專利名稱：一種基于網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略的大規(guī)模無線局域網(wǎng)信道規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略的大規(guī)模無線局域網(wǎng)信道規(guī)劃方法屬于無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及性能優(yōu)化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，基于IEEE 802.11協(xié)議體系的無線局域網(wǎng)得到了廣泛的部署。其規(guī)模發(fā)展迅速的主要原因在于使用開放頻段，設(shè)備廉價(jià)，及安裝便利。相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)來講，WLAN可為移動(dòng)終端提供距離較短但是速率較高的網(wǎng)絡(luò)接入。智能移動(dòng)終端的出現(xiàn)使得網(wǎng)絡(luò)流量飛速增長，為承載激增的流量需求，WLAN基礎(chǔ)設(shè)施被更加密集、大規(guī)模的部署。無線寬帶聯(lián)盟發(fā)表的一份報(bào)告中指出，到2015年，全球公共W1-Fi熱點(diǎn)的數(shù)量將增長350%。國內(nèi)除各種機(jī)構(gòu)、組織紛紛建設(shè)自己的無線網(wǎng)絡(luò)外，運(yùn)營商均積極發(fā)展W1-Fi業(yè)務(wù)。中國移動(dòng)計(jì)劃在2013年底將在全國范圍內(nèi)部署100萬個(gè)熱點(diǎn)，中國電信預(yù)計(jì)于2012年底熱點(diǎn)數(shù)增加至100萬個(gè)。然而大量的、密集部署的熱點(diǎn)給網(wǎng)絡(luò)帶來了挑戰(zhàn)。用戶的體驗(yàn)未必隨著熱點(diǎn)的增多而增加，反而，大量熱點(diǎn)之間的復(fù)雜干擾可能嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能。802.11無線局域網(wǎng)使用兩個(gè)開放頻段，分別是2.4GHz工業(yè)、學(xué)術(shù)、醫(yī)療(ISM)頻帶和5GHz無需執(zhí)照的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(UNII)頻帶。每個(gè)頻帶被劃分為多個(gè)相互重疊的信道，其中完全不重疊信道個(gè)數(shù)有限。距離較近的AP (熱點(diǎn))如果被分配了相同的信道或者重疊信道，將互相干擾。2.4GHz頻段被應(yīng)用于各種應(yīng)用如藍(lán)牙、微波爐、無繩電話等，且不重疊信道個(gè)數(shù)較少(3個(gè))，因此干擾較重。在規(guī)模大的無線網(wǎng)絡(luò)中，合理為AP分配信道，優(yōu)化干擾是保證網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵。工業(yè)界生產(chǎn)的設(shè)備中，往往采取較為簡單的信道劃分機(jī)制，如當(dāng)AP處的干擾超過一定閾值，則其通過監(jiān)聽選擇一個(gè)其他的使用率最低的信道。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，信道使用沖突非常嚴(yán)重，單一 AP無法通過簡單的判斷選擇一個(gè)較好信道，且系統(tǒng)中所有AP在全分布式的自動(dòng)配置信道，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響不可知。傳統(tǒng)的理論上的研究也從AP的角度，局部優(yōu)化干擾。部分研究開始考慮從系統(tǒng)的角度追求信道分配的優(yōu)化，但是引入的信息過多，包括需要用戶回傳監(jiān)聽信息等。修改所有客戶端的協(xié)議以配合網(wǎng)絡(luò)做計(jì)算，在一段時(shí)間內(nèi)還很難實(shí)現(xiàn)，就目前的條件來講，客戶端數(shù)量巨大，很多信息難于準(zhǔn)確提取。對(duì)于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，信道的規(guī)劃必須從系統(tǒng)的角度考慮。目標(biāo)為優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的干擾，而非從單一的各點(diǎn)來看干擾情況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化需要切實(shí)能夠應(yīng)用的系統(tǒng)評(píng)估策略、及相應(yīng)的信道劃分方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)信道分配系統(tǒng)評(píng)估參數(shù)，利用評(píng)估參數(shù)制定評(píng)估策略，可以評(píng)估整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的干擾情況。并針對(duì)評(píng)估參數(shù)，以優(yōu)化系統(tǒng)干擾為目標(biāo)，提出信道規(guī)劃方法。應(yīng)用場(chǎng)景為對(duì)大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)的AP做信道劃分，及對(duì)不同的劃分方案做出評(píng)估與對(duì)比驗(yàn)證。發(fā)明分為三個(gè)部分，第一部分為相關(guān)參數(shù)及系統(tǒng)評(píng)估參數(shù)的定義，并給出參數(shù)的具體推導(dǎo)方法；第二部分實(shí)現(xiàn)信道劃分方法，獲得劃分結(jié)果并應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)；最后對(duì)劃分結(jié)果進(jìn)行理論評(píng)估，給出該劃分方案的評(píng)估結(jié)果。評(píng)估結(jié)果表明在系統(tǒng)參數(shù)方面，信道劃分方法比未應(yīng)用之前大幅提高。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在應(yīng)用了信道劃分的結(jié)果后，網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)干擾有所下降。本發(fā)明的特征在于是一種在大規(guī)模無線局域網(wǎng)中對(duì)未分配信道的無線接入點(diǎn)集合APset中的各個(gè)無線接入點(diǎn)也稱熱點(diǎn)的干擾進(jìn)行全局優(yōu)化的信道分配方法，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信道規(guī)劃服務(wù)器中依次進(jìn)行以下步驟實(shí)現(xiàn):步驟(I)所述信道規(guī)劃服務(wù)器初始化:設(shè)定:優(yōu)化目標(biāo)位網(wǎng)絡(luò)的最嚴(yán)重的干擾最小化，為此設(shè)立以下優(yōu)化參數(shù) 沖突區(qū)域集合S，也是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，S= {S1; S2,…，Ss}，下標(biāo)中的大寫的S同時(shí)表示沖突區(qū)域的個(gè)數(shù)和序號(hào)，所述沖突區(qū)域是指一個(gè)熱點(diǎn)APp所能完全覆蓋的區(qū)域；信道沖突指數(shù)CCI (S，C。)，其中:信道集合C=IC1, C2，…，C。...，C。}，其中，下標(biāo)中大寫的C表示信道的個(gè)數(shù)同時(shí)也表示序列C中最后一個(gè)信道的序號(hào)，下標(biāo)中小寫的C表示任意一個(gè)信道，C是非重疊且供分配的信道集合，所述信道沖突指數(shù)CCI (S，C。)是指任何一個(gè)信道C。在沖突區(qū)域S中受干擾的程度，CCI (S，C。) =m+n*a，其中m是所述沖突區(qū)域內(nèi)使用信道C。的熱點(diǎn)AP1^個(gè)數(shù)，c e C，η是與所述沖突區(qū)域S相鄰的沖突區(qū)域S’中使用信道C。的個(gè)數(shù)，c e C，無線接入點(diǎn)集合APset=MP1, AP2, -,APp,…，APP}，下標(biāo)中大寫的P表示熱點(diǎn)的個(gè)數(shù)，同時(shí)也是APset中最后一個(gè)熱點(diǎn)的序號(hào)，APp表不任意一個(gè)AP,a是指沖突區(qū)域S’中使用了 C。信道的η個(gè)熱點(diǎn)對(duì)沖突區(qū)域S中使用了 C。信道的m個(gè)熱點(diǎn)的影響參數(shù)，取a=0.25，沖突指數(shù)Cl (S)，是指所述沖突區(qū)域內(nèi)S內(nèi)的受干擾最嚴(yán)重信道的干擾程度，Cl (S) =MAX {CCI (S，Cl)，—, CCI (S, Cc)}，與每個(gè)APp相關(guān)的信息的集合APi,包括APp所在的沖突區(qū)域area，APp是否處在優(yōu)先保證的沖突區(qū)域的指示prior，APh受限使用的信道limitCh，受限使用是指沖突該區(qū)域在某些信道上存在其他網(wǎng)絡(luò)的干擾，則避免為該區(qū)域內(nèi)AP分配這些信道，與所述APp相鄰的熱點(diǎn)neighbor,及為APp分配的信道channel, channel的初始值為空，APi表示為:APi= {area, prior, IimCh, neighbor, channel}, i 為熱點(diǎn)在熱點(diǎn)集合中的序號(hào)，1=1,2,…P， 每個(gè)沖突區(qū)域S的信息Sj表示為，Sj= {APp, CCI (S，Cl)，-,CCI (S，CC)，Cl}，APp 為區(qū)域包含的熱點(diǎn)，j 為每個(gè)沖突區(qū)域信息的序號(hào)，j=l, 2,…S ；步驟(2)所述網(wǎng)絡(luò)信道規(guī)劃服務(wù)器依次按以下步驟進(jìn)行信道分配:步驟(2.1)建立一個(gè)未分配信道的無線接入點(diǎn)集合APset，步驟(2.2)在所述APset中按以下步驟選擇一個(gè)未分配信道的熱點(diǎn)APm:步驟(2.2.1)判斷所述APset中是否存在處于優(yōu)先保證沖突區(qū)域的熱點(diǎn)組，若有，則從所述的熱點(diǎn)組中選擇一個(gè)鄰居數(shù)最多的的熱點(diǎn)APni,
若無，則從所述APset中選擇鄰居數(shù)最多的熱點(diǎn)APm，步驟(2.2.2)若步驟(2.2.1)中存在多個(gè)鄰居數(shù)最多且數(shù)目相同的熱點(diǎn)，則從中選擇一個(gè)存在受限使用信道的熱點(diǎn)APm，若無受限使用信道的熱點(diǎn)，則從多個(gè)鄰居數(shù)最多且數(shù)目相同的熱點(diǎn)中任意選擇一個(gè)熱點(diǎn)APm，步驟(2.3)為步驟(2.2)中得到的APm分配一個(gè)可用信道，此時(shí)計(jì)算每個(gè)沖突區(qū)域的CI(S)值，記錄下所有區(qū)域中最大的Cl值CImax，及此時(shí)為APm分配的信道，APm所在沖突區(qū)域的Cl值CI1()。，步驟(2.4)為步驟(2.2)中得到的APm分配下一個(gè)可用信道，并計(jì)算當(dāng)時(shí)每個(gè)沖突區(qū)域的Cl值，記錄下此時(shí)所有沖突區(qū)域中最大的Cl值CImaxtomp,及APm所在沖突區(qū)域的Cl值CI1。。一，比較CImax和CImaxtemp,記錄較小的一個(gè)Cl值，并賦給CImax,及記錄較小的一個(gè)對(duì)應(yīng)的給APm分配的信道，若兩個(gè)值相等，則比較CIltrc和Cl—，較小的一個(gè)賦給CIltj。，及記錄較小的一個(gè)對(duì)應(yīng)的給APni分配的信道，步驟(2.5)繼續(xù)為(2.2)中選出的APm分配可用信道，重復(fù)(2.4)步驟，循環(huán)執(zhí)行一直到循環(huán)完信道集合C中所有可用信道為止，若該熱點(diǎn)是受限使用信道的區(qū)域內(nèi)APp，則不使用受限的信道，步驟(2.6)把步驟(2.4)到(2.5)得到的已記錄的信道分配給步驟(2.2)中選擇的熱點(diǎn)APm，并重新計(jì)算各個(gè)沖突區(qū)域的CCI (S，C。)及Cl (S)，形成最終的APi，步驟(2.7)重·復(fù)步驟(2.2)到步驟(2.5)，直到選擇完APset中所有無線接入點(diǎn)為止。在步驟(2.5)中，當(dāng)相鄰兩次給APm分配信道后的最大Cl值相同時(shí)，比較相鄰兩次分配后APm所處的區(qū)域的Cl值，記錄較小的一次對(duì)應(yīng)的信道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域劃分為沖突區(qū)域，并從整體的角度優(yōu)化干擾，降降低了最嚴(yán)重干擾，即均勻的減少了全局的干擾。


圖1、兩種Cl分布的情況對(duì)比:...---應(yīng)用算法后—*C**—應(yīng)用算法前。圖2、2.4GHz上評(píng)估區(qū)域Cl值對(duì)比:-.=.-應(yīng)用算法后 G:應(yīng)用
算法前。圖3、5GHz上評(píng)估區(qū)域Cl值對(duì)比:~磁^應(yīng)用算法后—應(yīng)用算法前。圖4、2.4GHz上優(yōu)先保證區(qū)域Cl值對(duì)比: ---應(yīng)用算法后 ◎ 應(yīng)
用算法前。圖5、5GHz上優(yōu)先保證區(qū)域Cl值對(duì)比: ----應(yīng)用算法后應(yīng)用
算法前。圖6、區(qū)域19干擾情況對(duì)比——應(yīng)用算法前應(yīng)
用算法后圖7、區(qū)域26干擾情況對(duì)比-應(yīng)用算法前
應(yīng)用算法后
圖8、區(qū)域27干擾情況對(duì)比-應(yīng)用算法前
應(yīng)用算法后圖9、本發(fā)明的算法流程圖
具體實(shí)施例方式實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境為清華大學(xué)校園無線網(wǎng)。一、無線網(wǎng)絡(luò)信道劃分系統(tǒng)評(píng)估參數(shù)1.變量及評(píng)估參數(shù)定義(I)沖突區(qū)域(conflict area) 劃定的一個(gè)區(qū)域S，S用一個(gè)AP即可以完全覆蓋，認(rèn)為在該區(qū)域內(nèi)，若有多個(gè)AP被分配了相同的信道，它們之間會(huì)產(chǎn)生干擾。(2)信道沖突指數(shù)(channel conflict index)該參數(shù)是針對(duì)一個(gè)沖突區(qū)域中的某個(gè)信道 而言。指示信道C。在一個(gè)沖突區(qū)域內(nèi)受到的干擾程度。表示為CCI (S，C。)，S為沖突區(qū)域，C。為信道。(3)沖突指數(shù)(conflict index)指示一個(gè)沖突區(qū)域的最嚴(yán)重干擾程度，即干擾最重的信道的干擾程度。表示為Cl (S)，S為沖突區(qū)域。2.參數(shù)計(jì)算(I)沖突區(qū)域沖突區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)AP的主要覆蓋范圍，可以通過對(duì)部署結(jié)果的學(xué)習(xí)，結(jié)合信號(hào)監(jiān)等方法聽對(duì)非常規(guī)區(qū)域進(jìn)行消除。沖突區(qū)域?qū)W習(xí)的工具不在本發(fā)明的范圍。(2)信道沖突指數(shù)在一個(gè)沖突區(qū)域S內(nèi)，有m個(gè)APh使用信道C。，與S相鄰的沖突區(qū)域中總共有η個(gè)APh使用信道C。，則信道k的CCI值為CCI (S，C。) =m+n*a.參數(shù)a代表相鄰區(qū)域AP對(duì)該區(qū)域AP的影響程度。a取值根據(jù)AP的密集、分布情況應(yīng)有所不同.這里為了簡化方法，采用參數(shù)的方式統(tǒng)一鄰居區(qū)域AP對(duì)本區(qū)域AP的影響程度。也可以引入AP之間邊的權(quán)值，來更細(xì)粒度計(jì)算信道的干擾程度。算法中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和反復(fù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定為0.25，表示4個(gè)位于其他區(qū)域的AP所造成的影響等同于一個(gè)在本區(qū)域的AP。(3)沖突指數(shù)沖突區(qū)域內(nèi)最嚴(yán)重的干擾程度，可以由干擾最嚴(yán)重的信道的干擾程度來決定。CI(S) =Max (CCI (S, C1),…CCI (S，Cc))，其中(V..Cc為在該區(qū)域內(nèi)可以使用的信道。3.網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略無線網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的大的區(qū)域，可以劃分為多個(gè)不重疊的沖突區(qū)域。以上參數(shù)可以衡量每個(gè)沖突區(qū)域的干擾程度。優(yōu)化的目標(biāo)為網(wǎng)絡(luò)的最嚴(yán)重干擾最小，該目標(biāo)盡量均衡的降低網(wǎng)絡(luò)中的干擾，降低最高干擾，即圖1中(a)的情況要優(yōu)于(b)。即系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)為:Minimize Max (Cl (S1), Cl (S2),...Cl (Ss)), S1, S2,…Ss 為系統(tǒng)包含的沖突區(qū)域。二、基于系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的信道規(guī)劃方法1.參數(shù)設(shè)定Channel=ICpC2,…Cj為可以用來分配的信道，這里使用非重疊信道。
APset= (AP1, AP2,…APP}為網(wǎng)絡(luò)中需要分配信道的APS=IS1, S2,…Ss} S為網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，劃分成了 S個(gè)沖突區(qū)域APi= {area, prior, IimitCh, neighbor, channel}為每個(gè) AP 的相關(guān)信息，其中area是AP所屬于的沖突區(qū)域；prior為AP是否處于優(yōu)先保證區(qū)域；limitCh為受限使用的信道，即該信道在該區(qū)域有其他干擾，應(yīng)盡量避免！neighbor為與該AP相鄰的AP ；channel是給AP分配的信道，初始時(shí)為空。Sj= {APs, CCI (Sj, C1)...CCI (Sj, Cc), Cl}為每個(gè)沖突區(qū)域的信息，APh 為區(qū)域包含的AP ；CCI (Sj, C1)...CCI (Sj, Cc)為所有信道的CCI值，Cl為區(qū)域的沖突指數(shù)值。2.方法執(zhí)行步驟步驟(I)從APset中按著一定規(guī)則選擇一個(gè)未分配信道AP，選擇規(guī)則考慮了實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，保證先選擇優(yōu)先區(qū)域的、位置居中的(鄰居較多)、受限分配的AP，選擇過程如下:步驟(1.1)選擇一個(gè)處于優(yōu)先保證區(qū)域的，且鄰居數(shù)最多的AP ；步驟(1.2)若沒有處于優(yōu)先區(qū)域的，則選擇鄰居數(shù)最多的AP ；步驟(1.3)若鄰居數(shù)相同，則選擇有信道限制的AP ；步驟(2)為AP分配一個(gè)可用信道，并計(jì)算分配后每個(gè)區(qū)域的Cl值，記錄所有區(qū)域最大Cl值，記錄該信道及該Cl值；步驟(3)為AP分配下一個(gè)可用信道，計(jì)算出所有區(qū)域最大Cl值后，與目前記錄的Cl值進(jìn)行比較，記錄值 更小Cl的所分配信道，循環(huán)執(zhí)行該步驟直至遍歷完可用信道；這其中若兩次最大Cl的值相同，則比較相鄰兩次正在處理的AP所位于區(qū)域的Cl值，選擇更小的一個(gè)進(jìn)行記錄；步驟(4)為AP分配記錄的信道，并重新計(jì)算所有區(qū)域的Cl ；步驟(5)重復(fù)步驟(I)，直至沒有未分配信道的AP ；三、參數(shù)理論評(píng)估及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.參數(shù)理論評(píng)估理論評(píng)估中，對(duì)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)中的信道分配進(jìn)行了評(píng)估，與上面提出的分配方法得出的分配結(jié)果的評(píng)估進(jìn)行對(duì)比。主要對(duì)比每個(gè)區(qū)域的Cl值，所有區(qū)域的平均Cl值及優(yōu)先保證區(qū)域Cl值。評(píng)估對(duì)象選擇校園中一處規(guī)模較大教學(xué)樓。圖2為2.4GHz上兩種分配方案的Cl值對(duì)比，圖3為5GHz上兩種分配方案的Cl值對(duì)比結(jié)果?？梢钥闯?，以上提出的分配方法使得大部分區(qū)域的Cl值明顯比現(xiàn)狀降低，5GHz上降低更明顯，因?yàn)?GHz有更多的信道可以使用，2.4GHz非重疊信道較少，沖突很難避免。圖4是2.4GHz上優(yōu)先保證區(qū)域的Cl值，圖5是5GHz上優(yōu)先保證區(qū)域的Cl值。可以看出，在新提出的方法中，優(yōu)先區(qū)域的Cl得到了保證，進(jìn)而優(yōu)先保證網(wǎng)絡(luò)性能。下表列出兩種分配方法在兩個(gè)頻點(diǎn)上的平均Cl值。
分配方案 |2.4GHz平均Cl|5GHz平均Cl當(dāng)前運(yùn)行結(jié)果1.87TT36
應(yīng)用算法結(jié)果G^5
2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證選擇以上做理論驗(yàn)證的建筑，選擇一個(gè)樓層的AP，在應(yīng)用新的信道分配方法之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。通過SNMP讀取AP在2.4GHz上的干擾值，每分鐘一次，提取3天數(shù)據(jù)。之后應(yīng)用上述信道分配方法，修改該建筑所有AP的信道，并選擇對(duì)應(yīng)工作日監(jiān)聽修改之后的干擾數(shù)據(jù)。對(duì)前后數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波處理后，進(jìn)行結(jié)果對(duì)比。該樓層總共分為10個(gè)沖突區(qū)域，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其中七個(gè)區(qū)域的干擾有所降低，降低值從0.2dB到3dB不等。一個(gè)區(qū)域的干擾值基本不變，另外兩個(gè)區(qū)域有微弱降低，約0.1dB和0.3dB。以下選取3個(gè)較典型區(qū)域說明，區(qū)域19，區(qū)域27和區(qū)域26。區(qū)域19的理論Cl值在應(yīng)用算法后，降低0.75，實(shí)際系統(tǒng)中的平均干擾值在應(yīng)用算法后降低0.3dB ;區(qū)域26的Cl值在應(yīng)用算法后降低1.25，實(shí)際系統(tǒng)中的平均干擾值在應(yīng)用算法后降低0.5dB ;區(qū)域27的理論Cl值在應(yīng)用算法后降低2.5，實(shí)際系統(tǒng)中的平均干擾值在應(yīng)用算法后降低3dB.3dB已經(jīng)是十分明顯的降低，意味著干擾功率減少了 50% (mff)0圖6，圖7，圖8分別顯示了區(qū)域19，區(qū)域26和區(qū)域27在應(yīng)用算法前后的干擾情況，可以看出圖6中提高不明顯，圖7已有整體提高，而圖8中提高十分明顯。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略的大規(guī)模無線局域網(wǎng)信道規(guī)劃方法，其特征在于，是一種在大規(guī)模無線局域網(wǎng)中對(duì)未分配信道的無線接入點(diǎn)集合APset中的各個(gè)無線接入點(diǎn)也稱熱點(diǎn)的干擾進(jìn)行全局優(yōu)化的信道分配方法，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信道規(guī)劃服務(wù)器中依次進(jìn)行以下步驟實(shí)現(xiàn):步驟(I)所述信道規(guī)劃服務(wù)器初始化:設(shè)定:優(yōu)化目標(biāo)位網(wǎng)絡(luò)的最嚴(yán)重的干擾最小化，為此設(shè)立以下優(yōu)化參數(shù)沖突區(qū)域集合S，也是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，S= {S1; S2,…，Ss}，下標(biāo)中的大寫的S同時(shí)表示沖突區(qū)域的個(gè)數(shù)和序號(hào)，所述沖突區(qū)域是指一個(gè)熱點(diǎn)APp所能完全覆蓋的區(qū)域；信道沖突指數(shù)CCI (S，C。)，其中:信道集合C=IC1, C2，…，C。...，C。}，其中，下標(biāo)中大寫的C表示信道的個(gè)數(shù)同時(shí)也表示序列C中最后一個(gè)信道的序號(hào)，下標(biāo)中小寫的c表示任意一個(gè)信道，C是非重疊且供分配的信道集合，所述信道沖突指數(shù)CCI (S，C。)是指任何一個(gè)信道C。在沖突區(qū)域S中受干擾的程度，CCI (S，(；)=m+n*a，其中m是所述沖突區(qū)域內(nèi)使用信道C。的熱點(diǎn)APp的個(gè)數(shù)，c e C，η是與所述沖突區(qū)域S相鄰的沖突區(qū)域S’中使用信道C。的個(gè)數(shù)，c e C，無線接入點(diǎn)集合APset= {AP1; AP2,…，APp,,下標(biāo)中大寫的P表示熱點(diǎn)的個(gè)數(shù)，同時(shí)也是APset中最后一個(gè)熱點(diǎn)的序號(hào)，APp表不任意一個(gè)AP,a是指沖突區(qū)域S’中使用了 C。 信道的η個(gè)熱點(diǎn)對(duì)沖突區(qū)域S中使用了 C。信道的m個(gè)熱點(diǎn)的影響參數(shù)，取a=0.25，沖突指數(shù)Cl (S)，是指所述沖突區(qū)域內(nèi)S內(nèi)的受干擾最嚴(yán)重信道的干擾程度，Cl (S) =MAX {CCI (S，Cl)，…，CCI (S，Cc)}，與每個(gè)APh相關(guān)的信息的集合APi,包括APp所在的沖突區(qū)域area，APp是否處在優(yōu)先保證的沖突區(qū)域的指示prior，APh受限使用的信道limitCh，受限使用是指沖突該區(qū)域在某些信道上存在其他網(wǎng)絡(luò)的干擾，則避免為該區(qū)域內(nèi)AP分配這些信道，與所述APp相鄰的熱點(diǎn)neighbor,及為APp分配的信道channel, channel的初始值為空，APi表不為:APi= {area, prior, IimCh, neighbor, channel}, i 為熱點(diǎn)在熱點(diǎn)集合中的序號(hào)，1=1,2,…P，每個(gè)沖突區(qū)域S的信息S」表示為，Sj= {APp, CCI (S，Cl)，…，CCI (S，CC)，Cl}，APp為區(qū)域包含的熱點(diǎn)，j為每個(gè)沖突區(qū)域信息的序號(hào)，j=l, 2,…S ；步驟(2)所述網(wǎng)絡(luò)信道規(guī)劃服務(wù)器依次按以下步驟進(jìn)行信道分配:步驟(2.1)建立一個(gè)未分配信道的無線接入點(diǎn)集合APset，步驟(2.2)在所述APset中按以下步驟選擇一個(gè)未分配信道的熱點(diǎn)APm:步驟(2.2.1)判斷所述APset中是否存在處于優(yōu)先保證沖突區(qū)域的熱點(diǎn)組，若有，則從所述的熱點(diǎn)組中選擇一個(gè)鄰居數(shù)最多的的熱點(diǎn)APm，若無，則從所述APset中選擇鄰居數(shù)最多的熱點(diǎn)APm，步驟(2.2.2)若步驟(2.2.1)中存在多個(gè)鄰居數(shù)最多且數(shù)目相同的熱點(diǎn)，則從中選擇一個(gè)存在受限使用信道的熱點(diǎn)APm，若無受限使用信道的熱點(diǎn)，則從多個(gè)鄰居數(shù)最多且數(shù)目相同的熱點(diǎn)中任意選擇一個(gè)熱點(diǎn)APm,步驟(2.3)為步驟(2.2)中得到的APm分配一個(gè)可用信道，此時(shí)計(jì)算每個(gè)沖突區(qū)域的CI(S)值，記錄下所有區(qū)域中最大的Cl值CImax，及此時(shí)為APm分配的信道，APm所在沖突區(qū)域的Cl值CI1()。，步驟(2.4)為步驟(2.2)中得到的APm分配下一個(gè)可用信道，并計(jì)算當(dāng)時(shí)每個(gè)沖突區(qū)域的Cl值，記錄下此時(shí)所有沖突區(qū)域中最大的Cl值CImaxtomp,及APm所在沖突區(qū)域的Cl值CIloctempj比較CImax和CIma_，記錄較小的一個(gè)Cl值，并賦給CImax,及記錄較小的一個(gè)對(duì)應(yīng)的給APm分配的信道，若兩個(gè)值相等，則比較CI1tc和CI1(X;tMP，較小的一個(gè)賦給CI1()。，及記錄較小的一個(gè)對(duì)應(yīng)的給APm分配的信道，步驟(2.5)繼續(xù)為(2.2)中選出的APm分配可用信道，重復(fù)(2.4)步驟，循環(huán)執(zhí)行一直到循環(huán)完信道集合C中所有可用信道為止，若該熱點(diǎn)是受限使用信道的區(qū)域內(nèi)APp，則不使用受限的信道，步驟(2.6)把步驟(2.4)到(2.5)得到的已記錄的信道分配給步驟(2.2)中選擇的熱點(diǎn)APm，并重新計(jì)算各個(gè)沖突區(qū)域的CCI (S，C。)及Cl (S)，形成最終的APi，步驟(2.7) 重復(fù)步驟(2.2)到步驟(2.5)，直到選擇完APset中所有無線接入點(diǎn)為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略的大規(guī)模無線局域網(wǎng)信道規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟(2.5)中，當(dāng)相鄰兩次給APm分配信道后的最大Cl值相同時(shí)，比較相鄰兩次分配后APm所處的區(qū) 域的Cl值，記錄較小的一次對(duì)應(yīng)的信道。
全文摘要
一種基于網(wǎng)絡(luò)評(píng)估策略的大規(guī)模無線局域網(wǎng)信道規(guī)劃方法，屬于無線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化領(lǐng)域，其特征在于，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，提出系統(tǒng)評(píng)估參數(shù)。首先將一個(gè)規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)收到的干擾區(qū)域化，通過劃分沖突區(qū)域來實(shí)現(xiàn)，針對(duì)每個(gè)沖突區(qū)域定義沖突指數(shù)。而在系統(tǒng)評(píng)估策略中把所有沖突區(qū)域的沖突指數(shù)統(tǒng)一優(yōu)化，目標(biāo)為最小化網(wǎng)絡(luò)中最大的干擾，可以較為均勻的減少干擾。這一策略既可以用來評(píng)估一個(gè)信道劃分方案的合理性，也可以作為設(shè)計(jì)信道分配方案的目標(biāo)。本發(fā)明引入保證優(yōu)先區(qū)域、從中心到邊緣、避免重干擾信道的工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了信道分配方法。并利用參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分配方案和發(fā)明中提出的方法所得出的信道分配方案進(jìn)行了評(píng)估和比較。
文檔編號(hào)H04W16/18GK103079213SQ20121053365
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者李賀武, 孫文琦, 吳建平, 李鳳華, 吳茜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)