Спосіб розподілу частотних каналів в багатоканальних mesн-мережах стандарту іеее 802.11 з урахуванням територіальної розподіленості mesн-станцій

Спосіб розподілу частотних каналів в багатоканальній mesh-мережі стандарту IEEE 802.11 з урахуванням територіальної розподіленості mesh 3 таких особливостей мережі, як кількість використовуваних каналів та кількість підтримуваних mesh-станцією радіоінтерфейсів і, згідно з корисною моделлю, здійснюють балансування meshстанцій за доменами колізій з врахуванням їх територіальної розподіленості та позбавляють від ефекту "прихованої станції в мережі", що сприяє мінімізації кількості станцій, які працюють на одному частотному каналі, тобто в одному домені колізій. Спосіб можна реалізувати таким чином. При застосуванні способу використовувалась математична модель розподілу каналів у багатоканальних mesh-мережах, в яких mesh-станції можуть знаходитись як в одній зоні стійкого прийому (Transmission Range, TR), так і в різних. У рамках запропонованої моделі передбачаються відомими такі ____     дані: Ri, i  1, N  - множина mesh-станцій, де N     загальна їх кількість в мережі; mj - кількість радіоінтерфейсів на mesh-станції Rj; К - кількість каналів у mesh-мережі, які не перекриваються. Так, наприклад, у технології IEEE 802.11b/g таких каналів 3  4, а в технології IEEE 802.11 а - 12 каналів. З метою урахування територіальної розподіленості mesh-станцій мережі в математичну модель введено поняття матриці зон стійкого прийо____     , му або TR-матриці. Причому Gz , z  1 Z      множина зон стійкого прийому - кластерів, які утворюють територіально розподілені meshстанції, де Z - їх загальна кількість у мережі. Крім того, в рамках даної роботи кластер утворює множина mesh-станцій, що знаходяться в одній зоні стійкого прийому, в рамках якої станції "чують" один одного, тобто можуть обмінюватися даними за допомогою вибраної у mesh-мережі технології безпроводового зв'язку. Формально належність тієї або іншої mesh-станції до довільної зони стійкого прийому (кластеру) можна відобразити за допомогою введеної TR-матриці. Матриця є прямокутною, з кількістю рядків, що відповідають кількості зон стійкого прийому (Z), і з кількістю стовпців, які відповідають загальній кількості meshстанцій (N) y мережі, тобто ____ ____ , я 1 якщо j  та станціязнаходитьс у і  й R; D  di,j , i  1 Z ; j  1 N , де di,j   , , 0, у протилежному випадку.  У ході розв'язання задачі розподілу каналів за радіоінтерфейсами mesh-станцій мережі необхідно забезпечити розрахунок булевих змінних _____ ____   ____  i  1 N; j  1 mi ; k  1  , (1) xkj  0,1 , , , i,     причому , ; 1 якщо j  й  і  ї станції працює на k  му каналі xkj   i, 0, у протилежному випадку.  Результатом розрахунку змінних (1) є розбивка mesh-мережі в цілому і кожної зони стійкого прийому окремо на зв'язні домени колізій, у межах яких mesh-станції функціонують на одному й тому 63267 4 самому каналі. У зв'язку з цим під час розрахунку змінних (1) необхідно виконати ряд важливих умов-обмежень: 1. Умова включення і -ї mesh-станції в мережі:  mi  ____  (2)   xkj  m   i  1,N , i,   k 1j1   де 1  m  mi - цілочисельний параметр, який характеризує мінімально необхідну кількість включених радіоінтерфейсів на довільно обраній meshстанції;  mi   xk, j i - кількість включених радіоінтер k 1j1 фейсів на одній станції. 2. Умова виділення j-му радіоінтерфейса і-ї mesh-станції не більше одного каналу: ____    ____ (3)  xk, j  1  i  1,N ; j  1, mi . i   k 1   3. Умова закріплення k-го каналу на i-й станції не більше ніж за одним радіоінтерфейсом: mi ____   ____ (4)  xkj  1  i  1,N ; k  1,  . i,   j1   4. Умова роботи двох станцій між собою не більш ніж на одному каналі:   mi mi k 1  j1    1   xk, j   xk,   1 , (для і,s)- пари станцій одi s   (5) ____ нієї TR, i, s  1 N ; i  s) , , яке вводиться для усунення небажаної структурної надлишковості. 5. Умова того, що довільна mesh-станція на включеному на її радіоінтерфейсі каналі працює хоча б з однією станцією своєї зони стійкого прийому: mr ___ ____ ___    i  Gz , z  1, Z, j  1, mi , k  1,  , xk    xk ij ur   (6) uG z r 1   u i де mr   xk ur uG z r 1 - кількість станцій у зоні Gz, які працюють на k -му каналі. 6. Умова відсутності ефекту "прихованої станції", тобто станція, яка належить одночасно до декількох зон стійкого прийому, не повинна працювати на одному й тому самому каналі зі станціями різних TR: mj mr mj mr  ___ ___ s s  1, N, k  1, , Gp  G ,     xk   xk   xk   xk  sj ir sj ir  j1 iGp r 1 j1 s iG r 1 (7) s де G - множина зон стійкого прийому, до яких належить s -та станція. 7. Умова зв'язності мережі (зв'язності доменів колізій mesh-станцій): N mi  p     xkj      1 , i, i1 j1k 1 (8) 5 виконання якої спільно з умовами (5)-(7) в умовах дефіциту каналів (     1) гарантує, що кількість включених радіоінтерфейсів (р) з урахуванням кількості mesh-станцій і підтримуваних у технології безпроводового зв'язку каналів, що не перекриваються, забезпечить зв'язність багатоканальної мережі. В зв'язку з тим, що продуктивність meshмережі безпосередньо залежить від кількості станцій у доменах колізій, доцільно, щоб кількість mesh-станцій в доменах була розподілена рівномірно, тобто мало місце балансування кількості станцій за всіма доменами. 8. Умова балансування кількості mesh-станцій за доменами колізій у залежності від територіальної розподіленості та кількості зон стійкого прийому має вигляд: N mi i1 j1  dz,i  xk, j   i ___ ___    для кожної z, k   пари, z  1 Z, k  1 ,, (9) , ,     де в лівій частині нерівності подана кількість mesh-станцій у z-й TR. Розрахунок шуканих змінних (1) і параметра  відповідно до умов, формалізованих нерівностями Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 63267 6 (2)-(9), здійснено в ході розв'язання оптимізаційної min задачі з використанням такого критерію . x,  Сформульована задача з точки зору фізики процесів, які відбуваються у багатоканальних мережах, належить до класу задач балансування мережних ресурсів - зваженої кількості meshстанцій за доменами колізій, а з математичної точки зору - це задача змішаного цілочисельного нелінійного програмування - MINLP (Mixed-Integer Nonlinear Programming). В рамках моделі забезпечується узгодженість вирішення задач кластеризації, виділення радіоінтерфейсів і закріплення за ними каналів, а також гарантується відсутність ефекту "прихованої станції". Таким чином, запропоновано корисну модель розподілу каналів у багатоканальних meshмережах стандарту IEEE 802.11 з урахуванням територіальної розподіленості mesh-станцій, новизна якої полягає у балансуванні кількості meshстанцій за доменами колізій з урахуванням їх територіальної розподіленості, що дозволяє підвищити продуктивність багатоканальної mesh-мережі в цілому. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601