhǔn)對方，一個節(jié)點(diǎn)的一個 無線收發(fā)器(半雙工的射頻裝置)只能與另一個節(jié)點(diǎn)的一個無線收發(fā)器進(jìn)行通信，從而減 小該通信鏈路在通信過程中受到的信號干擾。在通過上述改進(jìn)后的WMN進(jìn)行通信的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如 下問題在上述改進(jìn)后的WMN中，一個節(jié)點(diǎn)的一個無線收發(fā)器只能同其它眾多節(jié)點(diǎn)中唯一 的一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，如果某個節(jié)點(diǎn)需要與多個鄰居節(jié)點(diǎn)建立通信鏈路，則需要為該節(jié)點(diǎn) 配備相應(yīng)數(shù)目的無線收發(fā)器，導(dǎo)致設(shè)備成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置，可以在不增加成本的基礎(chǔ)上 降低WMN中鏈路間的網(wǎng)絡(luò)信號干擾。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，包括獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線收發(fā) 器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。一種用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，包括獲取單元，用于獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信 息；確定單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上 的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。本發(fā)明實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置，根據(jù)獲取到的無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息和各鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載信息來確定所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向以及 所述無線收發(fā)器所對應(yīng)的信道，使所述無線網(wǎng)絡(luò)中每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的業(yè)務(wù)負(fù)載趨向平衡， 從而可以降低WMN中鏈路間的網(wǎng)絡(luò)信號干擾；此外，由于本發(fā)明實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃方法及裝置不要求在節(jié)點(diǎn)處引入新的無線收發(fā)器，因此網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)成本基本不變，本發(fā)明 實施例提供的方法及裝置實現(xiàn)了在不增加成本的基礎(chǔ)上降低WMN中鏈路之間存在的網(wǎng)絡(luò) 信號干擾。



為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。圖1為本發(fā)明實施例中定向天線的信號覆蓋范圍示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中鏈路干擾的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一中的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的流程圖；圖4為本發(fā)明實施例一中的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例二中的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的流程圖；圖6為本發(fā)明實施例二中構(gòu)建路由樹的流程圖；圖7為本發(fā)明實施例二中的節(jié)點(diǎn)分布的實例示意圖；圖8為本發(fā)明實施例二中的無線收發(fā)器的分配實例的示意圖；圖9為本發(fā)明實施例二中對無線收發(fā)器分配進(jìn)行動態(tài)規(guī)劃的示意圖一；圖10為本發(fā)明實施例二中對無線收發(fā)器分配進(jìn)行動態(tài)規(guī)劃的示意圖二 ；圖11為本發(fā)明實施例二中對天線方向進(jìn)行調(diào)整的實例示意圖；圖12為本發(fā)明實施例三中的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃裝置的示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。首先，為本發(fā)明實施例中的無線網(wǎng)絡(luò)提供如下一場景在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(WMN)中，所有節(jié)點(diǎn)(包括網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和mesh節(jié)點(diǎn))的集合為V = {Vl，V2, ...，％}，并且節(jié)點(diǎn)的位置已確定，其中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)集合為W(W￡V)。每個節(jié)點(diǎn)\配 置了 Ki個無線收發(fā)器(Ki彡2)，且每個無線收發(fā)器裝配了一根定向天線，即每個節(jié)點(diǎn)上無 線收發(fā)器的數(shù)目和定向天線的數(shù)目相同。所有定向天線的波束寬度均為θ (θ < π)，并且 在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中天線方向一旦設(shè)定不能再調(diào)整；系統(tǒng)中共有F個正交信道，某個節(jié)點(diǎn)的每個 無線收發(fā)器將被分配一個信道，并且一旦信道設(shè)定也不能再切換。對于某個節(jié)點(diǎn)Vi,假設(shè)其無線收發(fā)器的信號傳輸半徑為i f。由于采用了定向天線，因此節(jié)點(diǎn)無線收發(fā)器的傳輸范圍可以近似認(rèn)為是以為半徑、以θ為波束寬度的扇形區(qū)域。對于兩個節(jié)點(diǎn)Vi和\，它們能夠相互通信的條件，是它們至少各有一個無線收發(fā)器工 作在相同的信道，并且都在對方的傳輸范圍內(nèi)。例如，在圖1中，Vi、\和Vk分別對應(yīng)的扇 形區(qū)域為其通信信號覆蓋范圍，假設(shè)Vi、\和Vk都有無線收發(fā)器工作在相同信道，然而從圖 1中可以看到，只有Vi和Vj分別位于對方的通信信號覆蓋范圍內(nèi)，因此Vi與Vj能夠相互通 信，而Vi與Vk不能相互通信，Vj與Vk也不能相互通信。此外，對于某個節(jié)點(diǎn)Vi,假設(shè)其無線收發(fā)器的信號干擾半徑為< ；一般而言，干擾 半徑<是傳輸半徑的兩到三倍。節(jié)點(diǎn)Vi的無線收發(fā)器對其它節(jié)點(diǎn)的干擾范圍，同樣可 以近似認(rèn)為是以<為半徑、以θ為波束寬度的扇形區(qū)域。兩個節(jié)點(diǎn)Vi和\，它們能夠相互 干擾的條件是它們至少各有一個無線收發(fā)器工作在相同的信道，并且都在對方的干擾范圍 內(nèi)。如圖2所示，對于兩條無線鏈路(Vi，Vj)和(vx，vy)，它們相互干擾的條件是，(Vi，Vj)的 任意一端的節(jié)點(diǎn)在\和/或\的干擾范圍內(nèi)，和/或，(vx，vy)的任意一端的節(jié)點(diǎn)\和/ 或Vj的干擾范圍內(nèi)。在無線網(wǎng)絡(luò)中，相互干擾的通信鏈路不能同時傳輸數(shù)據(jù)，否則會導(dǎo)致傳輸錯誤，因 此對于某條鏈路(Vi, \)，它必須與它的所有干擾鏈路分享時間資源。也就是說，如果鏈路 (Vi5Vj)的干擾鏈路越多，或者這些干擾鏈路所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大，那么鏈路(Vi，Vp所能 使用的傳輸時間就越少。我們將某條鏈路(\，\)的所有干擾鏈路的流量之和，稱為該鏈路 的干擾流量。因此，對于整個無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量的瓶頸取決于干擾流量最大的那 條鏈路；也就是說，如果想要提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，就必須通過構(gòu)造合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，使得網(wǎng) 絡(luò)中干擾流量最大的那條鏈路的干擾盡可能小。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在不增加成本的基礎(chǔ)上降低WMN中鏈路間的網(wǎng)絡(luò)信號干擾，本發(fā)明 的實施例提供了 一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置。實施例一如圖3所示，本實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，包括301、獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息。在本實施例中，所述無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信 息，可以是各個節(jié)點(diǎn)主動上報，也可以是由核心網(wǎng)側(cè)下發(fā)命令要求各個節(jié)點(diǎn)反饋其位置信 息及各個鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息，然后由核心網(wǎng)側(cè)進(jìn)行統(tǒng)計得到的；其中，所述各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息指的是當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù) 載信息。302、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線 收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。在本實施例中，可以根據(jù)獲取到的所述無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路 的業(yè)務(wù)負(fù)載信息，計算出每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和mesh節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載，以及與它們相關(guān)的鏈路在 進(jìn)行通信時存在的干擾流量，然后以所述干擾流量最小時的節(jié)點(diǎn)連接布局為最佳的無線網(wǎng) 絡(luò)布局，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信 道，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。為了更好地實現(xiàn)上述無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，本實施例還提供了一種用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，如圖4所示，包括獲取單元41和確定單元42 ；具體地，獲取單元41用于獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信 息，其中所述各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息指的是當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信 息；確定單元42用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每 個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。 本發(fā)明實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置，根據(jù)獲取到的無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié) 點(diǎn)的位置信息和各鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載信息可以計算出所述無線網(wǎng)絡(luò)中各鏈路可能受到的干 擾流量，從而可以根據(jù)所述鏈路的干擾流量的大小來判斷當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣，并以此為 標(biāo)準(zhǔn)來對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。實施例二 如圖5所示，本實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，具體包括以下步驟501、獲取無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息。在本實施例中，所述無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信 息，可以是各個節(jié)點(diǎn)主動上報，也可以是由核心網(wǎng)側(cè)下發(fā)命令要求各個節(jié)點(diǎn)反饋相關(guān)信息， 然后由核心網(wǎng)側(cè)進(jìn)行統(tǒng)計得到的。502、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，構(gòu)建以所述無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān) 節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的路由樹。構(gòu)造路由樹的目標(biāo)，就是使各個路由樹的總業(yè)務(wù)負(fù)載達(dá)到負(fù)載平衡，也就是每個 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的業(yè)務(wù)負(fù)載總量之間的差異達(dá)到最小。路由樹的構(gòu)建過程從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)開始，每次選擇一個節(jié)點(diǎn)加入到某個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)下已 構(gòu)建的路由樹，從而對路由樹進(jìn)行擴(kuò)展，直到所有節(jié)點(diǎn)都加入網(wǎng)絡(luò)為止。如圖6所示，路由 樹的具體構(gòu)建過程如下S21、初始時，每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)都是一個根節(jié)點(diǎn)，將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳輸范圍內(nèi)的所有鄰居 節(jié)點(diǎn)都放入到候選節(jié)點(diǎn)集合U中。S22、從候選節(jié)點(diǎn)集合U中選取一個節(jié)點(diǎn)V，并為其選擇一個父節(jié)點(diǎn)P ；其中，選擇節(jié) 點(diǎn)ν的父節(jié)點(diǎn)P的依據(jù)是，保證父節(jié)點(diǎn)P的定向天線能夠覆蓋到節(jié)點(diǎn)V。例如，如果節(jié)點(diǎn)ρ能夠成為節(jié)點(diǎn)ν的父節(jié)點(diǎn)，那么需要保證節(jié)點(diǎn)ρ的無線收發(fā)器的 定向天線有能力覆蓋節(jié)點(diǎn)ν ；而在圖7所示的情況中，節(jié)點(diǎn)ρ上配有三個無線收發(fā)器，也就 只有三根定向天線，由于節(jié)點(diǎn)P與其父節(jié)點(diǎn)q之間的通信要獨(dú)占一根定向天線，另外兩根定 向天線分別覆蓋節(jié)點(diǎn)vl、v2和v3、v4,因此節(jié)點(diǎn)ρ沒有能力再覆蓋節(jié)點(diǎn)V，也就無法成為節(jié) 點(diǎn)ν的父節(jié)點(diǎn)。S23、計算節(jié)點(diǎn)ν加入到所述父節(jié)點(diǎn)所在的路由樹的情況下，當(dāng)前所述無線網(wǎng)絡(luò)中 每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量，以及當(dāng)前所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大差值， 所述最大差值為當(dāng)前所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大值與最小值之間的差值。在本實施例中，步驟S23是在假定節(jié)點(diǎn)ν通過所述父節(jié)點(diǎn)加入到路由樹的前提下， 計算出所述無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的業(yè)務(wù)負(fù)載情況，從而為后續(xù)的步驟中選擇最佳節(jié)點(diǎn)加 入到路由樹中提供依據(jù)。重復(fù)執(zhí)行步驟S22和S23，為節(jié)點(diǎn)ν選擇新的父節(jié)點(diǎn)，并計算節(jié)點(diǎn)ν選擇所述新的 父節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大差值，直到已有的路由樹中不再有其它適合作為節(jié)點(diǎn)V的父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。S24、將上述業(yè)務(wù)負(fù)載總量最大差值中的最小值所對應(yīng)的父節(jié)點(diǎn)記為節(jié)點(diǎn)ν的最 佳父節(jié)點(diǎn)重復(fù)執(zhí)行步驟S22至S24，為候選節(jié)點(diǎn)集合U中的所有節(jié)點(diǎn)找到其最佳父節(jié)點(diǎn)。S25、在候選節(jié)點(diǎn)集合U中所有節(jié)點(diǎn)都確定了其最佳父節(jié)點(diǎn)之后，所述候選節(jié)點(diǎn)集 合U中的每個節(jié)點(diǎn)都對應(yīng)一個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)負(fù)載總量最大差值的最小值，因此，在本實施 例中可以對所述每個節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的最小值再次進(jìn)行比較，選取其中最小的一個對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)作 為最佳節(jié)點(diǎn)7，并將該最佳節(jié)點(diǎn)/通過其對應(yīng)的最佳父節(jié)點(diǎn)加入到所述無線網(wǎng)絡(luò)的路由樹 中，此時所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大差值達(dá)到最小。S26、將節(jié)點(diǎn)/的鄰居節(jié)點(diǎn)添加到候選節(jié)點(diǎn)集合U中。重復(fù)上述步驟S22至S26，直到所述無線網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都連接到路由樹上。在本發(fā)明實施例的樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點(diǎn)只有一個父節(jié)點(diǎn)，而可以有多個 子節(jié)點(diǎn)；當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)之間的鏈路被稱為上游鏈路，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的鏈路稱 為下游鏈路。503、確定所述節(jié)點(diǎn)上每個無線收發(fā)器分別對應(yīng)的服務(wù)對象，所述服務(wù)對象為所述 節(jié)點(diǎn)在其所處路由樹中的鏈路；也就是說，為所述節(jié)點(diǎn)上的鏈路分配無線收發(fā)器。對于路由樹中的節(jié)點(diǎn)，其上游鏈路獨(dú)占一個無線收發(fā)器，下游鏈路使用該節(jié)點(diǎn)上 剩余的無線收發(fā)器。如果下游鏈路的數(shù)目大于下游無線收發(fā)器的數(shù)目，那么就需要確定每 個無線收發(fā)器分別為哪些鏈路服務(wù)。由同一個無線收發(fā)器提供服務(wù)的多個鏈路之間存在 干擾，不能同時進(jìn)行傳輸，因此需要采用合理的分配方式，以平衡無線收發(fā)器之間的業(yè)務(wù)負(fù) 載。例如，在圖8中，節(jié)點(diǎn)u有三個無線收發(fā)器用于下游鏈路的通信，并且已知節(jié)點(diǎn)u
的下游鏈路集合{νι、ν2.....ν8}，且圖中每條鏈路上的數(shù)字代表該鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載。某
個無線收發(fā)器的業(yè)務(wù)負(fù)載，是該無線收發(fā)器的定向天線覆蓋的所有通信鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載之 和。參看圖8中所示的分配方案1和分配方案2，如果采用分配方案1，則節(jié)點(diǎn)u的負(fù)載最重 的那個無線收發(fā)器的業(yè)務(wù)負(fù)載為L1 =max {2+3+4，3+6，5+4+2} = 11 ；如果采用分配方案2， 則節(jié)點(diǎn)u的負(fù)載最重的那個無線收發(fā)器的業(yè)務(wù)負(fù)載為L2 = max {2+3+4, 3+6+5,4+2} = 14 ； 為了使各個無線收發(fā)器之間的業(yè)務(wù)負(fù)載達(dá)到均衡，也就是該節(jié)點(diǎn)上用于下游鏈路的所有無 線收發(fā)器的業(yè)務(wù)負(fù)載中的最大值達(dá)到最小，因此，分配方案1優(yōu)于分配方案2?？紤]為節(jié)點(diǎn)U分配無線收發(fā)器的過程，假設(shè)節(jié)點(diǎn)u共有K個下游無線收發(fā)器，并且 有M條下游鏈路，這些鏈路按照一定的順序(例如按逆時針或順時針方向)排成循環(huán)列表 <11； 12，...，1M>;因此，實際上只要找出K根定向天線覆蓋M條鏈路的所有情況，并比較每 種情況下負(fù)載最大的無線收發(fā)器的業(yè)務(wù)負(fù)載，其中的業(yè)務(wù)負(fù)載的最小值所對應(yīng)的就是最佳 的分配方式。這里，為了以最小計算量獲得最佳結(jié)果，我們采用動態(tài)規(guī)劃的方法來計算，計算復(fù) 雜度為O (KM3)，動態(tài)規(guī)劃的過程總共分為K個階段。第1階段計算出用單個天線覆蓋各種可能扇區(qū)所得到的業(yè)務(wù)負(fù)載。如圖9所示， 某個扇區(qū)對應(yīng)于從Ii到Ij的鏈路集合，將該扇區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)載記為、(i，j)，i，j = 1，2，...， Μ?？紤]i和j的不同組合，總共有M2種情況。tji，j)的計算公式如下(其中，⑴表示無窮大，實際計算時可以用一個大的正數(shù)來替代
Σ /OJ ‘在A到Ij之間鏈路都被同一個無線收發(fā)器天線覆蓋
( / ) = J i<s< j
A,J) I00，其它情況第k階段(k = 2，. .，K)對于用k個天線覆蓋從Ii到Ij的扇區(qū)的分配方法，可以 分解為用k-1個天線覆蓋從Ii到Is的扇區(qū)和用ι個天線覆蓋從is+1到h的扇區(qū)的分配方 法的組合(如圖10所示)，其中S = i，i+l，i+2，... , j-1 ；用tk(i，j)表示在各種組合下， 負(fù)載最重的那個無線收發(fā)器所對應(yīng)的業(yè)務(wù)量的最小值，其計算公式如下tk (/，j) = Jninjmaxli^1 (/,5), tx (5 +1，y·)}}在完成K個階段后，從最后一個階段(即第K階段)的結(jié)果中，找出覆蓋M條鏈路 的所有tK(i，j)(即從Ii到h包含了所有鏈路)，其中最小值對應(yīng)的分配方式即為所述節(jié)點(diǎn) 處的無線收發(fā)器的最優(yōu)分配方式。最優(yōu)分配下的業(yè)務(wù)負(fù)載4的計算公式如下fK = minfc (1, Μ), tK (2,1)，…, (M，M -1)}其中，tK(l，Μ)為依次覆蓋了 Ip I2到Im共M個鏈路時負(fù)載最重的無線收發(fā)器所 對應(yīng)的業(yè)務(wù)量的最小值；tK(2，l)為依次覆蓋了 I2到1M、I1共M個鏈路時負(fù)載最重的無線收發(fā)器所對應(yīng)的 業(yè)務(wù)量的最小值；......tK(M，M_l)為依次覆蓋了 ImU1到Ish共M個鏈路時負(fù)載最重的無線收發(fā)器所對應(yīng) 的業(yè)務(wù)量的最小值；然后，從上面M種情況對應(yīng)的負(fù)載最重的無線收發(fā)器對應(yīng)的業(yè)務(wù)量最小值中再次 選出其中的最小值，此時對應(yīng)的無線收發(fā)器的分配方式即為所述節(jié)點(diǎn)處的無線收發(fā)器的最 優(yōu)分配方式。504、對所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向進(jìn)行細(xì)粒度的調(diào)整，并為所述無線收 發(fā)器分配信道。對無線收發(fā)器的天線方向進(jìn)行細(xì)粒度調(diào)整的目的是設(shè)置每個無線收發(fā)器的天線 方向，使之覆蓋所有需要提供服務(wù)的鏈路，并且網(wǎng)絡(luò)的最大鏈路干擾流量要降到最小。由于只有使用相同信道的無線收發(fā)器才會相互干擾，因此天線調(diào)整和信道分配需 要綜合考慮，而且在進(jìn)行天線方向調(diào)整時，要遵循以下兩個原則1)設(shè)置天線的方向時，盡量避免覆蓋無須服務(wù)的節(jié)點(diǎn)；2)為每根天線分配信道時，盡量使工作在同一信道的鏈路的干擾流量最小。對無線收發(fā)器的定向天線的方向進(jìn)行細(xì)粒度調(diào)整的過程從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)開始，每次為 路由樹中的一個節(jié)點(diǎn)調(diào)整天線方向并分配信道，直到所有節(jié)點(diǎn)都被處理過為止；其中，為某 個節(jié)點(diǎn)u進(jìn)行天線調(diào)整和信道分配的具體過程如下首先，對節(jié)點(diǎn)U的上游無線收發(fā)器進(jìn)行操作由于在對節(jié)點(diǎn)u進(jìn)行操作之前，已經(jīng) 對節(jié)點(diǎn)u的父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行過天線調(diào)整和信道分配，因此，為了保證上游鏈路的正常通信，節(jié)點(diǎn)U的上游無線收發(fā)器采用與父節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的下游無線收發(fā)器相同的信道；此外，還需要對天線方向進(jìn)行微調(diào)，找到對該信道上其它鄰居節(jié)點(diǎn)干擾最小的方向；其次，對節(jié)點(diǎn)u的下游無線收發(fā)器進(jìn)行操作對于每個無線收發(fā)器，在覆蓋下游鏈 路的前提下，列舉出所述無線收發(fā)器的可選天線方向和可選信道的所有組合，并計算每種 組合中所述節(jié)點(diǎn)給網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)帶來的干擾流量；選擇一種干擾最小的組合，即以所述 干擾流量的最小值對應(yīng)的組合為準(zhǔn)，確定所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向并為該節(jié)點(diǎn) 分配信道。例如，在圖11中，節(jié)點(diǎn)Vl、v2, V3和V4是節(jié)點(diǎn)u需要建立鏈路的下游鄰居節(jié)點(diǎn)，節(jié) 點(diǎn)V(I、V5和V6不需要與節(jié)點(diǎn)u建立鏈路，圖中給出了 5種可能的天線調(diào)整方向，每種方向覆 蓋不同的節(jié)點(diǎn)集；在為節(jié)點(diǎn)u進(jìn)行天線調(diào)整和信道分配時，需要計算出上述5種調(diào)整方案中 節(jié)點(diǎn)u給網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)帶來的干擾流量，選擇其中干擾流量最小的調(diào)整方案，并按照該 調(diào)整方案對節(jié)點(diǎn)u的無線收發(fā)器的定向天線的天線方向進(jìn)行調(diào)整并為節(jié)點(diǎn)u分配信道。本實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，根據(jù)獲取到的無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信 息和各鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載信息可以計算出每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和mesh節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載，以及與它 們相關(guān)的鏈路在進(jìn)行通信時存在的干擾流量，從而可以根據(jù)所述鏈路的干擾流量的大小來 判斷當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣，以所述干擾流量最小時的節(jié)點(diǎn)連接布局及每個節(jié)點(diǎn)上的無線收 發(fā)器的配置和信道分配為最佳的無線網(wǎng)絡(luò)布局，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃；此外，本實施例中構(gòu)建路由樹的過程，保證了各個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)載均衡；為通 信鏈路分配天線的過程，由于采用的是動態(tài)規(guī)劃的方法，可以以較低的計算復(fù)雜度得到最 優(yōu)的分配結(jié)果；而且，在調(diào)整天線方向和分配信道的過程中，綜合考慮了信道和天線方向的 各種組合，從而保證選擇的結(jié)果最大程度地減小鏈路之間的相互干擾。實施例三如圖12所示，本實施例提供的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，包括獲取單元121和確 定單元122 ；具體地，首先，獲取單元121獲取到無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù) 載信息；然后，由確定單元122根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié) 點(diǎn)上的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。在本實施例中，所述確定單元122進(jìn)一步包括構(gòu)建模塊122a、確定模塊122b和 調(diào)整模塊122c;其中，構(gòu)建模塊122a，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，構(gòu)建以所述 無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的路由樹；具體地，構(gòu)建模塊122a依次選擇一個節(jié)點(diǎn)加入至 少一個已有的路由樹中，計算當(dāng)前所述無線網(wǎng)絡(luò)中每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量，并計算 出所述節(jié)點(diǎn)加入到每個路由樹中后，所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大差值；以所 述最大差值中的最小值所對應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)，將所述節(jié)點(diǎn)加入到路由樹中；確定模塊122b，用于確定所述節(jié)點(diǎn)上每個無線收發(fā)器分別對應(yīng)的服務(wù)對象，所述 服務(wù)對象為所述節(jié)點(diǎn)在其所處路由樹中的鏈路；具體地，確定模塊122b將所述節(jié)點(diǎn)的一個 無線收發(fā)器分配給上游鏈路，其它的無線收發(fā)器分配給下游鏈路；且所述分配給下游鏈路 的無線收發(fā)器之間達(dá)到業(yè)務(wù)負(fù)載均衡；調(diào)整模塊122c，用于對所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向進(jìn)行調(diào)整，并為所述無線收發(fā)器分配信道，具體地，調(diào)整模塊122c列舉出所述無線收發(fā)器的天線方向和信道分 配的所有組合，并計算所述每種組合中所述節(jié)點(diǎn)給其它節(jié)點(diǎn)帶來的干擾流量；以所述干擾 流量的最小值對應(yīng)的組合為準(zhǔn)，確定所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向并為其分配信 道。本實施例中提供的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，根據(jù)獲取到的無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn) 的位置信息和各鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)載信息可以計算出所述無線網(wǎng)絡(luò)中各鏈路可能受到的干擾 流量，從而可以根據(jù)所述鏈路的干擾流量的大小來判斷當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣，并以此為標(biāo) 準(zhǔn)來對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃。通過以上實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟 件加必需的硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以全部通過硬件來實施?；谶@樣的理解，本 發(fā)明的技術(shù)方案對背景技術(shù)做出貢獻(xiàn)的全部或者部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該 計算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得 一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或 者實施例的某些部分所述的方法。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，包括獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置 信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個 無線收發(fā)器分配信道的步驟，包括根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，構(gòu)建以所述無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根 節(jié)點(diǎn)的路由樹；確定所述節(jié)點(diǎn)上每個無線收發(fā)器分別對應(yīng)的服務(wù)對象，所述服務(wù)對象為所述節(jié)點(diǎn)在其 所處路由樹中的鏈路；對所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向進(jìn)行調(diào)整，并為所述無線收發(fā)器分配信道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述構(gòu)建以所述無線網(wǎng)絡(luò) 中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的路由樹，包括將無線網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點(diǎn)依次加入至少一個已有的路由樹中，并計算當(dāng)前所述無線網(wǎng) 絡(luò)中每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量；計算出所述節(jié)點(diǎn)依次加入到每個路由樹中后，當(dāng)前所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量 的最大差值，所述最大差值為當(dāng)前所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大值與最小值的 差值；以所述最大差值中的最小值所對應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)，將所述節(jié)點(diǎn)加入到路由樹中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述確定所述節(jié)點(diǎn)上每個 無線收發(fā)器分別對應(yīng)的服務(wù)對象，包括將所述節(jié)點(diǎn)的一個無線收發(fā)器分配給上游鏈路，其它的無線收發(fā)器分配給下游鏈路； 所述分配給下游鏈路的無線收發(fā)器之間達(dá)到業(yè)務(wù)負(fù)載均衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述分配給下游鏈路的無 線收發(fā)器之間達(dá)到業(yè)務(wù)負(fù)載均衡，具體為所述分配給下游鏈路的所有無線收發(fā)器的業(yè)務(wù) 負(fù)載中的最大值達(dá)到最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，其特征在于，所述對所述節(jié)點(diǎn)上的無線 收發(fā)器的天線方向進(jìn)行調(diào)整，并為所述無線收發(fā)器分配信道，包括列舉所述無線收發(fā)器的天線方向和信道分配的所有組合； 計算所述每種組合中所述節(jié)點(diǎn)給其它節(jié)點(diǎn)帶來的干擾流量；以所述干擾流量的最小值對應(yīng)的組合為準(zhǔn)，確定所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向 并為其分配信道。
7.一種用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，其特征在于，包括獲取單元，用于獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息； 確定單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每 個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，其特征在于，所述確定單元包括 構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，構(gòu)建以所述無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的路由樹；確定模塊，用于確定所述節(jié)點(diǎn)上每個無線收發(fā)器分別對應(yīng)的服務(wù)對象，所述服務(wù)對象 為所述節(jié)點(diǎn)在其所處路由樹中的鏈路；調(diào)整模塊，用于對所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向進(jìn)行調(diào)整，并為所述無線收發(fā) 器分配信道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，其特征在于，所述構(gòu)建模塊還用于將無線網(wǎng)絡(luò)中的某一節(jié)點(diǎn)依次加入至少一個已有的路由樹中，計 算當(dāng)前所述無線網(wǎng)絡(luò)中每個網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量，并計算出所述節(jié)點(diǎn)加入到每個路由 樹中后，所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大差值，所述最大差值為當(dāng)前所有網(wǎng)關(guān)節(jié) 點(diǎn)對應(yīng)的業(yè)務(wù)負(fù)載總量的最大值與最小值的差值；以所述最大差值中的最小值所對應(yīng)的無 線網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)，將所述節(jié)點(diǎn)加入到路由樹中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，其特征在于，所述確定模塊還用于將所述節(jié)點(diǎn)的一個無線收發(fā)器分配給上游鏈路，其它的無線收發(fā) 器分配給下游鏈路；且所述分配給下游鏈路的無線收發(fā)器之間達(dá)到業(yè)務(wù)負(fù)載均衡。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的裝置，其特征在于，所述調(diào)整模塊還用于列舉出所述無線收發(fā)器的天線方向和信道分配的所有組合，并計 算所述每種組合中所述節(jié)點(diǎn)給其它節(jié)點(diǎn)帶來的干擾流量；以所述干擾流量的最小值對應(yīng)的 組合為準(zhǔn)，確定所述節(jié)點(diǎn)上的無線收發(fā)器的天線方向并為其分配信道。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法及裝置，涉及無線通信領(lǐng)域，用以在不增加成本的基礎(chǔ)上降低WMN中鏈路間的網(wǎng)絡(luò)信號干擾。本發(fā)明實施例提供的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，包括獲得無線網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置信息及各鏈路上的業(yè)務(wù)負(fù)載信息；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的位置信息和所述業(yè)務(wù)負(fù)載信息，確定所述節(jié)點(diǎn)上的每個無線收發(fā)器的天線方向，并為所述每個無線收發(fā)器分配信道。本發(fā)明實施例中提供的方法及裝置適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04W16/28GK101945398SQ20091015013
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者劉芹, 周元, 李文俊, 賈小華 申請人:華為技術(shù)有限公司