1.频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，基于频段分配与路由之间的相互耦合关系，采用链接优化的方法解决资源分配问题，基于信号干扰、频段数量以及射频数量的一系列网络约束建立完整的网络模型，定义拥塞控制因子，将拥塞控制因子同时作为频段分配和路由的评估参数，兼顾网络吞吐量与结点公平性，设计基于选择传播方法的求解方法,以较快的收敛速度得出近似最优的频段分配和路由方案，实现网络在降低干扰和负载均衡方面的最优化，提升整体网络吞吐量；

通过如下具体步骤实现对所有结点的频段与功率分配以及路由的优化：

第一步：所有的路由结点将自身的位置信息、可用频段集和路由需求数据通过独立的控制频段传送至中央控制结点；

第二步：在汇集全网的拓扑信息与路由需求后，中央控制结点执行基于拥塞控制因子的资源分配与路由优化方法,得出当前网络状态下各结点的最优频段与功率分配方案以及针对全部路由需求的最优路径；

第三步：中央控制结点通过公共控制频段将方法执行结果发送给所有的路由结点,每个路由结点按照分配的频段和功率以及确定的最优路径进行路由进行数据传输；

干扰模型：假定V中的任意两结点i和j，i代表数据发送端，j代表数据接收端，之间存在数据链路eij，定义结点i的发射功率为Pq，其中q代表功率等级，满足q∈QN时，结点j的接收功率 为：其中β为路径损耗因子，设噪声功率为PN，接收功率的临界值为 成功建立连接时，接收结点的噪比门限必须满足 推出使用功率等级q传输的发送结点的最大传输半径：

传输功率、传输距离及路径损耗指数三个变量影响结点间的干扰，假设结点传输功率为Pq时产生的干扰距离DI为传输距离Rq的η(η≥1)倍，即：DI＝η·Rq        式3

得到干扰模型。

2.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，无线Mesh拥塞控制网络模型：采用混合网络结构且仅考虑路由结点，在X×Y的信号覆盖范围内随机部署V＝{i|1≤i≤N}个无线路由结点，以集合CN＝{1，2,…,C}来表示全网所有可用的正交频段，采用集中式方法任意取其中一条频段作为控制频段被全部结点共享，网络中每个无线路由结点具有的射频接口数量都相同，接口数以UN表示，如果用Ci表示任意无线路由结点i的可用正交频段集，它总是满足Ci∈C，划分出Q个离散的功率等级方便进行功率控制，QN＝{1，2,…,Q}，与频段一同被分配给各个结点或者链路，假设无线路由结点的集合用V表示，网络数据链路的集合用E表示，Eij∈E，用有向图G(V，E)描述刚建立无线Mesh网络模型。

3.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，频段分配模型：定义链路频段分配向量 表示链路eij是否被分配频段c进行数据传输,当链路被分配频段c时， 否则 规定同一时刻任意数据链路只能被分配不超过一个通信频段，控制在无线Mesh网络中因链路多并发传输造成信号干扰和数据包无序传输，频段分配向量表示为：定义结点频段分配变量为 表示结点i是否被分配频段c,即 表示结点i对链路eij或者eji采用频段c进行传输, 表示结点i的正向发送链路和反向接收链路均不采用频段c进行数据传输，结点信分配变量表示为：结点i被分配的频段总数可以用结点频段分配变量表示,即 而每个结点能被分配的总频段数受该结点的射频接口数的限制，所以 应满足：N为部署的结点数量。

4.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，拥塞控制因子：假设存在两条均单向传输的数据链路eij和euv，i，u为信号发射结点，u、v为信号接收结点，如果其中一条链路的信号接收结点在另一条链路的信号发送结点的干扰范围内，这两条链路互为潜在干扰链路，只有在两个潜在干扰链路eij和euv都采用频段m进行数据传输的情况下，即 eij和euv互为干扰链路，定义链路eij在使用频段c与功率q进行数据传输时的链路容量为Hij(c,q)，即：

式中，Bc表示频段c的带宽，Nij(c,q)表示链路因为使用频段c与功率Pq进行数据传输而对应产生的干扰的连接集；

sd sd

定义网络中任意源结点s到目标结点d的通信需求为α ，路由变量为 表示流量αsd是否以特定的频段和功率通过链路eij，当链路eij采用频段c和功率q进行数据传输时，α 通过链路eij，则 否则假设任意数据链路eij采用频段c和功率q来承载由全网通信需求产生的流经该链路的数据流量，所有流经该链路的数据流的汇聚总量用 表示，即：为了控制网络拥塞的发生，保证链路eij上的汇聚流量不大于链路eij的链路容量，即：为衡量链路的拥塞情况，定义链路拥塞控制因子λij，其值为链路eij使用频段c及功率q时链的路容量Hij(c,q)与链路实际承受的负载量 之差，即：定义网络拥塞控制因子λmin，表示为：

网络拥塞控制因子λmin为网络中最拥塞链路的λij。

5.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，频段sd分配计算与路由优化模型：对任意源结点s到目标结点d的通信需求α ,通过完整路径所需的跳数表示为 规定路由跳数小于或者等于最大跳数τ，控制因数据长传输而引起的延迟，即：

sd

网络中所有结点对任意的通信需求α ，都满足流量守恒，假定对任意结点s、d、i、j∈N，c∈CN，流量守恒定律表示为：在任意一个通信需求涉及的所有结点中,按所处位置的不同将结点分为三类，分别是源结点、中间结点和目标结点，上式表示的是网络中任意结点在分别作为其中一种时的净sd流量，如果结点i是源结点,流量只从该结点流出，净流量值为α ，如果i是目标结点,代表只sd有流量流入该结点,净流量值为‑α ，若i是中间结点，流出流量等于流入流量，净流量值为

0；

将无线Mesh网络中基于拥塞控制因子的分配与路由优化的问题概括为：尽可能控制网sd络拥塞使网络吞吐量最大化，依据网络结点的部署和已知的全网通信需求R＝{α |s，d∈V}，链接最优路径选择为整个网络寻找一种频段与功率分配方案来满足所有通信需求，形式上表示为：其中，I，j∈V；eij，eji∈E； q∈[1，Q]；λmin，Hij(c，q)， 链路拥塞控制因子λij与网络拥塞控制因子λmin不同，对以上参数的计算必须先得到链路容量与实际负载，对应的先确定链路的频段分配向量 与分配的功率等级q，对每条数据链路可Ne能的资源分配用解集合 表示，解空间的大小为(C×Q) ,Ne为链路数，在寻找最优分配方案的过程中需要搜索的可能解的数量随Ne的增加呈指数级增长。

6.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，基于拥塞控制的频段分配与路由优化方法：结点拓扑与全网通信需求作为输入，输出分为两部分，分别是最优频段分配方案和最优路径；

包含两个循环,分别对应基于选择传播方法的频段分配和基于传播选择方法的路由优化，路由优化是最优路由调度顺序的确定和最优路径的选择，首先外层传播根据网络拓扑进行种群初始化，产生随机分配方案后进行选择传播编码，每一个结点的频段分配方案经过编码成为外层选择中个体的一段信息素，基于所有结点的分配结果，计算出全网链路的链路容量；

此时对拥塞控制问题进行简化，如式15所示：

δij≤Hij

λij≤Hij‑δij

在经过简化后任然是NP‑hard问题，有待内层循环的进一步处理；

内层传播求解最优路由调度顺序,根据全网路由需求产生初始种群，产生随机的路由调度顺序后进行选择传播编码，最后进行最优路径选择，采用将链路容量作为每条链路的权值改进的最短路径方法，路径的选择判据是该路径的拥塞控制因子，最优路径是具有最大拥塞控制因子λmin的路径，并且内层选择传播对个体适应度的评估也是基于拥塞控制因子，拥塞控制因子值越大个体适应性越强，反之则越弱，经过多次循环选择传播操作后内层选择传播方法能收敛于一个最优解，即当前路由需求下的最优路由调度顺序，至此，本次内层选择传播方法结束，最优路径选择方法获取当前频段分配方案和最优路由调度顺序下的最优路径和对应的最大拥塞控制因子,它将被用于外层选择传播方法的个体适应度评估中；

最后外层选择传播方法进行个体适应度评估,执行选择传播操作后得到对前一次的频段与功率分配的改进方案，进一步增大拥塞链路的链路容量，然后进入下一轮循环，经过有限次循环后即可获取所求的最优频段与功率分配方案，另外，每次内层循环结束时记录最优路径选择方法得出的最优路径，当方法整体运行结束获取最优频段与功率分配方案下针对所有路由需求的最优路径。

7.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，频段分配计算：通过编码将独立的参数作为信息并按一定的结构组成信息素，用编码来表示解，外层选择传播采用的编码方案是将频段与功率作为选择传播信息，全网结点的分配方案整体作为信息素，用结点的频段向量表示频段的分配情况、功率向量表示功率分配情况，假设网络中的可用频段总数为C，功率等级数为Q，定义频段向量 表示结点i能被分配的所有频段，其中cij满足：

定义功率向量 表示结点i所有可用频段对应分配的功率等级，其中

qij需满足：

对任意的结点i，资源分配问题的解用向量集合的形式表示为

在外层选择传播完成对种群中所有个体的编码以后,产生全网的随机资源分配方案，此时整个网络的拓扑已经确定，由此生成容量矩阵来记录网络拓扑中所有链路的链路容量，进入内层循环后执行内层选择传播方法和最优路径选择方法，等待内层循环结束，用得到的最大拥塞控制因子来评估外层个体的适应度；

在进行个体选择时采用选择概率与个体适应度值成正比的轮盘赌选择法，对于求解最大化问题，先将种群中所有个体的适应值进行累加,然后将每个个体的适应值分别与之比较的出得出各自的选择概率，接着形成依据个体的累计选择概率划分间隔的轮盘，最后生成0到1之间的随机数,通过判断随机数落入轮盘的哪一个区域来选择进入子代的个体，如果个体i的适值函数用f(i)表示，种群中个体总数为N，则每个个体的选择概率表示为：种群中同代个体在信息素交叉过程中选择传播信息有机会进行重新组合，具有较高适应度的个体有机会融合产生更优秀的新个体，将对全网的分配结果按不同结点划分成独立的子串，对全部子串采用随机单点交叉算子。

8.根据权利要求1所述频段路由优化的无线Mesh网络拥塞控制方法，其特征在于，路由优化：通过求出对全网通信需求的最优调度顺序进一步提高方法的性能，采用传播选择方法，利用它快的快速搜索能力求解最优路由调度顺序；

对路由调度顺序直接编码，信息素用定长的字母串表示为 假设

网络中有9条数据链路通信需求，一个随机个体的编码序列为(m4,m2,ml,m9,m5,m7,m9,m3,m6),内层传播选择的交叉算子采用改进的顺序交叉法；

首先确定交叉片段在父代信息素R1与R2中的位置，然后两信息素复制该片段并相互交换，将其置于各自最前端的到中间信息素R1m和R2m，最后保持中间信息素中的交叉片段不变，去除重复的序列号，得到最终的下一代信息素R1’和R2’,信息重组后与外层传播选择相同的倒位变异算子，最后同样进行种群更新；

在已根据全网路由需求确定路由调度顺序的情况下,依照调度顺序选择具有最大拥塞控制因子的路径,增强网络针对后续传输负载的承受能力；

定义全部结点集为N,己访问结点集为S,未访问结点集为U，任意链路lij的带宽为bij，结点i到j的最大带宽为Bij，最优路径选择方法的步骤如下：第1步：S＝{s}，P＝N‑{s}，Bsj＝bsj，如果j与s不相邻，则bsj＝‑∞；

第2步：求解Bsk＝maxj∈UBsj，更新S与U，S＝S∪{k},U＝U\{k}，如果S＝N，方法结束；

第3步：对j∈U，计算Bsj＝maxj∈U{Bsj，min{Bsk，bkj}}，返回第2步；

第4步：根据通信需求和选出的最优路径更新所有链路的剩余链路容量。