无线网络通信多信道分层式分配算法研究

来源:用户上传      作者:沈微微

　　【摘要】    当前，混合式信道分配算法未考虑节点数据传输量差异，从而导致信道负载不均。基于此，提出无线网络通信多信道分层式分配算法。对多信道分层式分配算法进行描述，保证网络的公平性;通过算法给出的新到优先级控制信道的使用次数，解决信道分配问题，实现无线网络信道的负载平衡。实验结果表明：该算法能够做到信道的负载平衡，减少了信道的干扰和负载问题，有效提高了无线网络的吞吐量。
　　【关键词】    无线网络通信    多信道    分层式    分配算法
　　引言：无线网络通常采用由多点到多点的一种网络拓扑结构[1]。对于频率通道的采用、功率的控制效果等都是影响无线网络中设备的传输能力和质量的直接原因。通过对无线网络通信的资源分配和调度进行深入的研究，提出了一种多信道分层式的分配算法。
　　一、多信道分层式分配算法描述
　　对于多信道分层式分配算法描述首先要定义三个目标函数：
　　第一个函数Fmax，该函数表示为最小化所有边的最大干擾值，其函数式为：
　　在函数（1）中G为给定的网络，C为多信道分配问题中的目标方案，W为权重函数：，代表链路负载，E为网络中所有的数据链路的集合，为任意两条边距离为1时的干扰指示函数。同时说明了最小化所有边干扰的最大值是可以让网络负载平衡的值。
　　第二个函数Fsum，该函数表示为最小化所有边的干扰值之和，其函数式为：
　　函数（2）最小化G中所有边干扰值之和，该函数的目的是为了减少整个网络受到干扰时的影响，最大化的提高网络的吞吐量。
　　第三个函数Fmin，该函数表示为最小化所有干扰边的数量，其函数式为：
　　函数（3）最小化所有干扰边的数量，相当于最小化距离为1的所有冲突边产生的影响，以此来提升网络的吞吐量。
　　通过上述三个函数的计算，从不同的角度对网络进行了最优性的度量，因此可以作为本文多信道分层式分配算法中的目标函数，以保证网络的公平性，同时起到提高网络容量的作用。
　　二、信道分配问题
　　1、分层阶段。纵向干扰和横向干扰是无线网络通信中最常见的干扰方式，由于纵向干扰对网络的性能影响更大，因此尽可能地选择减少纵向干扰的应对措施[2]。通过算法对结点分层时，明确与网关相邻的结点作为第一层，再根据深度优先扩展原则对剩下的结点进行逐级的分层处理。
　　2、信道分配阶段。通过上述算法对多信道进行分配，要求在信道分配中不允许出现纵向的干扰，同时尽量的避免横向的干扰。网络的流量负载从网关结点处出发，呈树状向周围逐渐的减少，为了能够实现无线网络信道的负载平衡，通过算法给出的新到优先级控制信道的使用次数[3]。无线网络信道的最终分配是通过信道优先级动态进行的。
　　三、实验结果分析
　　为验证本文方法，与传统方法进行对比，结果如图1所示。
　　图1中，横坐标表示为流量（Mbps），纵坐标表示为吞吐量（Mbps），从图1看出传统方法对数据传输的吞吐量增长十分缓慢，而本文设计的算法能够保持持续的上升趋势，因此本文设计的算法能够做到信道的负载平衡目的，与传统的方法相比较，对于网络传输的性能更好。同时，本文设计的算法能跟随着信道数量的不断增加能够对接点起到动态的调节作用，并且减少了信道的干扰和负载问题，真正做到了提高网络的吞吐量。
　　结束语：本文提出的多信道分层式分配算法从多个方面进行了综合的考虑，提高了整个网络的吞吐量。通过实验可以看出，当信道的数量不断向增加时，更能够展现出本算法的优势、特点。对于无线网络中的路由算法也是能够直接影响信道分配效率的重要因素之一，本文对此没有进行过多的考虑，在以后的研究学习中还将加入这一影响因素。
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　　参  考  文  献
　　[1] 章成驹， 梁度. 基于节点密度的混合式多信道分配算法[J]. 信息通信， 2017，24（02）：001-003.
　　[2] 杜淳. 室内LED可见光语音通信网络的信道分配算法研究[J]. 现代电子技术， 2017， 40（11）：018-020.
　　[3] 李永昌，任伟. 面向私有云储存访问的无线网络信道分配算法[J]. 计算机与数字工程， 2018， 46（10）：133-139.
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