一种无线网状网络中的信道分配方法及系统.pdf

本发明提供了一种无线网状Mesh网络中的信道分配方法及装置；方法包括：当MC发生簇间切换时，记录簇间切换前后MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；周期性将本周期内簇间切换次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；对于各作为待调整对象的MR，分别筛选出本周期内以其作为切换目的MR的簇间切换；对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。本发明能实现Mesh网络中MR的动态流量均衡。

1.  一种无线网状Mesh网络中的信道分配方法，包括：
S110、当移动客户端MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的网状路由器MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；
S120、根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
S130、对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
S140、对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S130还包括：
当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：
一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇MR的次数，也包括从本簇MR切换到其它簇的MR的次数；
一个MR的簇间切换次数包括从本MR切换到其它簇的MR的次数，也包括从其它簇的MR切换到本MR的次数。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，将切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤包括：
通知所述切换目的MR所在簇的监管节点CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR 列表中添加该切换目的MR。

5.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。

6.  一种无线网状Mesh网络中的信道分配装置，其特征在于，包括：
记录模块，用于当移动客户端MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的网状路由器MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；
确定模块，用于根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
筛选模块，用于对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
调整模块，用于对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。

7.  如权利要求6所述的装置，其特征在于：
所述筛选模块还用于当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。

8.  如权利要求6所述的装置，其特征在于：
一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇MR的次数，也包括从本簇MR切换到其它簇的MR的次数；
一个MR的簇间切换次数包括从本MR切换到其它簇的MR的次数，也包括从其它簇的MR切换到本MR的次数。

9.  如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整模块将切换目的 MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤包括：
所述调整模块通知所述切换目的MR所在簇的CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR列表中添加该切换目的MR。

10.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。

一种无线网状网络中的信道分配方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种无线网状网络中的信道分配方法及系统。
背景技术
无线信道干扰是基于无线传输技术Mesh(网状)网络的基本特征之一，由于存在链路间的干扰，会给无线网络的路径选择、传输带来较大的延迟，整个网络的吞吐量也会大大降低。因此，典型WMN(Wireless Mesh Network，无线网状网络)中的信道分配(CA)过程经常会将其拓扑设置成不同的簇(cluster)，相邻簇之间采用正交信道，以尽量减少簇间的无线信道干扰。
另一方面，移动客户端MC(Mobile Client)在无线多跳网络中会经常性在不同的MR(Mesh Router，网状路由器)之间发生切换，当MC在Mesh网络中发生移动时，针对上述的分簇无线Mesh网络，节点移动切换会相应分为簇内(intra-cluster)和簇间(inter-cluster)两种情况，由于MC在不同的簇中使用的信道不同，因此当移动切换恰好发生在两个簇之间时，除了需要进行无线接入的切换，还需要进一步实施信道扫描，进行信道切换。
一般情况下来讲，簇间切换将会带来较大的扫描延迟。同时，发生簇间切换前后，不同MR上的流量信息会随之发生改变，进而改变不同簇中数据流量分布。
现有的无线Mesh网络信道分配方案往往只考虑减少链路干扰本身，主要核心操作是划分不同的正交信道簇以及针对网络传输的拥塞程度调整不同MR上的信道，客观上忽略了由于MC切换带来的信道干扰以及流量变化；另外，流量变化还可能导致流量不均衡，造成有的MR负荷过大，处理能力下降，进而影响用户的业务使用体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何实现Mesh网络中MR的动态流量均衡。
为了解决上述问题，本发明提供了一种无线网状Mesh网络中的信道分配方法，包括：
S110、当移动客户端MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的网状路由器MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；
S120、根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
S130、对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
S140、对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。
可选地，所述步骤S130还包括：
当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。
可选地，一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇MR的次数，也包括从本簇MR切换到其它簇的MR的次数；
一个MR的簇间切换次数包括从本MR切换到其它簇的MR的次数，也包括从其它簇的MR切换到本MR的次数。
可选地，将切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤包括：
通知所述切换目的MR所在簇的监管节点CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR列表中添加该切换目的MR。
可选地，所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。
本发明还提供了一种无线网状Mesh网络中的信道分配装置，包括：
记录模块，用于当移动客户端MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的网状路由器MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；
确定模块，用于根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
筛选模块，用于对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
调整模块，用于对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。
可选地，所述筛选模块还用于当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。
可选地，一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇MR的次数，也包括从本簇MR切换到其它簇的MR的次数；
一个MR的簇间切换次数包括从本MR切换到其它簇的MR的次数，也包括从其它簇的MR切换到本MR的次数。
可选地，所述调整模块将切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤包括：
所述调整模块通知所述切换目的MR所在簇的CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR列表中添加该切换目的MR。
可选地，所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。
本发明弥补了当前主要方案的不足，基于移动切换感知进行联合信道分配，能够实现基于当前移动切换状况的信道分配动态调整，挑选出本身及所在簇均多次进行簇间切换的MR，将其中作为切换目的MR时流量少于切换源MR的MR调整到切换源MR所在的簇，簇和MR多次进行了簇间切换且MR流量较少，说明该簇和MR位于用户终端变动比较频繁的位置，并且该MR在当前簇中分担的流量并不多，因此将其调整到曾作为切换源且流量较多的簇，从而使该MR可以在后继过程中分担该流量较多的簇中的流量并且可避免和该簇之间发生簇间切换，解决了流量均衡问题，保证了用户业务使用体验。
附图说明
图1为实施例一的信道分配方法的流程示意图；
图2为实施例一中例子里的无线Mesh网络的拓扑示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一、一种无线网状网络中的信道分配方法，如图1所示，包括：
S110、当MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的MR标号，并记录各簇和各MR中发生簇间切换的次数；
S120、根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
S130、对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
S140、对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是 否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。
本实施例中，如果筛选出的簇间切换里切换目的MR的当前流量大于或等于切换源MR，则不进行数据传输信道和归属簇的调整。
本实施例中，步骤S110可以由各簇中引入的CMN(cluster monitor node，簇监管节点)完成。
各所述CMN分别维护一个MR列表，所述MR列表中保存有该CMN所监管的簇中各MR的标号以及所上报的流量；所述CMN可以定期维护该MR列表，比如通过接收流量消息的方式确定本簇中当前处于激活状态的MR，并据此更新MR列表。
所述CMN还可以用于按照给定的负载均衡算法将簇中的流量分配给簇中各MR，以及记录每次簇间切换前后的MR标号，并且对本簇以及本簇内各MR发生簇间切换的次数进行计数，对本簇以及本簇内各MR发生簇内切换的次数、簇内切换前后的MR标号也可以进行记录。各MR标号在整个无线Mesh网络中是唯一的，即：无线Mesh网络中各MR的标号互不相同。
所述CMN可以但不限于为运行在已有或新增硬件上的功能实体。
一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇的MR的次数，也包括从本簇的MR切换到其它簇的MR的次数。
一个MR的簇间切换次数包括MC从本MR切换到其它簇的MR的次数(即：本MR为切换源MR)，也包括MC从其它簇的MR切换到本MR的次数(即：本MR为切换目的MR)。
本实施例中，步骤S120和S130可以由WMNC(WMN Controller，无线网状网络控制器)完成；所述WMNC中保存有各簇的MR的标号，以及各簇所使用的信道；各簇的CMN周期性将记录的本簇及各MR发送簇间切换的次数、各MR的流量上报给所述WMNC，供WMNC确定待调整对象和确定是否以及如何进行调整；所述WMNC从相应的CMN获取所筛选出的簇间切换的切换源/目的MR的当前流量，以判断是否改变作为待调整对象的 MR的信道分配以及簇的归属情况。所述CMN中记录的MR的当前流量可以是实时获取的MR的流量，也可以是最近一次获取的MR的流量。
所述WMNC可以但不限于为运行在已有或新增硬件上的功能实体。所述WMNC和所述CMN可以运行在同一个硬件上，也可以运行在不同硬件上。
本实施例的一种实施方式中，所述步骤S130还可以包括：
当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。
本实施例的一种实施方式中，将切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤具体可以包括：通知所述切换目的MR所在簇的CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR列表中添加该切换目的MR。
可以由WMNC直接用消息的方式通知相应的CMN进行上述删除/添加的操作，也可以通过调整MR所在的簇进行间接的通知，相应簇的CMN在周期性检查所在簇中的MR时，将会自行更新MR列表。
调整MR的数据传输信道的步骤可以根据现有技术的方案实现，这里不再赘述。
所述第一预定阈值和所述第二预定阈值可以相同或不同；所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。
下面用一个实际的例子来具体说明本实施例的方法。
本例子的无线Mesh网络拓扑如图2所示：典型的无线Mesh网络(WMN)中经常会设置成不同的簇(cluster)，比如图2中的簇c1、c2、c3、c4四个簇，其划分依据为相邻簇之间为正交信道，尽量减少簇间的无线信道干扰。
本例子中具体的信道分配过程包括：
(1)当MC在Mesh网络中发生簇间切换时，各个簇中的CMN，分别记录本簇以及本簇中的各MR发生簇间切换的次数以及MC发生簇间切换前后的MR标号；所述CMN根据切换前后的MR标号判定当前发生的是簇内 切换(intra-cluster)或簇间切换(inter-cluster)，其中，切换前后的MR标号均为本簇的MR时为簇内切换，如果切换前后的MR标号中有一个不属于本簇则为簇间切换(例如切换发生在簇c1中MR4和MR5之间的簇内切换或者切换发生在簇c1中MR1和簇c2中MR2之间的簇间切换)；
(2)各个簇中的MR以t为周期向各自簇中的CMN节点汇报流经自身的流量信息，包括当前MR上的流量和可用带宽；
(3)各个簇中CMN以T为周期，向WMNC上报记录的簇间切换的次数，WMNC选择簇间切换次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换次数超过第二预定阈值的MR作为待调整对象，将结果写入WMN待调整列表；
(4)WMNC对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。调整后，分配了新MR的簇和有MR被调走的簇的CMN各自更新所保存的MR列表，相应进行MR标号的添加/删除；
步骤(3)和(4)都是周期性重复的，在不断重复后，整个无线Mesh网络中各MR的流量将趋于均衡。
比如待调整对象为簇c2中的MR2，WMNC筛选出本周期内以MR2作为切换目的的簇间切换为：MC从簇c1的MR1切换到簇c2的MR2，如果WMNC比较当前MR1和MR2的流量后发现MR1的流量大于MR2，则将MR2的数据传输信道调整为簇c1所用的信道，同时将MR2调整至簇c1。再比如WMNC筛选出的本周期内以MR2作为切换目的的簇间切换有多个来自不同簇的切换源MR(比如簇c1的MR1和簇c3的MR3)，则只以其中当前流量最高的切换源MR和MR2的流量进行比较；假设MR3的当前流量大于MR1，并且大于MR2，则将MR2的数据传输信道调整为簇c3所用的信道，同时将MR2调整至簇c3。
实施例二、一种无线网状Mesh网络中的信道分配装置，包括：
记录模块，用于当移动客户端MC在Mesh网络中发生簇间切换时，记录所述簇间切换前后的网状路由器MR的标号，并记录各簇和各MR发生簇间切换的次数；
确定模块，用于根据记录，周期性将本周期内簇间切换的次数超过第一预定阈值的簇中，簇间切换的次数超过第二预定阈值的MR确定为待调整对象；
筛选模块，用于对于各作为待调整对象的MR，分别进行下述操作：筛选出本周期内以该作为待调整对象的MR作为切换目的MR的簇间切换；
调整模块，用于对于筛选出的各次簇间切换，分别判断切换源MR的当前流量是否大于切换目的MR，如果是则将切换目的MR的数据传输信道调整为所述切换源MR的数据传输信道，并且将该切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇。
其中，所述记录模块可以设置在各簇的CMN中，确定模块、筛选模块和调整模块可设置于WMNC中。
本实施例的一种实施方式中，所述筛选模块还可以用于当针对同一个作为待调整对象的MR筛选出的簇间切换存在多个来自不同簇的切换源MR时，只保留当前流量最高的切换源MR及其所在的簇间切换。
本实施例的一种实施方式中，一个簇的簇间切换次数包括从其它簇的MR切换进本簇MR的次数，也包括从本簇MR切换到其它簇的MR的次数；
一个MR的簇间切换次数包括从本MR切换到其它簇的MR的次数，也包括从其它簇的MR切换到本MR的次数。
本实施例的一种实施方式中，所述调整模块将切换目的MR调整到所述切换源MR所在的簇的步骤具体可以包括：
所述调整模块通知所述切换目的MR所在簇的CMN从所维护的MR列表中删除该切换目的MR，通知所述切换源MR所在簇的CMN在所维护的MR列表中添加该切换目的MR。
本实施例的一种实施方式中，所述第二预定阈值小于或等于所述第一预定阈值。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。