無線網絡通信多信道分層式分配算法研究

沈微微

【摘要】? ? 當前，混合式信道分配算法未考慮節點數據傳輸量差異，從而導致信道負載不均。基于此，提出無線網絡通信多信道分層式分配算法。對多信道分層式分配算法進行描述，保證網絡的公平性;通過算法給出的新到優先級控制信道的使用次數，解決信道分配問題，實現無線網絡信道的負載平衡。實驗結果表明：該算法能夠做到信道的負載平衡，減少了信道的干擾和負載問題，有效提高了無線網絡的吞吐量。

【關鍵詞】? ? 無線網絡通信? ? 多信道? ? 分層式? ? 分配算法

引言：無線網絡通常采用由多點到多點的一種網絡拓撲結構[1]。對于頻率通道的采用、功率的控制效果等都是影響無線網絡中設備的傳輸能力和質量的直接原因。通過對無線網絡通信的資源分配和調度進行深入的研究，提出了一種多信道分層式的分配算法。

一、多信道分層式分配算法描述

對于多信道分層式分配算法描述首先要定義三個目標函數：

第一個函數Fmax，該函數表示為最小化所有邊的最大干擾值，其函數式為：

在函數（1）中G為給定的網絡，C為多信道分配問題中的目標方案，W為權重函數：，代表鏈路負載，E為網絡中所有的數據鏈路的集合，為任意兩條邊距離為1時的干擾指示函數。同時說明了最小化所有邊干擾的最大值是可以讓網絡負載平衡的值。

第二個函數Fsum，該函數表示為最小化所有邊的干擾值之和，其函數式為：

函數（2）最小化G中所有邊干擾值之和，該函數的目的是為了減少整個網絡受到干擾時的影響，最大化的提高網絡的吞吐量。

第三個函數Fmin，該函數表示為最小化所有干擾邊的數量，其函數式為：

函數（3）最小化所有干擾邊的數量，相當于最小化距離為1的所有沖突邊產生的影響，以此來提升網絡的吞吐量。

通過上述三個函數的計算，從不同的角度對網絡進行了最優性的度量，因此可以作為本文多信道分層式分配算法中的目標函數，以保證網絡的公平性，同時起到提高網絡容量的作用。

二、信道分配問題

1、分層階段。縱向干擾和橫向干擾是無線網絡通信中最常見的干擾方式，由于縱向干擾對網絡的性能影響更大，因此盡可能地選擇減少縱向干擾的應對措施[2]。通過算法對結點分層時，明確與網關相鄰的結點作為第一層，再根據深度優先擴展原則對剩下的結點進行逐級的分層處理。

2、信道分配階段。通過上述算法對多信道進行分配，要求在信道分配中不允許出現縱向的干擾，同時盡量的避免橫向的干擾。網絡的流量負載從網關結點處出發，呈樹狀向周圍逐漸的減少，為了能夠實現無線網絡信道的負載平衡，通過算法給出的新到優先級控制信道的使用次數[3]。無線網絡信道的最終分配是通過信道優先級動態進行的。

三、實驗結果分析

為驗證本文方法，與傳統方法進行對比，結果如圖1所示。

圖1中，橫坐標表示為流量（Mbps），縱坐標表示為吞吐量（Mbps），從圖1看出傳統方法對數據傳輸的吞吐量增長十分緩慢，而本文設計的算法能夠保持持續的上升趨勢，因此本文設計的算法能夠做到信道的負載平衡目的，與傳統的方法相比較，對于網絡傳輸的性能更好。同時，本文設計的算法能跟隨著信道數量的不斷增加能夠對接點起到動態的調節作用，并且減少了信道的干擾和負載問題，真正做到了提高網絡的吞吐量。

結束語：本文提出的多信道分層式分配算法從多個方面進行了綜合的考慮，提高了整個網絡的吞吐量。通過實驗可以看出，當信道的數量不斷向增加時，更能夠展現出本算法的優勢、特點。對于無線網絡中的路由算法也是能夠直接影響信道分配效率的重要因素之一，本文對此沒有進行過多的考慮，在以后的研究學習中還將加入這一影響因素。

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參? 考? 文? 獻

[1] 章成駒， 梁度. 基于節點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. 室內LED可見光語音通信網絡的信道分配算法研究[J]. 現代電子技術， 2017， 40（11）：018-020.

[3] 李永昌，任偉. 面向私有云儲存訪問的無線網絡信道分配算法[J]. 計算機與數字工程， 2018， 46（10）：133-139.