專利名稱：：分布式頻道配置方法及使用該方法的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)頻道配置的方法與系統(tǒng)，且特別是涉及一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置機制的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：近年來，無線寬帶接取技術(shù)快速發(fā)展中，其中包括有Wi-Fi(IEEE802.11系列)、WiMAX(IEEE802.16系列)及3G等。而無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(WirelessMeshNetwork,底下簡稱麗N，IEEE802.lis)預(yù)期將被整合到無線寬帶網(wǎng)的重要技術(shù)之一。而無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(麗N)的結(jié)構(gòu)就如圖1所示，是一個以無線傳輸界面為網(wǎng)絡(luò)主干的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其運作;漠式與隨意網(wǎng)絡(luò)(Ad-hocNetwork)極為相似。由于此一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用無線傳輸界面做為網(wǎng)絡(luò)主干，因此有布建快速與不受地理地形限制等優(yōu)點，此種網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常可以應(yīng)用在社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建置、展示會場及攤位所需的臨時網(wǎng)絡(luò)、災(zāi)區(qū)或特殊地理環(huán)境所需的網(wǎng)絡(luò)等。但由于觀N是以無線傳輸界面形成網(wǎng)絡(luò)主干，以IEEE802.11a/g為例，其公告的傳輸帶寬為54Mbps(MegaBytesPerSecond,每秒兆字節(jié))，而且此為最大可能的傳輸帶寬，但常因為受到媒體存取控制(MediaAccessControl,簡稱MAC)竟?fàn)?MACContention),802.11表頭文件(Headers)、802.11ACK信號及包錯誤(PacketErrors)等的影響，使得平均可用帶寬往往一半不到。然而，最嚴(yán)重的問題是網(wǎng)絡(luò)鏈接層(LinkLayer)的數(shù)據(jù)傳輸率會因為信號的干擾而大幅度降低，圖2是說明兩種可能的干擾現(xiàn)象(l)同一傳輸路徑的干擾問題，(2)相鄰傳輸路徑的干擾問題。在圖2中，節(jié)點(node)3的信號涵蓋范圍包括節(jié)點2、4及9，相同的，節(jié)點3也同時在節(jié)點2、4及9的信號涵蓋范圍內(nèi)。第一傳輸路徑(Path)及第二傳輸路徑分別為數(shù)據(jù)傳輸時所經(jīng)過的路徑。以第一傳輸路徑為例，當(dāng)節(jié)點2與節(jié)點3在傳輸數(shù)據(jù)時，此時節(jié)點4會收到節(jié)點3的信號，因而造成節(jié)點4暫時無法跟節(jié)點5傳輸數(shù)據(jù)，此時，第一傳輸路徑的傳輸帶寬就受到影響，這現(xiàn)象就稱為同一傳輸路徑的干擾問題。再者，再看第二傳輸路徑上的節(jié)點9，由于其在節(jié)點3的信號涵蓋范圍內(nèi)，所以當(dāng)節(jié)點2與節(jié)點3在傳輸數(shù)據(jù)時，此時節(jié)點9會收到節(jié)點3的信號，因而造成節(jié)點9暫時無法跟節(jié)點8或10傳輸數(shù)據(jù)，這種第一傳輸路徑的數(shù)據(jù)傳輸卻影響另一傳輸路徑(第二傳輸路徑)的現(xiàn)象，就稱之為相鄰傳輸路徑的干擾問題。因此陸續(xù)有許多研究致力于探討如何在麵N上改進(jìn)其結(jié)構(gòu)設(shè)計并增進(jìn)可用的傳輸帶寬。在IEEE802.lisWiFiMesh標(biāo)準(zhǔn)中，允許多個無線傳輸界面同時使用不同的未重迭頻道(Non-overla卯ingchannel)進(jìn)行傳輸，以增加傳輸帶寬。因此，有部份研究在探討使用多網(wǎng)絡(luò)界面卡(Multi-NetworkInterfaceCard,底下稱為Multi-NIC)來增加網(wǎng)絡(luò)的流量，其方法大致為在每個節(jié)點上安裝多個網(wǎng)絡(luò)界面卡，而每個網(wǎng)絡(luò)界面卡可以各自使用不同的未重迭頻道(Non-overlappingchannel)與其它節(jié)點通信。這個方法的優(yōu)點在于不用修改任何硬件架體，只需要有一套完整的頻道(Channel)分配機制加以配合，就可以達(dá)到整體提升網(wǎng)絡(luò)流量的目的。在美國第2006/0072502Al號專利公開案內(nèi)容中提出一種在無線局域網(wǎng)纟各中分酉己頻道的方法與系統(tǒng)(MethodAndSystemForAssigningChannelsInAWirelessLAN)。此專利提案所設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)的Infrastructure模式(Mode),也就是客戶端對集線器的通信模式。網(wǎng)絡(luò)中的移動節(jié)點(MobileNode,底下稱為MN)是以一個跳3夭點(Onehop)的方式連上存取點(AccessPoint,底下稱為AP),而AP的另一端即為有線網(wǎng)絡(luò)(Wirednetwork)，每一個AP至少有2個channel可以使用，并且至少與另一個AP相鄰。主要做法是由每個AP不斷收集傳輸負(fù)載信息(TrafficLoadInformation),并且預(yù)測在每一個頻道上可能的產(chǎn)出(Throughput)，接著由AP決定一個最佳的頻道與自己信號涵蓋范圍內(nèi)的移動節(jié)點(MN)通連。然而，此分配頻道的方法只考慮到AP與匪間一個跳躍點(Onehop)的最佳頻道，應(yīng)用上有所限制。較早期的研究當(dāng)中，有一大部份在探討如何修改網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議，以支持多個頻道(MultipleChannel)網(wǎng)絡(luò)傳輸，其主要目的是為了每一個單一包傳輸時找到最佳的頻道使用，以避免干擾的情況發(fā)生。而由V.Bahl等人以及P.H.Hsiao等人所提出的2篇關(guān)于多網(wǎng)絡(luò)界面卡(MulU-NetworkInterfaceCard,Multi-NIC)的概念，其中一篇為V.Bahl，A.Adya，J.Padhye:A.Wolman;"ReconsideringtheWirelessLANPlatformwithMultipleRadios,，'WorkshoponFutureDirectionsinNetworkArchitecture(FDNA-03),另外一篇為P.H.Hsiao,A.Hwang，H.T.Kung，andD.Vlah;"Load—BalancingRoutingforWirelessAccessNetworks,"Proc.ofIEEEInfocom2001，在最近被重視并開始大量討論。此揭露的方法為在每個隨意網(wǎng)絡(luò)(Ad-hocNetwork)的節(jié)點上安裝多個網(wǎng)絡(luò)界面卡，而每個網(wǎng)絡(luò)界面卡可以各自動態(tài)的決定要使用那個頻道與其它節(jié)點通信。這個方法的優(yōu)點在于不用修改任何硬件架體，只需要有一套完整的頻道配置(Channe1A11ocation)機制加以配合就可以達(dá)到增進(jìn)網(wǎng)絡(luò)流量的目的。因此，繼而有A.Raniwala等人提出centralize結(jié)構(gòu)的頻道配置機制[A.Raniwala,K.Gopaian,T.Chiueh,"Centralizedchannelassignmentandroutingalgorithmsformulti-channelwirelessmeshnetworks,"ACMMobileComputingandCommunicationsReview8(2)(2003)]，這篇是較早正式定義頻道配置(ChannelAllocation)問題的論文，作者利用自己定義評估矩陣(EvaluationMetric)履4亍負(fù)載》口覺步頁道分配(Load—AwareChannelAssignment)才幾制，只于整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通盤的計算，得到較佳的頻道配置，使整體網(wǎng)絡(luò)流量最大。在近期研究中又有作者相繼提出動態(tài)與分散(Dynamic&Distributed)結(jié)構(gòu)的頻道配置相關(guān)4支術(shù)。其中在IEEE802.lis標(biāo)準(zhǔn)之中采用CommonChannelFramework來交換頻道配置(ChannelAllocation)信息。該些研究的方法是基于IEEE802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)，安裝多個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡以支持多頻道傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境。但是上述的技術(shù)中，仍然無法避免發(fā)生互相干擾的情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的頻道配置(ChannelAllocation)機制，可以達(dá)到避免節(jié)點間的干擾及達(dá)到帶寬保證的目的。本發(fā)明提出一種Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，針對的是麗N中backhaulrouter間的頻道配置(ChannelAllocation)機制，而且無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(麵N)有類似于隨意網(wǎng)絡(luò)(Ad-hocNetwork)的多個跳躍點(Multi-hop)特性,所以考慮的頻道配置并非僅考慮存取點(AP)與移動節(jié)點(MN)間一個跳躍點(Onehop)的最佳頻道即可，而是必須考慮整條路由路徑(RoutingPath)所經(jīng)過的所有跳躍點(hop)都能被配置適當(dāng)?shù)念l道，并且不會干擾原有已配置的頻道。本發(fā)明提出一種針對無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置機制。此頻道分配的機制確保在整個網(wǎng)絡(luò)中不會發(fā)生互相千擾的情況，以達(dá)到配置的帶寬能夠充份利用而不會因為干擾問題造成不必要的消耗。本發(fā)明^提出一種針對無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置機制。此頻道分配的才幾制利用時分(TimeDivision)^支術(shù)，切割每一個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的傳輸時間，在不同的時隙(Timeslot)中都可以個別指定不同的未重迭頻道(Non—overlappingchannel)。也因為這個才支術(shù)j吏單一的無線網(wǎng)纟各界面卡可以同時與多個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡通信，不同于其它研究在收端及送端節(jié)點必須有對稱的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)。此特點可以針對網(wǎng)絡(luò)中不同的需求在單一節(jié)點上任意增減無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的個數(shù)，為有效率增加網(wǎng)絡(luò)流量的方法。本發(fā)明提出的分布式頻道配置機制，適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在此分布式頻道配置的方法中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定相鄰節(jié)點之間的自由頻道。而根據(jù)路由路徑，從節(jié)點中選擇路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，并從該些節(jié)點中決定初始節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點。而依照從目標(biāo)節(jié)點到初始節(jié)點的順序選擇使用的自由頻道，以建立路由路徑。其中自由頻道的選擇符合一最短路由路徑(ShortestRoutingPath)要求，并且與相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。本發(fā)明提出的分布式頻道配置機制，適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在此分布式頻道配置的方法中，根據(jù)節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定相鄰節(jié)點之間的自由頻道，而根據(jù)路由路徑，從節(jié)點中選擇路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，并從節(jié)點中決定初始節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點。根據(jù)帶寬要求，選擇增加節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量。而后依照從目標(biāo)節(jié)點到初始節(jié)點的順序選擇使用的自由頻道，以建立路由路徑，并符合帶寬要求。其中自由頻道的選擇符合一最短路由路徑(ShortestRoutingPath)要求，并且與相鄰的節(jié)點不重復(fù)〗吏用相同的頻道。本發(fā)明提出的分布式頻道配置機制，適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在此分布式頻道配置的方法中，根據(jù)路由路徑與帶寬要求，從節(jié)點中選擇路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，并決定初始節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點，以及節(jié)點至相鄰節(jié)點的流量及方向。根據(jù)流量及方向，選擇節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量。并依照從目標(biāo)節(jié)點到初始節(jié)點的順序選擇使用的自由頻道，以建立路由路徑，并符合帶寬要求，而相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。本發(fā)明提出的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有分布式頻道配置之功能。此無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，而分布式頻道配置包括根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道。而根據(jù)一路由路徑選擇經(jīng)過的節(jié)點，以及從在此路由路徑上的節(jié)點選擇使用的自由頻道以建立此路由路徑。該些自由頻道的選擇符合一最短路由路徑(ShortestRoutingPath)要求，并且與相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。本發(fā)明提出的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有分布式頻道配置的功能。此分布式頻道配置包括根據(jù)路由路徑，選擇經(jīng)過的節(jié)點。根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道。根據(jù)帶寬要求選擇增加節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量，以及選擇使用的自由頻道以建立路由路徑，其中此自由頻道的選4奪符合一最短^各由路徑(ShortestRoutingPath)要求，并且與相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1是現(xiàn)有的一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(麗N)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是說明現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)鏈接層因為同一傳輸路徑的干擾問題或是相鄰傳輸路徑的干擾問題示意圖。圖3是說明在本發(fā)明實施例中所提到的一些定義。圖4是說明本發(fā)明實施例的未使用時分(TimeDivision)技術(shù)的頻道配置機制示意圖。圖5是說明本發(fā)明實施例的頻道配置機制所定義的自由頻道示意圖。圖6是說明本發(fā)明實施例的頻道配置機制，以一3元組(al,a2,a3)用來表示相關(guān)自由頻道的組合示意圖。圖7是說明根據(jù)圖6中的頻道配置機制，所建立路由路徑(RoutingPath)選擇的結(jié)果。圖8是說明本發(fā)明實施例的頻道配置機制，可共同分享已經(jīng)配置的傳輸路徑。圖9是說明根據(jù)圖8計算后，可以獲得的自由頻道組的實施例。圖10是說明本發(fā)明實施例中加入時分(TimeDivision)技術(shù)的頻道配置10機制示意圖。圖11-12是說明利用本發(fā)明的頻道配置機制，將原本逐條加入的5條路由i各徑加總后設(shè)定成各個節(jié)點的可能流量示意圖。圖13是說明本發(fā)明增加網(wǎng)絡(luò)界面卡，以調(diào)整整體網(wǎng)絡(luò)流量的方法流程示意圖。圖14-16是說明根據(jù)圖13加入網(wǎng)絡(luò)界面卡后，逐條加入的5條路由路徑加總后設(shè)定成各個節(jié)點的可能流量示意圖。圖17是說明本發(fā)明實施例采用靜態(tài)分析算法的頻道配置機制示意圖。圖18-21是說明本發(fā)明實施例采用靜態(tài)分析算法，依照步驟順序完成頻道配置的示意圖。具體實施方式相關(guān)名詞的定義R:網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之傳輸信號可達(dá)的最遠(yuǎn)距離D(u，v):節(jié)點u與節(jié)點v的距離C:代表這個網(wǎng)絡(luò)所有非重迭頻道所成的集合G-(V,E):有向性graphG=(V，E)表示一個Wi-Fi網(wǎng)狀(Mesh)V:為一個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的集合E:為網(wǎng)絡(luò)中所有鏈接(link)所成的集合Vu,veV,D(u,vXRg(u,v)gEa(v,u)eEN={x|Vx，D(u,x)〈R),也就是節(jié)點u的信號范圍內(nèi)的所有節(jié)點所成的集合S(u,k):節(jié)點u的頻道k的當(dāng)前狀態(tài)，種類包括傳送中(Transmitting,以"T"表示)、接收中(Receiving,以"R"表示)、受干擾(Interfered,以"I"表示)、以及自由(Free,以"F"表示)傳送中S(u，k)-T:表示節(jié)點u正在使用頻道k發(fā)送包，ueV，keC接收中S(u，k)=R:表示節(jié)點u正在使用頻道k接收包受干擾S(u,k)=I:3xeNu，S(x，k)-T自由S(u,k)=F:S(u，k)^TandS(u，k)-RandS(u,k)#IFC(U,V):在(u,v)這個鏈接上的自由頻道(FreeChannel)VkeC，keFC(u,v)<^S(u，k)=F/IandS(v,k)=FandVxeNu,S(x，k)-R若是以三位表示自由頻道組，則定義如下假設(shè)一條已知的路由路徑會經(jīng)過n個hop,則由初始節(jié)點至目標(biāo)節(jié)點依序以P,，P2,…Pn來代表每一個hop，P，P2,...PneEFCSp,三Uc，，c2，c3)Ic'eFCp,—2，c2eFCp,-,，c3eFCP,andc^c^c]),3Sx^nFCSp2三((-1，c2，c3)Ic2eFCP,,c3eFCP2andc2#c3}FCSPf{(-2，-1，c3)Ic3eFCP,}
發(fā)明內(nèi)容說明本發(fā)明是基于IEEE802.11sWiFiMesh標(biāo)準(zhǔn)建構(gòu)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(WirelessMeshNetwork,WMN),結(jié)合時分(TimeDivision)和空間可重置(SpatialReusable)技術(shù)所設(shè)計的頻道分配(ChannelAllocation)機制，例長口動'態(tài)分布式步貞道分酉己(DynamicDistributedChannelAllocation,底下簡稱DDCA)機制，或是靜態(tài)頻道分配機制。在任意網(wǎng)絡(luò)拓樸(Topology)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，多個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(Node)互連，每一個節(jié)點可以獨立執(zhí)行頻道分配機制。頻道分配機制是采分布式(Distributed)的方式計算出每一個無線鏈接(Link)的頻道配置。在此所采用的時分是指在完全不重迭的時區(qū)(Time-s1ot)可以重復(fù)使用相同的頻道(Channe1)，而空間可重置是指在空間上的一段距離之外，可以重復(fù)使用相同的頻道。這兩個機制如再搭配允許多個無線傳輸界面，同時使用不同的非重迭頻道(Non-overlappingChannel),便可增加傳輸帶寬的使用效率。本發(fā)明可以依照不同最短^各由路徑(ShortestRoutingPath)的要求動態(tài)配置合適的非重迭頻道及保留帶寬，計算的動作可由路由路徑(RoutingPath)所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點獨立完成，并且可避免配置的頻道不會發(fā)生同一路徑及相鄰路徑的干擾問題，充分利用有效帶寬。正因為本發(fā)明可以避免干擾問題，不會因為干擾問題造成過多的帶寬耗損，所以極適合套用在需要QoS的應(yīng)用環(huán)境中。本發(fā)明在以IEEE802.lisWiFiMesh標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的觀N下提出一套分布式頻道分配機制，本機制結(jié)合時分和空間可重置技術(shù)，將每一個網(wǎng)絡(luò)界面分割成多個傳輸時區(qū)，相同頻道在適當(dāng)?shù)木嚯x以外可以在同一個時區(qū)被重新配置，單一網(wǎng)絡(luò)界面可同時與多個網(wǎng)絡(luò)界面進(jìn)行傳輸，并且允許收端及送端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面?zhèn)€數(shù)有不對稱的特性，讓網(wǎng)絡(luò)界面的安裝更具彈性。在以上諸多的機制結(jié)合下，可以針對局部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點減少網(wǎng)絡(luò)界面卡的需求個數(shù)，更容易提高網(wǎng)絡(luò)頻道及帶寬的使用率。然而，為了要達(dá)成時分的效果，整個網(wǎng)狀(Mesh)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點必需能同步時隙。因此，在每一個節(jié)點安裝一個共享網(wǎng)絡(luò)界面卡(Common-NIC),所有的共享網(wǎng)絡(luò)界面卡都使用相同的頻道與相鄰節(jié)點交換，包含頻道的配置及同步信息等信息，以確保每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠正確配置頻道，并清楚知道何時開始及何時結(jié)束傳送。利用此機制保證建立的傳輸路徑可以同時避免同一傳輸路徑的干擾及相鄰路徑的干擾，以達(dá)到所需要的帶寬要求。因此本發(fā)明的發(fā)明特點包括(1)在網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點安裝一個共享網(wǎng)絡(luò)界面卡，所有節(jié)點的共享網(wǎng)絡(luò)界面卡都使用同一個頻道與相鄰節(jié)點交換信息。交換的信息包括節(jié)點本身目前已經(jīng)在使用的頻道、正要配置的頻道以及時間同步等。("設(shè)計動態(tài)分布式頻道分配(DDCA)機制。這個機制是在路由路徑已經(jīng)決定的前提假設(shè)下，由這條路由路徑上的節(jié)點互相交換信息，就可以動態(tài)的決定這條路由路徑所經(jīng)過的節(jié)點間應(yīng)該使用的頻道，以確保整條路由路徑都不會發(fā)生同一傳輸路徑及相鄰路徑的干擾問題。在選擇頻道的同時，考慮到盡量利用共同路徑(CommonPath)的特性，優(yōu)先選用已配置且有足夠剩余帶寬的頻道，如此可以大幅減少網(wǎng)絡(luò)中可用頻道的消耗量。(3)利用時分技術(shù)切割每一個節(jié)點上網(wǎng)絡(luò)界面卡(NIC)的傳輸時段，以更有效率的利用到每一個節(jié)點的剩余帶寬。因為時分技術(shù)可以讓彼此相鄰的節(jié)點互相知道何時該開始及結(jié)束傳輸資料，并且還可以讓一個NIC同時與不同節(jié)點的NIC進(jìn)行傳輸，因此不會因為某一節(jié)點上的NIC只配置給某一帶寬要求很小的路由路徑而造成浪費的問題。另外，因為可以讓一個NIC同時與多個NIC進(jìn)行傳輸，所以有相鄰節(jié)點NIC數(shù)不對稱的優(yōu)點，這個優(yōu)點是可以針對網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的不同帶寬需求適當(dāng)配置NIC個數(shù)，達(dá)到最佳的成本與效益比。(4)提供一種靜態(tài)分析算法，對于網(wǎng)絡(luò)建置所需要的是能根據(jù)各個節(jié)點的可能流量，預(yù)先計算出各個節(jié)點最適當(dāng)?shù)腘IC個數(shù)，以提高網(wǎng)絡(luò)頻道配置的效率。本發(fā)明提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的頻道配置機制，基于IEEE802.1la/b/gWLAN標(biāo)準(zhǔn)的多無線網(wǎng)絡(luò)界面卡(Multi-NIC)和基于IEEE802.11sWiFiMesh標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(WMN)環(huán)境下的動態(tài)分布式頻道分配機制，其特點至少包括(l)動態(tài)決定節(jié)點間所使用的頻道；(2)由各節(jié)點獨立計算完成(也就是分布式結(jié)構(gòu))；(3)確保網(wǎng)絡(luò)中不會發(fā)生同一傳輸路徑及相鄰傳輸路徑干擾的問題；(4)在每一節(jié)點上安裝一個共享網(wǎng)絡(luò)界面卡(Common-NIC)與相鄰節(jié)點交換信息；(5)采用時分技術(shù)，使單一無線網(wǎng)絡(luò)界面卡可以同時與多個無線網(wǎng)絡(luò)界面通信，且具有收端及送端節(jié)點的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)不對稱的特性；以及(6)采用靜態(tài)分析算法，對于網(wǎng)絡(luò)建置所需要的是能根據(jù)各個節(jié)點的可能流量，預(yù)先計算出各個節(jié)點最適當(dāng)?shù)腘IC個數(shù)。以下將逐步說明本發(fā)明達(dá)成目的的具體技術(shù)手段。在此之前，請先參照圖3所示，主要是說明在本發(fā)明實施例中所提到的一些定義。在圖3中，R代表網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的傳輸信號可達(dá)最遠(yuǎn)的距離。D(a，b)代表節(jié)點a與節(jié)點b的距離。Ni—)代表節(jié)點i的信號范圍內(nèi)的所有節(jié)點所成的集合，例如圖標(biāo)中的Nd={b,e}代表節(jié)點a的信號范圍內(nèi)的節(jié)點包括節(jié)點b與節(jié)點e,而Nb={a,c,d}代表節(jié)點b的信號范圍內(nèi)的節(jié)點包括節(jié)點a、c與d。而(a,b)代表節(jié)點a到節(jié)點b存在鏈接(Link)的狀態(tài)。首先，利用圖4的例子解釋定義，在此例子中，并未使用時分(TimeDivisicm)技術(shù)。假設(shè)已經(jīng)知道一條最短路由路徑(ShortestRoutingPath)的來源節(jié)點為nl,而目標(biāo)節(jié)點為n5，途中會經(jīng)過的節(jié)點為n2、n3及n4等。并假設(shè)可以使用的非重迭頻道(Non-overlappingChannel)有4個，分為第一頻道到第四頻道。而網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都會記錄自己每一個頻道目前的狀態(tài)，狀態(tài)共分成4種，分別為傳送中(Transmitting,以"T"表示)、接收中(Receiving,以"R"表示)、受干擾(Interfered,以'T，表示)、以及自由(Free,以"F"表示)。假設(shè)當(dāng)一個節(jié)點nl的第一頻道為傳送中(T)狀態(tài)(圖示中以左斜線表示)時，代表節(jié)點nl正在使用第一頻道發(fā)送包(Packet)。相同的，如節(jié)點n3的第三頻道為接收(R)狀態(tài)(圖示中以右斜線表示)，表示節(jié)點n3正在使用第三頻道接收包。而當(dāng)節(jié)點nl的第三頻道為受干擾(I)狀態(tài)(圖示中以交叉線條表示)，則表示在節(jié)點ni的信號范圍內(nèi)正有某個節(jié)點使用第三頻道在發(fā)送包，而且節(jié)點nl本身不是接收(Receiving)節(jié)點。其它情況則是自由(F)狀態(tài)(圖示中以空白表示)。接著定義自由頻道，所謂節(jié)點nl至節(jié)點n2的第一頻道是自由狀態(tài)，表示說節(jié)點nl的第一頻道是受干擾或自由狀態(tài)(Interfered/freestate)、而節(jié)點n2的第一頻道是自由狀態(tài)，而節(jié)點nl的信號范圍內(nèi)所有節(jié)點的第一頻道是傳送/受干擾/自由狀態(tài)。因此若是當(dāng)節(jié)點nl至節(jié)點n2有第一自由頻道時，則表示節(jié)點nl可以使用第一頻道發(fā)送包給節(jié)點n2(反方向則不行)，并且保證不會與其它節(jié)點發(fā)生碰撞。而相鄰節(jié)點的狀態(tài)則是透過共同網(wǎng)絡(luò)界面卡(Common-NIC)彼此交換得到。因此，以圖5為例，在假設(shè)沒有其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點存在時，則各節(jié)點經(jīng)過計算后會得到節(jié)點nl至節(jié)點n2之間的自由頻道為第二頻道及第四頻道(在下方以{2，4}表示)，而n2至n3的自由頻道為第一頻道、第二頻道與第四頻道。以此類推。經(jīng)由上述動作所得出的自由頻道是保證如果被配置也一定不會干擾到任何在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)配置的頻道，所以這點確保不會發(fā)生相鄰傳輸路徑的千擾問題。第一具體實施例-基本頻道配置機制首先，先以單一時區(qū)(Timeslot)、四頻道及四個網(wǎng)絡(luò)界面卡結(jié)構(gòu)例子"i兌明頻道配置(ChannelAllocation)才幾制。由于只有單一時區(qū)，所以個別的網(wǎng)絡(luò)界面卡(NIC)都只能同時與另一個網(wǎng)絡(luò)界面卡通信，所以在這個例子中，先假設(shè)每一個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)與非重迭頻道個數(shù)相同。首先定義一個3元組(al，a2,a3)用來表示相關(guān)自由頻道的組合，a3是當(dāng)前鏈接的自由頻道，a2是前面一個鏈接的自由頻道，而al且代表是前面二個鏈接的自由頻道。延續(xù)圖5的結(jié)果，經(jīng)過計算就會得到如圖6的結(jié)果，圖示中的FC",.v)代表從節(jié)點u到節(jié)點v的自由頻道，而FCSP,則代表由此實施例中以3元組所選擇的路徑。底下為自由頻道組合FCS"的定義FCSp,'三"c)，c2,c3)ic,gFCp,'—;，c2eFCP—,，c3eFCPandc-c#c3}，3SnS4FCSp2三((-1,c2，c3)Ic2eFCP,，c3eFCP2andcc3}FCSp,三"-2,-1，c3)Ic3eFCPl}本發(fā)明所提出的基本頻道配置機制的方法，若以圖6包含P,，P2，P3，P4四個鏈接的路由路徑為例，包括先從FCSP4中隨機選擇一組相關(guān)自由頻道的組合，假設(shè)為(c1c2P,，c3P,)。接著，再依序從FCSp,中，隨機挑選一組(clp,,c2P3，c3P5),其中滿足條件c2p尸cU且c3p,-c2w,然后依序從FCSp,到FCSp,,也就是從路徑的最后一個鏈接反向選擇頻道，一直到第一個鏈接。如果至FCSp,都能順利挑選，則c3Pl,c3P2，…，c3^即為整條路由路徑上的頻道配置。在圖6中，節(jié)點nl與n2之間的鏈接Pi就會有(-2，-1,2)及(-2，-1，4)這2組自由頻道組，因為節(jié)點nl及n2之間的自由頻道為2跟4，而這個鏈接是路由路徑(RoutingPath)的第1個鏈接，所以al這個字段以"-2"表示，a2這個字段則以"-l"來表示。在節(jié)點n2及n3之間的鏈接h則會有4組，是將前一個鏈接的2組自由頻道組與目前鏈接的自由頻道配對而成，并只留下都不重復(fù)的組合(al,a2及a3沒有選到重復(fù)的自由頻道)。最后選擇頻道的方法是由路徑的最后一個鏈接P4開始，在圖6的例子里，由于節(jié)點n4至n5只有一個自由頻道組(4，1，2)可以使用，因此只能選擇這個組合。當(dāng)選擇這個組合時，表示節(jié)點n4至n5會選用第二頻道(因為a3是2)。而因為al是4且a2是l，則使得節(jié)點n3至n4這個鏈接只能選擇自由頻道組(2,4，1)。而節(jié)點n3至n4選擇了自由頻道組(2,4，l)之后，節(jié)點n2至n3只能選擇自由頻道組(-1，2,4)。而節(jié)點n2至n3選擇了自由頻道組(-1,2,4)之后，節(jié)點nl至n2只能選擇自由頻道組(-2,-1，2)。以上述的選^^方式，如圖6中所示之標(biāo)號610、612、614與616順序，則可得到如圖7的路由路徑(RoutingPath)選擇的結(jié)果，如圖上半部之路徑箭頭與圖下半部之灰色標(biāo)示處。因為有最短路由路徑(ShortestRoutingPath)要求的前提下，所以只要在3個跳躍點(Hop)之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道，則能保證這條路徑上所配置的頻道將不會互相發(fā)生^s並撞，因此本實施例的頻道配置(ChannelAllocation)機制保證了不會發(fā)生同一傳輸路徑的干擾問題。第二實施例-采用優(yōu)先分配共同分享已經(jīng)配置的傳輸路徑接著擴(kuò)充上述實施例的方法，-提出進(jìn)一步的實施例，以讓本發(fā)明的頻道配置機制可以共同分享已經(jīng)配置的傳輸路徑，將可以大幅增加網(wǎng)絡(luò)的使用效能。若是將原圖4的狀態(tài)修改成如圖8的情況，并且在節(jié)點nl至n2、節(jié)點n2至n3、以及節(jié)點n3至n4之間假設(shè)已經(jīng)存在配置的頻道在傳送包(Packet),分別如標(biāo)號為810、820與830的箭頭所示。在圖8中這個例子，節(jié)點nl至n2已經(jīng)配置第一頻道，節(jié)點W至n3已經(jīng)配置第三頻道，而節(jié)點n3至n4已經(jīng)配置第四頻道。當(dāng)已經(jīng)配置的頻道的剩余帶寬仍大于目前將新建的路由路徑所需的帶寬時，可以將已配置的頻道也加入自由頻道的列表中。因此根據(jù)圖8計算后，可以獲得如圖9所示的自由頻道組的一實施例。在此實施例中，根據(jù)是否為已經(jīng)存在配置的頻道，以及需要建立的路由路徑，將圖9標(biāo)示號碼910設(shè)定為最高級的3級優(yōu)先，而將標(biāo)示號碼920、921、922、923、924與925設(shè)定為次高級的2級優(yōu)先，將標(biāo)示號碼930與設(shè)定為次一級的1級優(yōu)先，而將標(biāo)示號碼940設(shè)定為無優(yōu)先權(quán)。如此，當(dāng)節(jié)點n4至n5要配置頻道時，若是考慮優(yōu)先權(quán)，將會優(yōu)先選擇(3,4,1)或(3,4，2)其中一組。假設(shè)節(jié)點n4至n5間的鏈接選擇了(3,4,1)這個組合，那么節(jié)點n3至n4間的鏈接選擇a,2，4)這個組合，節(jié)點n2至n3間的鏈接選擇(-l，1,3)這個組合，而節(jié)點nl至n2間的鏈接選擇(-2，-l,l)這個組合。那最后的頻道配置結(jié)果就會如圖9所示標(biāo)示號碼為950、952、954與956的箭頭所示之頻道配置。第三實施例-多時區(qū)、多頻道與單網(wǎng)絡(luò)界面卡結(jié)構(gòu)的頻道配置機制此實施例中介紹本發(fā)明的另一個特征，也就是在先前介紹的頻道配置機制中加入時分(TimeDivision)技術(shù)，因此可以使得接收端及傳送端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)不對稱。此實施例中以切割成3個時區(qū)(Timeslot)、4個非重迭頻道、及假設(shè)每個節(jié)點只安裝一個網(wǎng)絡(luò)界面卡(NIC)的情況來說明本發(fā)明的頻道配置機制。請參照圖10，首先再次說明，頻道使用狀態(tài)包括傳送中(T)、接收中(R)、受干擾(I)、以及自由(F)。而在圖11中，傳送中(T)狀態(tài)以以左斜線表示，說明頻道正在傳送包。接收(R)狀態(tài)以右斜線表示，說明頻道正在接收包。受千擾(I)狀態(tài)以交叉線條表示，說明節(jié)點的信號范圍內(nèi)正有某個節(jié)點使用此頻道發(fā)送包，而此節(jié)點本身不是接收節(jié)點。而其它情況則是自由(F)狀態(tài)，圖示中以空白表示。由于在圖10的例子中加入了時分技術(shù)，所以必需重新定義自由頻道。若是假設(shè)節(jié)點nl至n2的第一時區(qū)中的第一頻道是自由頻道，意思是說在第一時區(qū)中，節(jié)點nl及n2的其它頻道(除了第一頻道以外)的傳送中(T)狀態(tài)及接收(R)狀態(tài)的總合個數(shù)必須小于節(jié)點所安裝的網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)(在目前例子就是必須要小于1),而且節(jié)點nl的第一頻道是受干擾(I)狀態(tài)或是自由(F)狀態(tài)、節(jié)點n2的第一頻道是自由(F)狀態(tài)，以及節(jié)點nl的信號范圍內(nèi)的所有節(jié)點的第一頻道都不是接收(R)狀態(tài)。若是使用Ij來表示時區(qū)j的頻道I，以圖11為例，節(jié)點nl至n2的自由頻道有12、32、42共3個自由頻道，節(jié)點n2至n3的自由頻道有l(wèi),、2,、3,、《共4個自由頻道，而節(jié)點n3至n4有7個自由頻道，節(jié)點n4至n5有10個自由頻道。接著采用先前的基本方法，則可以確定最后配置的頻道不會同一路徑及相鄰路徑的干擾問題。當(dāng)節(jié)點n4至n5要配置頻道時，若選擇(l,，U22)這一組，那么節(jié)點n3至n4間的鏈接選擇(Ul,，U這個組合，節(jié)點n2至n3間的鏈接選擇(-1，12，l,)這個組合，而節(jié)點nl至n2間的鏈接選擇(-2，-1,1》這個組合。那最后的頻道配置結(jié)果就會如圖IO所示標(biāo)示號碼為1010、1020、1030與1040的箭頭所示的頻道配置。第四實施例-不對稱網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)的頻道配置機制接著以圖11來說明一些更復(fù)雜的情況，應(yīng)用在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的頻道配置上。此網(wǎng)絡(luò)拓樸如圖11的分布情況，這樣的分布是很常見的麵N骨干結(jié)構(gòu)。假設(shè)傳輸時間將切割成3個時區(qū)(Titneslot),并且有5個非重迭頻道，每一個節(jié)點上都只安裝一個網(wǎng)絡(luò)界面卡，并假設(shè)每一個時區(qū)的最大帶寬是5掘。然后依序建立5條路由路徑(RoutingPath),分別為(1)A，~>E">F》G,,要求10M的帶寬。(2)C^D+E—F^G^H，要求10M的帶寬。(3)B~>E^F^G-M，要求15M的帶寬。~>D+C，要求30M的帶寬。(5)H+G^F^B,要求15M的帶寬。初始時所有節(jié)點的頻道都是自由(F)狀態(tài)，所以當(dāng)執(zhí)行完成第(1)個路由路徑的配置后，就會得到如圖ll所示的結(jié)果。在格子中注記的數(shù)字所代表的是目前這個已配置的頻道已經(jīng)保留了多少帶寬給正在傳輸?shù)穆酚陕窂健８鶕?jù)圖示中所提到的參數(shù)，分別為整體使用狀態(tài)(GlobalUtilization)、節(jié)點使用狀態(tài)(NodeUtilization)以及絕對i吳差值(AbsoluteDeviation),定義如下所述。在此假設(shè)lVl假設(shè)為n,V為一個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的集合；而T為時隙(Timeslot)個數(shù)，假設(shè)為k,T〉0;I,代表節(jié)點x的NIC數(shù)量;而Ux,t代表節(jié)點x在第t個時區(qū)已經(jīng)配置的頻道數(shù)，Ux,^Ix且(Kt^r。NodeUtilization,:^——，其中xeV。A"￡ix.GlobalUtilization(GU):~，其中xeVV乂=|乂AbsoluteDeviation:力M/廣闊在圖11中可知整體使用狀態(tài)GU為0.37，而絕對偏差值為2.39。以節(jié)點A為例，其節(jié)點使用狀態(tài)為1/3=0.33,因此與整體使用狀態(tài)GU相差0.04，而若是以節(jié)點B為例，其節(jié)點使用狀態(tài)為2/3-0.67，因此與整體使用狀態(tài)GU相差0.3,其它部分如圖示之標(biāo)示，不再冗述。接著圖12所示的是已經(jīng)完成(1)-(3)的路由路徑配置，此時正準(zhǔn)備進(jìn)行第(4)個路由路徑的配置，然而此時發(fā)現(xiàn)第(4)個路徑是與(1)-(3)的路徑反向傳輸?shù)?，所以無法共同使用先前已經(jīng)配置好的頻道，可是當(dāng)準(zhǔn)備要求配置新的頻道時，卻發(fā)現(xiàn)只有D^C仍有多余的自由頻道，而F^E及E^D已經(jīng)沒有任何自由頻道可用(圖標(biāo)中以空集合(0)表示)，因此第(4)個路由路徑建置就會失敗。由此例子中可以發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)的共同路徑部份(E《—G),不論是頻道或帶寬都會消耗的比網(wǎng)絡(luò)末端(Ce^D)要來得快速，即使在末端仍有可用的自由頻道或帶寬，但是卻會因為共同路徑的.自由頻道或帶寬已經(jīng)用盡而閑置浪費。但是本發(fā)明實施例的頻道配置機制具有傳送端及接收端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡不對稱特性，因此只要針對自由頻道或帶寬消耗較快的節(jié)點增加網(wǎng)絡(luò)界面卡，就能大幅增加頻道及網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率，提升整體網(wǎng)絡(luò)的流量。請參照圖13，是說明本發(fā)明增加網(wǎng)絡(luò)界面卡以調(diào)整整體網(wǎng)絡(luò)流量的方法流程示意圖。首先，在步驟1310中，根據(jù)已知的路由路徑及帶寬，要求進(jìn)行頻道的配置。而后在步驟1320中，判斷是否配置成功，若是則如步驟1330結(jié)束配置的操作。但是若是配置不成功，則判斷此路徑上是否存在符合而「GU大于臨限值(ThresholdValue)的節(jié)點。若是存在NU「GU大于臨限值的節(jié)點，則將此節(jié)點x增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡。若是不存在，則如步驟1330結(jié)束配置。在圖14中，是針對節(jié)點E增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡，則此時節(jié)點E的E+D沒有任何自由頻道可用{0}的情況則不存在，節(jié)點使用狀態(tài)為3/6=0.5。在圖15中，是針對節(jié)點D與F增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡。在圖16中，是針對節(jié)點D與F增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡。最后則第(4)與(5)個路由路徑的要求都能順利配置完成。在上述實施例中，提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的頻道配置(Channe1Allocation)機制,可以達(dá)到避免節(jié)點間的干護(hù)u及達(dá)到帶寬保證的目的。先前的描述介紹了本發(fā)明的動態(tài)分析方法，以動態(tài)方式逐條增加路由路徑及帶寬要求(BandwidthRequirement),分析網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點所需要安裝的網(wǎng)絡(luò)界面卡(NIC)個數(shù)。在本發(fā)明的動態(tài)分析中，分別定義了節(jié)點使用狀態(tài)(NodeUtilization)及整體使用狀態(tài)(GlobalUtilization)。當(dāng)逐條新增路由路徑及帶寬要求時，如果配置失敗時，則會檢查此條路徑上的節(jié)點，是否存在節(jié)點使用狀態(tài)與整體使用狀態(tài)的差值大于某個臨界值，并將該些節(jié)點各增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡后，再重新進(jìn)行此路由路徑的配置。經(jīng)由調(diào)整不同的臨限值，將會影響整體網(wǎng)絡(luò)的頻道使用狀態(tài)(ChannelUtilization)，及配置的阻絕率(BlockingRate),因此使用動態(tài)分析可以逐步仿真在不同的臨限值(ThresholdValue)時對網(wǎng)纟備所造成的歲文應(yīng)。但是對于網(wǎng)絡(luò)建置，所需要的是能根據(jù)各個節(jié)點的可能流量，預(yù)先計算出各個節(jié)點最適當(dāng)?shù)腘IC個數(shù)，然而動態(tài)的分析方式并不能提供這樣的信息，因此，本發(fā)明進(jìn)一步提出了另一種靜態(tài)分析算法。第五實施例-靜態(tài)分析算法在此我們延用圖11的例子，將原本逐條加入的5條路由路徑加總后設(shè)定成各個節(jié)點的可能流量。圖17所顯示的是將5條路由路徑的帶寬要求加總后，各個節(jié)點至相鄰節(jié)點的流量及方向，而對于網(wǎng)絡(luò)布建者則可以根據(jù)預(yù)設(shè)想提供的服務(wù)及帶寬繪制類似圖形。接著將以這個網(wǎng)絡(luò)拓樸及預(yù)設(shè)流量來說明靜態(tài)分析算法。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的建置者預(yù)定建置如圖17的網(wǎng)絡(luò)拓樸，而各個節(jié)點送至相鄰節(jié)點及由相鄰節(jié)點收到的流量和方向就如圖中粗線箭號及藍(lán)線箭號所示。在此時已經(jīng)沒有路由路徑的信息，只記錄了總流量及方向，該些信息可以使用一個表一各來表示。在此定義一個流量表(FlowTable,簡稱FT),如表一所示，說明各個節(jié)點與相鄰節(jié)點的預(yù)設(shè)流量與方向。表格中第i列第j欄則以FTij來表示之，其定義如下FTu=0,Vi^n,其中n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的總數(shù)。如果FTij〉0，則代表由節(jié)點i至節(jié)點j有預(yù)設(shè)流量(反之，也代表節(jié)點j收到由節(jié)點i發(fā)送的總流量)因此可以將圖17所預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)拓樸及流量方向等關(guān)系用表一來表示，例如圖17中的節(jié)點F至節(jié)點E有預(yù)設(shè)流量45M(粗線箭頭30+15的總合)，則在表一中的第6列第5欄記錄45表示之。表一網(wǎng)絡(luò)流量表<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在將預(yù)設(shè)流量及方向等信息轉(zhuǎn)變?nèi)绫硪缓?，便可以利用如下所列之公式計算出各個節(jié)點至少所需要安裝的NIC數(shù)量，以滿足預(yù)設(shè)的流量。當(dāng)然此一公式是基于本發(fā)明的頻道配置機制所設(shè)計，因為本發(fā)明的機制可以有效解決干擾及擁有資源共同特性，才能有如此簡易的公式精確計算各個節(jié)點所需安裝的NIC個數(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)建置者可以在事前根據(jù)想提供的服務(wù)做最有效率的配置設(shè)計。對于網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(jié)點i所需安裝的NIC個數(shù)就如公式(l)所表示之:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>(l)其中，n為網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的個數(shù)，B為NIC的總帶寬(TotalBandwidth)，而T為網(wǎng)絡(luò)中NIC時隙(Timeslot)個數(shù)。公式(l)當(dāng)中包含2個最主要的部份，分別獨立出如下公式(2)及公式(3)來說明。公式(2)所代表的意義為由節(jié)點i至所有相鄰節(jié)點，滿足要求帶寬所需的最少時區(qū)個數(shù)。因為往不同方向的流量必須獨立使用不同的時區(qū)傳送，所以在式子中將往某一方向的總要求帶寬除以個別時區(qū)帶寬后取「上高斯」運算得到往其中某一方向所需的時區(qū)個數(shù)。最后加總所有方向所需的時區(qū)個數(shù)即為所得。反之，公式(3)為由節(jié)點i的所有相鄰節(jié)點至節(jié)點i該些方向的要求帶寬所需的最少時區(qū)個數(shù)。最后，公式(2)與公式(3)的總合所代表的是節(jié)點i傳送及接收所需的時區(qū)個數(shù)總合，因此再將此數(shù)值除以時隙個數(shù)后取「上高斯」即為節(jié)點i至少需要的NIC個數(shù)。(2)(3)因此，將表一所記錄的信息經(jīng)由公式(l)計算后，可以精確計算出各個節(jié)點所需的NIC個數(shù)如表二的結(jié)果，說明各個節(jié)點所需的NIC個數(shù)。在表二當(dāng)中我們假設(shè)各個NIC的總帶寬為150M(參數(shù)B),而時隙個凄t為3(參數(shù)T)，不論是調(diào)整參數(shù)B或參數(shù)T都會影響各個節(jié)點所需要裝的NIC個數(shù)。表二各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的NIC需求個數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>以下利用一個靜態(tài)配置頻道的實例來說明表二的結(jié)果確實能滿足帶寬要求。靜態(tài)配置與先前實施例中所介紹的動態(tài)配置最大的不同在于，靜態(tài)信息只知各個節(jié)點的流出及流入帶寬與方向，而不像動態(tài)配置有整條路由路徑的信息，因此讓靜態(tài)配置的順序依照各個節(jié)點的流出及流入帶寬由大至小依序進(jìn)行，不同于動態(tài)配置情況下是依照個別依序新增路由路徑來進(jìn)行。表三靜態(tài)配置順序<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表三列出的是各個節(jié)點進(jìn)行靜態(tài)配置的順序，分別以各個節(jié)點流出的帶寬由大至小排序，若是流出帶寬相同時，再以流入帶寬較大者優(yōu)先，表格中步驟順序欄所代表的即為該節(jié)點的順序。圖3至圖6分別是各個節(jié)點依序配置后的結(jié)果。圖18所表現(xiàn)的是在完成步驟順序1的靜態(tài)配置后各個節(jié)點的頻道使用狀況，由表三可以得知將進(jìn)行步驟順序1的節(jié)點為節(jié)點E,而在配置時只考慮各個節(jié)點的流出帶寬，以此時為例，節(jié)點E有往三個不同方向的流量(1)至節(jié)點B有15M、(2)至節(jié)點D有30M、(3)至節(jié)點F有45M。因此節(jié)點E完成往不同方向的流量配置后，其結(jié)果就會如圖18所表示。由于起始預(yù)設(shè)各個節(jié)點都只安裝一個NIC,并且設(shè)定參數(shù)B-150及T-3，其中B為NIC的總帶寬，而丁為網(wǎng)絡(luò)中NIC時隙個凄t。所以節(jié)點E的流出帶寬在只有一個NIC的情況可以順利配置成功。圖19則是進(jìn)行步驟順序2配置后的結(jié)果，此時進(jìn)行步驟順序2的節(jié)點F共有2個方向的流出帶寬必須配置，分別為(l)至節(jié)點E的45M以及(2)至節(jié)點G的35M。由于節(jié)點E在步驟順序1時配置頻道后，就已經(jīng)不在有其它多余的頻道可以使用，因此這時由節(jié)點F至節(jié)點E的45M流出帶寬將無法順利配置，必須在節(jié)點E多增加一個NIC才行。所以在進(jìn)行步驟順序2時須先將節(jié)點E設(shè)定成為2個NIC，進(jìn)行步驟順序2配置后的各個節(jié)點頻道使用情況就會如圖19所表示。圖20是步驟順序3執(zhí)行后結(jié)果，在步驟順序3進(jìn)行的是節(jié)點G的流出帶寬配置，相同的，由于節(jié)點G與節(jié)點F的自由頻道不足新增的流量配置，因此節(jié)點G與節(jié)點F都必須增加一個NIC才完成步驟順序3的配置。最后圖21是步驟順序4至步驟順序9都完成的最后結(jié)果，當(dāng)所有節(jié)點都完成流出的流量配置后，所有的配置動作就算完成。從這張圖的結(jié)果顯示最后若要完成所有預(yù)設(shè)流量配置所可能需要的NIC個數(shù)，而各個節(jié)點所需的NIC個數(shù)完全與表二經(jīng)由計算的結(jié)果相同，說明在基于本發(fā)明的頻道配置算法下，公式(l)確實可以精確計算出各個節(jié)點所需要的NIC個數(shù)，將有助于網(wǎng)絡(luò)建置者設(shè)計與規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。綜上所述，本發(fā)明可以確定在基于IEEE802.lisWiFiMesh標(biāo)準(zhǔn)建構(gòu)的麵N下進(jìn)行頻道配置，并且保證不會發(fā)生同一路徑或相鄰路徑干擾的問題，因為在加入時間分割技術(shù)后，使得本發(fā)明具有允許網(wǎng)絡(luò)界面卡可一對多傳輸及收送端網(wǎng)絡(luò)界面卡不對稱的特性，讓網(wǎng)絡(luò)布建更具彈性且能大幅提升頻道及帶寬的使用率。本發(fā)明提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置(Channe1Allocation)機制，可以達(dá)到避免節(jié)點間的干擾及達(dá)到帶寬保證的目的。本發(fā)明提出一種Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，針對的是観N中后置網(wǎng)絡(luò)路由器(BackhaulRouter)間的頻道配置(ChannelAllocation)才幾制,而且無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(麗N)有類似于隨意網(wǎng)絡(luò)(Ad-hocNetwork)的多個跳躍點(Multi-hop)特性，所以考慮的頻道配置并非僅考慮存取點(AP)與移動節(jié)點(MN)間一個跳躍點(0nehop)的最佳頻道即可，而是必須考慮整條路由路徑(RoutingPath)所經(jīng)過的所有跳躍點(hop)都能被配置適當(dāng)?shù)念l道，并且保證不會干擾原有已配置的頻道。本發(fā)明提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置(DistributedChannelAllocation)才幾制。此頻道分配的才幾制確保在整個網(wǎng)絡(luò)中不會發(fā)生互相千擾的情況，以達(dá)到配置的帶寬能夠充份利用而不會因為千擾問題造成不必要的消耗，因為在例如3個跳躍點(hop)之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道，則可確保此路徑上所配置的頻道不會互相發(fā)生碰撞。本發(fā)明提出一種針對多無線網(wǎng)絡(luò)界面網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置(Channe1A11ocation)的才幾制。此頻道分配的機制利用時間分割(TimeDivision)技術(shù)，切割每一個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的傳輸時間，在不同的時段(Timeslot)中都可以個別指定不同的未重迭頻道(Non-overla卯ingchannel)。也因為這個技術(shù)使單一的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡可以同時與多個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡通信，不同于其它研究在收端及送端節(jié)點必須有對稱的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)。此特點可以針對網(wǎng)絡(luò)中不同的需求在單一節(jié)點上任意增減無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的個數(shù)，為有效率增加網(wǎng)絡(luò)流量的方法。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。2權(quán)利要求1.一種適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中分布式頻道配置的方法，其中，該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，該方法包括根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該些相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道；根據(jù)一路由路徑，從該些節(jié)點中選擇該路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，并從該些節(jié)點中決定一初始節(jié)點與一目標(biāo)節(jié)點；以及依照從該目標(biāo)節(jié)點到該初始節(jié)點的順序選擇使用之該些自由頻道，以建立該路由路徑，其中，該些自由頻道的選擇符合一最短路由路徑要求，并且與該些相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。2.如權(quán)利要求1所述的分布式頻道配置的方法，其中，該自由頻道的選擇以依據(jù)3個跳躍點之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道。3.如權(quán)利要求1所述的分布式頻道配置的方法，其中若以3元組al，a2,a3表示該自由頻道的組合，則該a3為當(dāng)前鏈接的自由頻道，a2是前面一個鏈接的自由頻道，而al且代表是前面二個《連接的自由頻道。4.如權(quán)利要求1所述的分布式頻道配置的方法，其中，該或該些自由頻道的定義為該或該些頻道并未用以傳送、接收或是干擾的任一狀態(tài)之一。5.如權(quán)利要求1所述的分布式頻道配置的方法，其中，若該路由路徑上的該些節(jié)點已經(jīng)配置一或多個傳輸路徑，則賦予該或該些傳輸路徑一優(yōu)先權(quán)，在該自由頻道的選擇則優(yōu)先考慮具有該優(yōu)先權(quán)的傳輸路徑。6.如權(quán)利要求1所述的分布式頻道配置的方法，其中，在根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該或該些自由頻道的步驟中，加入時分技術(shù)，以增加可使用的該或該些自由頻道。7.—種適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中分布式頻道配置的方法，其中，該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，該分布式頻道配置的方法包括根據(jù)一路由路徑，從該些節(jié)點中選擇該路由路徑經(jīng)過的該些節(jié)點，并從該些節(jié)點中決定一初始節(jié)點與一目標(biāo)節(jié)點；根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該些相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道；根據(jù)一帶寬要求，選擇增加該些節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量；以及依照從該目標(biāo)節(jié)點到該初始節(jié)點的順序選擇使用之該些自由頻道，以建立該路由路徑，并符合該帶寬要求，其中，該些自由頻道的選擇符合一最短路由路徑要求，并且與該些相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。8.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，該自由頻道的選擇以依據(jù)3個跳躍點之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道。9.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，該或該些自由頻道的定義為該些頻道并未用以傳送、接收或是干擾。10.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，若該^^由路徑上的該些節(jié)點已經(jīng)配置一或多個傳輸路徑，則賦予該或該些傳輸路徑一優(yōu)先權(quán)，在該自由頻道的選擇則優(yōu)先考慮具有該優(yōu)先權(quán)的傳輸路徑。11.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，在根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該或該些自由頻道的步驟中，加入時分技術(shù)，以增加可使用的該或該些自由頻道。12.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，根據(jù)該帶寬要求，選擇增加該些節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量之方法包括根據(jù)該路由路徑及該帶寬，進(jìn)行頻道的配置，其中，若配置不成功，則判斷該路由路徑上是否存在符合一節(jié)點使用狀態(tài)大于一整體使用狀態(tài)超過一臨限值的該些節(jié)點之一，若是存在，則將該節(jié)點增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡。13.如權(quán)利要求7所述的分布式頻道配置的方法，其中，該節(jié)點使用狀態(tài)為^~~，其中，xeV;￡ix,整體使用狀態(tài)為",'='，其中，xeV，其中，、乂V為一個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的集合，而IVI為n，T為一時隙個數(shù)，假設(shè)為k,T>0;L代表節(jié)點x的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量；而U^代表節(jié)點x在第t個時區(qū)已經(jīng)配置的頻道數(shù)，而Hx且(Kt^T。14.一種適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中分布式頻道配置的方法，其中，該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，該分布式頻道配置的方法包括根據(jù)一系統(tǒng)需求，該些節(jié)點至相鄰節(jié)點的接收與傳送的預(yù)設(shè)流量與方向；根據(jù)一路由路徑與一帶寬要求，從該些節(jié)點中選擇該路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，并決定一初始節(jié)點與一目標(biāo)節(jié)點；根據(jù)該流量及方向，選擇該些節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量；以及依照從該目標(biāo)節(jié)點到該初始節(jié)點的順序選擇使用之一或多個自由頻道，以建立該路由路徑，并符合該帶寬要求，而該些相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。15.如權(quán)利要求14所述的分布式頻道配置的方法，其中對于每一該節(jié)點所需安裝的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量以底下運算公式計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，n為網(wǎng)絡(luò)中所有該些節(jié)點的個數(shù)，B為網(wǎng)絡(luò)界面卡的總帶寬，而T為該些網(wǎng)絡(luò)界面卡時隙個數(shù)。16.如權(quán)利要求14所述的分布式頻道配置的方法，其中，該或該些自由頻道的選擇以依據(jù)3個跳躍點之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道。17.如權(quán)利要求14所述的分布式頻道配置的方法，其中，若該路由路徑上的該些節(jié)點已經(jīng)配置一或多個傳輸路徑，則賦予該或該些傳輸路徑一優(yōu)先權(quán)，在該自由頻道的選擇則優(yōu)先考慮具有該優(yōu)先權(quán)的傳輸路徑。18.如權(quán)利要求14所述的分布式頻道配置的方法，其中，在根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該或該些自由頻道的步驟中，加入時分技術(shù)，以增加可^吏用的該或該些自由頻道。19.一種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有分布式頻道配置的功能，其中，該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，該分布式頻道配置包括根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該些相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道；根據(jù)一路由路徑，選擇該路由路徑經(jīng)過的節(jié)點，以及從在該路由路徑上的該些節(jié)點選擇使用之該些自由頻道以建立該路由路徑，其中，該些自由頻道的選擇符合一最短路由路徑要求，并且與該些相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。20.如權(quán)利要求19所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，該自.由頻道的選擇以依據(jù)3個跳躍點之內(nèi)不重復(fù)使用到相同的頻道。21.如權(quán)利要求19所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，該或該些自由頻道的定義為該或該些頻道并未用以傳送、接收或是干擾。22.如權(quán)利要求19所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，若該路由路徑上的該些節(jié)點已經(jīng)配置一或多個傳輸路徑，則賦予該或該些傳輸路徑一優(yōu)先權(quán)，在該自由頻道的選擇則優(yōu)先考慮具有該優(yōu)先權(quán)的傳輸路徑。23.如權(quán)利要求19所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，在根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該或該些自由頻道的步驟中，加入時分技術(shù)，以增加可使用的該或該些自由頻道。24.—種無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有分布式頻道配置的功能，其中，該無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括多個節(jié)點，該分布式頻道配置包括根據(jù)一路由路徑，選擇該路由路徑經(jīng)過的該些節(jié)點，根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該些相鄰節(jié)點之間的一或多個自由頻道，根據(jù)一帶寬要求，選擇增加該些節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量，以及選擇使用的該些自由頻道以建立該路由路徑，其中，該些自由頻道的選擇符合一最短路由路徑要求，并且與該些相鄰的節(jié)點不重復(fù)使用相同的頻道。25.如權(quán)利要求24所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，若該路由路徑上的該些節(jié)點已經(jīng)配置一或多個傳輸路徑，則賦予該或該些傳輸路徑一優(yōu)先權(quán)，26.如權(quán)利要求24所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，在根據(jù)該些節(jié)點的頻道使用狀態(tài)，決定該或該些自由頻道的步驟中，加入時分技術(shù)，以增加可4吏用的該或該些自由頻道。27.如權(quán)利要求24所述的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，根據(jù)該帶寬要求，選擇增加該些節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)界面卡數(shù)量的方法包括根據(jù)該路由路徑及該帶寬，進(jìn)行頻道的配置，其中，若配置不成功，則判斷該路由路徑上是否存在符合一節(jié)點使用狀態(tài)大于一整體使用狀態(tài)超過一臨限值的該些節(jié)點之一，若是存在，則將該節(jié)點增加一個網(wǎng)絡(luò)界面卡。全文摘要一種適用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式頻道配置機制與系統(tǒng)。此頻道分配的機制確保在整個網(wǎng)絡(luò)中不會發(fā)生互相干擾的情況，以達(dá)到配置的帶寬能夠充分利用而不會因為干擾問題造成不必要的消耗。此頻道分配的機制可利用時分(TimeDivision)技術(shù)，切割每一個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的傳輸時間，在不同的時隙(Timeslot)中都可以個別指定不同的未重迭頻道(Non-overlappingchannel)。也因為這個技術(shù)使單一的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡可以同時與多個無線網(wǎng)絡(luò)界面卡通信，不同于其它研究在收端及送端節(jié)點必須有對稱的無線網(wǎng)絡(luò)界面卡個數(shù)。此特點可以針對網(wǎng)絡(luò)中不同的需求在單一節(jié)點上任意增減無線網(wǎng)絡(luò)界面卡的個數(shù)，為有效率增加網(wǎng)絡(luò)流量的方法。文檔編號H04Q7/38GK101296506SQ20071010198公開日2008年10月29日申請日期2007年4月27日優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日發(fā)明者史永健,曾建超,楊人順申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院