用于无线网状网络的联合频道及路由分配的系统和方法

摘要

提供了可使用联合频道及路由分配的系统、方法和装置。在一些实施例中，系统包括在网络中的节点，其被配置为通过与其他节点交换信息而执行通信的分布式联合频道及路由分配。该分配基于更新是否导致与网络中通信量的吞吐量相关的函数的值的增加而反复更新。在一些实施例中，所述分配基于随机决定确定，如果分配中使用路由及频道信息的函数被改进则采用该决定。在一些实施例中，所述分配基于通信优先级而确定，该分配中，具有高通信等级的目标节点被分配具有适应于网络中干扰减少的特征的路由和频道。

说明书

相关申请的交叉引用和优先权

本申请要求于2012年5月17日提交的发明名称为“Distributed  Joint Channel and Routing Assignment for Multimedia Wireless  Mesh Networks”的美国临时专利申请No.61/688,573的优先权及其 权利，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明主题主要涉及无线网状网络(WMN)，尤其涉及考虑网络 通信量(traffic flow)为WMN作出联合频道及路由分配。

背景技术

WMN是一种由射频节点组成的组织成网状拓扑结构的通信网络。 WMN通常可自组织并且可自配置，还具有低成本、易部署和/或高可 靠性等优点。由于这些优点，WMN可以具有重要的商业应用价值。例 如，WMN可以被用作社区无线网络以向住户提供宽带因特网接入。

多射频多频道(MRMC)WMN是一种多跳通信网络，其由可以在不 同频道上传输和/或接收数据的射频节点(例如，IEEE 802.11射频 节点)构成。例如，在MRMC网络中，节点经过不同的正交频率频道 来与相邻节点通信，从而同时传输和接收数据。因此，MRMC WMN能 够比传统单频道单射频WMN获得高的系统吞吐量。所以，MRMC WMN 在学术界和商业界都引起了兴趣。

MRMC WMN的吞吐量会被干扰显著地影响。MRMC WMN中的频道和 路由分配会引起或加剧这种干扰。不幸的是，解决路由和频道分配的 问题很复杂。因此，典型地，频道和路由分配被独立地而非联合地执 行。在一些路由的传统方法中，通过多个跳点来路由源节点和目标节 点之间的路径。很多路由算法采用最短路径优先方法来分配在源节点 和目标节点之间的路线。这些算法考虑跳点距离、期望的传输时间和 /或期望的传输次数。还有其他方法执行独立于路由分配的频道分配， 并随后执行联合速率分配和多径路由，这导致高复杂度和计算效率的 降低。不幸的是，其他算法忽视了通信流量负载(traffic load)在 网络干扰上的影响或者不适于通信流量负载的变化。还有其他算法需 要在节点间具有高精度的时钟同步。这些算法需要根据同步的时间时 隙要求选择路由和频道，由于商品的成本原因，这种要求经常是不现 实的。而且，大量算法受到集中式运算所限，并且不能扩展到分布式 环境中。因此，需要一种考虑了通信流量的低复杂度联合频道及路由 分配的系统、设备和方法。

附图说明

图1是根据本发明描述的一个或多个实施例的示例性非限制 MRMC WMN的示意图，其中可以实施考虑了通信流量的联合频道和路 由分配(CRAFT)。

图2是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用了联合 CRAFT的MRMC WMN中干扰的示例性非限制示意图。

图3是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用了联合 CRAFT的示例性非限制链路干扰模型。

图4是根据本发明描述的一个或多个实施例的可以执行联合 CRAFT的在MRMC WMN内的示例性非限制节点的框图。

图5、图6、图7、图8、图9和图10是根据本发明描述的一个 或多个实施例的联合CRAFT系统的操作方法的示例性非限制流程图。

图11是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的丢失率 和每单位通信流量的关系的示例性非限制曲线图。

图12是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的累积百 分比和丢失率的关系的示例性非限制曲线图。

图13是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的累积用 户数据报协议(UDP)丢失率和节点数量的关系的示例性非限制曲线 图。

图14是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的累积 UDP丢失率和算法运作次数的关系的示例性非限制曲线图。

图15是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的平均端 到端延时和每单位通信流量的关系的示例性非限制曲线图。

图16是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由的传统的路由和/或频道分配方法的 总传输控制协议(TCP)吞吐量和每单位通信流量的关系的示例性非 限制曲线图。

图17是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的累积分 布和每单位流量的TCP吞吐量的关系的示例性非限制曲线图。

图18是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的UDP 丢失率和通信流量数量的关系的示例性非限制曲线图。

图19是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的总TCP 吞吐量和通信流量数量的关系的示例性非限制曲线图。

图20是根据本发明描述的一个或多个实施例的可操作使用联合 CRAFT的示例性非限制计算机框图。

图21是根据本发明描述的一个或多个实施例的能够使用联合 CRAFT的示例性电子设备框图。

具体实施方式

下面的详细描述仅是说明性的，并无意限制本实施例、或其应 用及使用。此外，在前面技术领域或背景技术部分、或在以下的具体 实施方式部分提出的任何明示或暗示的理论也并非旨在进行限制。

WMN已经越来越多地用于承载具有流需求的多媒体通信。MRMC  WMN的性能在很大程度上依靠路由和频道分配。因为路由和频道决定 是相互依存的，理想地，分配应该被联合地优化以获得最好的性能。 这就是所谓的路由及频道分配(路由及频道分配)问题，其被认为是 NP难度的。没有在考虑了网络中多媒体通信需求的联合路由和频道 分配优化上有足够的考量。

由于前述的缺点，本发明描述了为ad-hoc网络提出了联合和分 布式路由和频道分配的系统和方法。一个目标函数被设计为恰当地描 述由MRMC WMN中的通信流的干扰导致的网络吞吐量以合作地和分布 地提高网络性能。由此，目标函数的优化可以达到MRMC WMN的最大 吞吐量。采用目标函数可以以分布的和合作的方法优化路由和频道分 配。

本发明描述的实施例包括为MRMC WMN使用联合CRAFT的系统及 其方法。为了优化的联合CRAFT，可以只分布地使用MRMC WMN中的 节点来执行联合CRAFT；或者，在一些具体实施例中，为了优化的联 合CRAFT，可以集中地使用一个执行计算并与MRMC WMN中的节点通 信信息的中央控制器来执行联合CRAFT。采用联合CRAFT-TP和/或联 合CRAFT-RD，本发明描述的一个或多个实施例能够优化联合频道及 路由，该优化通过由MRMC WMN内的节点之间的消息交换来持续改进 联合频道及路由分配，直到贯穿网络覆盖范围的分配达到产生优化的 目标函数的状态。

例如，在一些实施例中，一种方法包括通过具有处理器并位于 具有多个节点的网络中的第一节点来为该第一节点决定所产生的联 合频道及路由分配信息。产生的联合频道及路由分配信息是至少基于 与网络中通信干扰影响的吞吐量相关的预定条件。这些实施例中，节 点考虑了受具有各种不同频道及路由分配的通信流的干扰影响的吞 吐量，并重复更新所述联合路由及频道分配信息直到获得吞吐量的最 优值。联合CRAFT-TP和/或联合CRAFT-RD能够被节点采用。选择给 定了网络中的通信的最优吞吐量相关的联合路由和频道分配。该方法 为分布式的解决方案，其利用在网络中的一个或多个节点之间交换的 信息，为网络生成单个联合频道及路由分配组的在整个网络中的共同 的收敛。

在另一个实施例中，提供了一种设备。该设备包括：储存指令 的存储器；和连接至该存储器的处理器，其促使指令的运行以执行 操作。所述操作可以包括根据在所述设备与一个或多个节点之间分布 的信息来确定联合频道及路由分配信息。例如，所述设备和每个节点 可以独立地确定联合频道及路由分配信息。联合CRAFT-TP和/或联合 CRAFT-RD可以被节点采用。然后，与其他节点交换所述信息，并且 每个节点可以重复更新和交换信息直到在网络中(例如MRMC WMN) 没有节点能够进一步改进目标函数的值。产生的联合频道及路由分配 组是为网络中的通信采用的信息组。

在另一个实施例中，提供了一种系统。该系统包括网络(例如 MRMC WMN)中多个节点。该节点被配置为至少基于目标函数值增加的 可能性来执行网络中通信的联合频道和路由分配。在一些实施例中， 多个节点被配置为基于在一个或多个节点间重复交换的信息来执行 分布式联合频道和路由分配。联合CRAFT-TP和/或联合CRAFT-RD都 能够被节点采用。

在上述实施例中，节点只使用网络中的节点以分布式方式执行 联合CRAFT。在其他实施例中，节点可以使用能够接收路由、频道、 通信和/或吞吐量信息的中央控制器来执行联合CRAFT、执行计算以 确定一个或多个联合频道和路由分配组、以及向一个或多个节点提供 分配的组。该过程能被反复执行以促使网络收敛到最优的联合频道和 路由分配组。

本发明描述的一个或多个实施例可以根据MRMC WMN中的节点的 流需求来有利地联合优化MRMC WMN中的路由及频道分配。所述实施 例可以以分布式或者集中式方式被采用，并且具有高的计算效率。此 外，CRAFT-TP和/或CRAFT-RD的一个或多个实施例与传统方法相比 能够有效地提高系统性能(例如收敛时间、吞吐量、丢失率)。

图1是根据本发明描述的一个或多个实施例的包括可以实施联 合CRAFT的示例性非限制MRMC WMN 102的网络100示意图。网络包 括节点、客户端、节点间的链路、以及节点与客户端间的链路，该网 络还包括诸如因特网等附加网络。图1是一个简单的网络示例，并且 两个或多个节点互相连接的以分布式通信的其他网络示例也在考虑 之内。

MRMC WMN102包括通过链路124、126、128、130、136、138与 各自客户端120、122、116、118连接和/或互相连接的节点104、106、 108、110、112、114。因特网134还可以被包括以作为MRMC WMN102 的一部分，以通信地将一个或多个节点104、106、108、110、112、 114连接到另一个节点或另一个网络。

一个或多个频道可以与链路124、126、128、130、136、138相 关，并且，(例如)节点104、106、108、110、112、114可以确定 在MRMC WMN 102中的节点间的路由，并且可以管理通过其在链路124、 126、128、130、136、138上通信的频道。在各种实施例中，节点104、 106、108、110、112、114可以通过CRAFT-TP或CRAFT-RD使用联合 CRAFT来确定路由及频道分配。

在各种实施例中，一个或多个节点104、106、108、110、112、 114被配置向/由一个或多个其他节点104、106、108、110、112、114 传输和/或接收信息。例如，传输和/或接收的信息可以包括但不限于 音频、视频、文本、图像、动画或交互式媒体。

作为另一个示例，传输和/接收的信息可以包括但不限于路由分 配信息、频道分配信息、联合CRAFT信息(例如，节点的联合路由和 频道分配)、节点是否能够通过更新联合CRAFT信息来改进目标函数 值的信息指示、和/或节点是否收敛到最优联合CRAFT信息的信息指 示。

在一些实施例中，通过反复更新联合CRAFT信息、与其他节点 交换信息、并重复该过程直到节点不能进一步在维持从其他节点接收 的联合CRAFT信息时改进目标函数，节点104、106、108、110、112、 114可以分布地汇聚到整个网络的联合CRAFT上。

在一些实施例中，中央控制器138可以通信地耦合到MRMC WMN 上向/由节点104、106、108、110、112、114传输和/或接收信息以 促使集中式方法以为整个MRMC WMN确定优化了目标函数的联合 CRAFT解决方案。例如，中央控制器138可以从节点104、106、108、 110、112、114中接收联合CRAFT信息并为一个或多个节点104、106、 108、110、112、114执行计算以更新联合CRAFT信息。中央控制器 138可以将节点104、106、108、110、112、114处的联合CRAFT信 息传输至节点104、106、108、110、112、114。

以下，参考图1、图2和图3，示出了推导本发明描述的实施例 中采用的目标函数的细节。图2是根据本发明描述的一个或多个实施 例的示例性非限制MRMC WMN的示意图，该MRMC WMN中存在干扰并实 施了CRAFT。图3是根据本发明描述的一个或多个实施例的MRMC WMN 的示例性非限制链路干扰模型，该MRMC WMN中可以实施CRAFT系统。

参考图1、2、3，MRMC WMN可以被建模为一个定向拓扑图G(V,E)， 其中，V表示MRMC WMN 102中的节点组104、106、108、110、112、 114，E表示MRMC WMN102中的链路组24、126、128、130、136、138。 节点(例如节点104)的通信半径以r_C表示，而节点的干扰半径以r_I表 示，其中r_I＝q×r_C(q>1)。变量q是与通信半径相比的干扰因子。例如， 如果通信半径为r，则干扰范围为qr。在不同的实施例中，q可以等 于任意不同的值。在一些实施例中，例如，在本文描述的仿真中，q＝2。

如果节点104、106处于彼此的通信半径范围内，存在在节点104、 106之间的链路(例如链路124)。节点104、106之间的链路124 和节点108、110之间的链路130在基于频道使用和与潜在干扰链路 相关的节点的位置的不同的实例中相互干扰。例如，为了通信，如果 链路124、130正在使用相同频道并且节点104或节点106位于另一 条链路的一个或两个节点的干扰半径内，链路124能够干扰链路130。

节点104通过被分配了频道c的链路124来与节点106通信， 而节点108通过也被分配了频道c的链路130来与节点110通信。节 点104、106间的通信范围是范围206并且节点108、110间的通信范 围是范围208。也在图中示出了节点108的干扰范围202和节点106 的干扰范围204。因为两个链路124和130都使用频道c并且节点106 位于节点108的干扰范围内，所以在链路124和链路130之间存在干 扰。

每个节点104、106、108、110都具有一个或多个无线收发器。 无线收发器可以转换到一个特定频道以传输或接收数据。节点104、 106、108、110传输和/或接收数据的无线频谱包括至少H个正交频 道，C表示这组正交频道。节点104、106、108、110的每个射频被 分配一个单独的频道，使得没有两个节点104、106、108、110的射 频被分配到相同的频道。在这些实施例中，R<H。与在传统系统中采 用的方法不同，本发明的实施例假设节点104、106、108、110可以 位于多冲突域内，该域中节点104、106、108、110可以为节点产生 数据和/或路由数据。

为了分析MRMC WMN 200的干扰，假设MRMC WMN 200的节点对 之间存在通信流需求。如上所述，如果节点108在节点104的干扰范 围204内，并且在与节点104传输的频道相同的频道上同时传输分组， 则来自节点104的传输会受到来自节点108的干扰。如果节点104 和节点108同时在相同的频道上传输分组，节点104的传输可能不会 成功。在这些实施例中，为了简单起见，节点104、108的传输的传 输功率可以被假定为大致相等。

假设节点104表示为节点i，并且节点i使用频道c。节点i的 干扰半径内的节点组(例如，区域204半径内的节点组)表示为I(i)。 如果|.|表示一个组的基数(cardinality)，并且|I(i)|＝n,x_j^c表示哪 个频道c∈C在时间A时在节点j(例如节点108)上使用，其中j∈I(i)， 那么可以由公式(1)表示：

如果是此时在节点j处的频道c的总通信量，并且K是频道c 的传输容量，那么节点j正在使用频道c的概率由给出。此 外，如果是表示在节点i干扰范围内的正使用频 道c的节点的事件矢量，基于独立假设，发生的概率可以写为公 式(2)：

$P\left(X_i^c\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\Pi }}P\left(x_j^c\right).---\left(2\right)$

例如，在节点i的干扰范围中，可能存在任意数量的节点。该 示例中，我们假设有4个节点。这4个节点分别以0.5Mbps、2Mbps、 1Mbps和1.75Mbps的通信来使用频道c。如果链路容量K为11Mbps， 相应的如以下表1所示。从而，如表1所示，节点在第一节 点的干扰范围内的可能性随着来自所述节点的通信负载的增加而增 加。

表1

具有对应概率的有2⁴种组合。表示 节点1正在使用频道c而节点2、3、4没有正在使用频道c。所以， $P(X_i^c=\left(\mathrm{1,0,0,0}\right))=0.045\times 0.818\times 0.909\times 0.841=0.0281.$因此，频道c上在 节点j处的较高的通信负载导致在节点j和节点i之间具有较高的干 扰概率。由于两个节点间的链路上的通信负载依赖路由分配，可以联 合确定频道分配和路由分配以最小化系统干扰。

转向图3，其示出了节点104、106、108、110、112、114、302、 304。可以为MRMC WMN 300中的每个链路分配频道，并且可以根据各 种参数分配频道上的通信，从而最大化MRMC WMN 300中的吞吐量。 图3仅仅是一个方式的示例，该方式中节点和节点间的链路可以被分 配。节点104、302通过链路306通信，节点106、302通过链路308 通信，节点108、302通过链路310通信，节点110、304通过链路 312通信，节点112、304通过链路314通信，节点114、304通过链 路316通信，节点302、304通过链路318通信。节点302具有干扰 范围322而节点304具有干扰范围320。

MRMC WMN 300中数据成功传输和/或接收的概率是干扰的函数。 可以为边缘(edge)(i,j)∈E将干扰分为两个不同的部分。干扰的第 一部分是在由使用相同频道(i,j)(例如，通道318)的I(i)中的 节点产生的干扰引起的传输节点i的干扰。干扰的第二部分是在接收 节点j(例如节点304)处，其由I(j)中节点的干扰引起。

链路318可以是被分配频道c。如果从a到b(例如，节点104、 106、108)的任意节点在频道c上传输通信，这种传输节点将可能干 扰来自节点i(例如节点302)的传输。类似的，从u到v节点传输 (例如节点110、112、114)有可能干扰在节点j(例如节点304) 的数据的接收。

在链路上成功传输的概率与信号干扰噪声比(SINR)非常相关， SINR以公式(3)表示：

$\mathrm{SINR}(i,c)=\frac{\Theta (i,i,c)}{\underset{k\in I\left(i\right),k\ne i}{\Sigma }\Theta (k,i,c)+\Delta },---\left(3\right)$

其中，Θ(k,i,c)是使用频道c时节点k的信号强度传播到节点i 时的强度，因此，由于节点k和节点i使用频道c而导致的在节点i 处的来自节点k的干扰。Δ是背景噪声常数。

在一些实施例中，每个提到的状态在节点i具有由公式(4) 给出的SINR值：

$\mathrm{SINR}(i,X_i^c)=\frac{\Theta (i,i,c)}{\underset{k\in I\left(i\right),k\ne i}{\Sigma }(x_k^c·\Theta (k,i,c))+\Delta }.---\left(4\right)$

使用条件概率，在传输节点i的SINR，以SINR_se表示，可以写为 公式(5)：

${\mathrm{SINR}}_{\mathrm{se}}(i,c)=\underset{X_i^c}{\Sigma }P\left(X_i^c\right)·\mathrm{SINR}(i,X_i^c).---\left(5\right)$

接收节点j的SINR，表示为SINR_re(i,j,c)，可以通过将公式(4) 中Θ(i,i,c)的替换为Θ(i,j,c)进行类似计算，其中，Θ(i,j,c)是频道c时 节点i的信号强度传播到节点j时的强度。链路(i，j)成功传输的 概率与发送节点i和接收节点j的SINR相关，其由公式(6)定义：

P(i,j,c)＝Ψ(SINR_se(i,c),SINR_re(i,j,c)),   (6)

其中，Ψ是SINR_se(i,c)和SINR_re(i,j,c)的单调函数，其将链路(i， j)的SINR映射到链路的成功传输概率。从公式(2)、(4)、(5) 和(6)可以看出，在链路上成功传输的概率依赖于路由和频道分配。

如果源和目标节点组间的通信需求以矩阵F表示，其中，f_ab∈F 表示从节点a到节点b(例如，从节点104到节点108)的通信需求， 从a到b(从节点104到节点108)的路由路径可以表示为path_ab。如 果网络的路由和频道分配决定表示为s，则成功传输的通信，给定通 信需求F可以被描述为s路由和频道分配决定的效用。这种效用可以 表示为U(s)，并在公式(7)中示出：

$\underset{s}{\max }U\left(s\right)=\underset{f_{\mathrm{ab}}\in F}{\Sigma }(f_{\mathrm{ab}}·\underset{(i,j)\in {\mathrm{path}}_{\mathrm{ab}}}{\Pi }P(i,j,s)).---\left(7\right)$

这些实施例中，考虑来自通信流的干扰，通过最大化MRMC WMN 的吞吐量来解决MRMC WMN中的联合频道分配和路由问题。受通信流 干扰影响的吞吐量的最大化可以通过最大化目标函数U(s)来执行，如 公式(7)中所示。

MRMC WMN的节点可以包括参考图4、5和/或6描述的结构和/ 或功能。图4是根据本发明描述的一个或多个实施例的可以执行联合 CRAFT的在MRMC WMN内的示例性非限制节点(例如节点104’)的框 图。

节点104’可以包括联合频道及路由分配组件402、通讯组件 410、内存412、处理器414和/或数据存储器。所述联合频道及路由 分配组件402、通讯组件410、内存412、处理器414和/或数据存储 器能够彼此电耦合和/或通信地耦合以执行本发明描述的联合路由及 频道分配。在示出的具体实施例中，联合频道及路由分配组件402 可以包括目标函数评估组件404、随机决定(decision)组件406和/ 或通信优先决定组件408。

联合频道及路由分配组件402能够在节点104’确定联合CRAFT 信息。联合CRAFT信息可以包括但不限于MRMC WMN中每个目的地的 下一跳信息指示和一个对应频道，点104’和下一跳节点间的通信可 以在该对应频道上发生。表2示出了节点104’的联合CRAFT信息的 样本。

表2

表2中，α_j表示接收数据流的目标节点。β_j表示朝向目标节点 的下一跳节点，c_j表示分配到节点和下一跳节点之间的发出链路 (outgoing link)的频道。N表示MRMC WMN中的节点数量。

系统启动时为了初始化表2中的信息，联合频道及路由分配组 件402可以通过使用链路状态路由协议为MRMC WMN中的每个目标节 点确定路由路径。例如，使用开放最短路径优先(OSPF)或任意数量 的其他类型的链路状态路由协议。联合频道及路由分配组件402能够 为节点104’和下一跳节点间的每个链路随机分配频道。MRMC WMN 中的每个节点可以使用该过程以产生初始的联合CRAFT信息。

在路由和频道分配决定表形成后，通讯组件410可以将联合 CRAFT信息分发给MRMC WMN中的一个或多个节点。在一些实施例中， 通讯组件410可以将联合CRAFT信息分发给MRMC WMN中的每个节点。 此外，虽然通讯组件410可以被配置传输和/或接收节点104’与节 点104’所处的MRMC WMN中的其他节点间的联合CRAFT信息，但是 通讯组件410也可以被配置传输和/或接收其他类型的信息。例如， 通讯组件410被配置向和/或从MRMC WMN中的节点104’和其他节点 传输和/或接收数据和其他类型的通信(例如，多媒体通信)。

与节点104’类似，MRMC WMN中的一个或多个(或每个)节点 可以将一个或多个(或每个)节点产生的联合CRAFT信息分发给MRMC  WMN中的一个或多个(或每个)节点。所有节点的联合CRAFT信息为 整个MRMC WMN形成初始的联合CRAFT信息。

可以以多种形式通知节点已经为整个MRMC WMN形成了初始的 CRAFT信息，这些形式包括但不限于:从MRMC WMN中的每个节点接收 包含信息提供通知的消息，该信息提供通知表示节点已经向MRMC WMN 中的每个节点分发初始联合信息。一旦从MRMC WMN中的每个节点接 收到该通知，节点就能够确定初始阶段已经完成并且已经为整个 MRMC WMN产生初始的联合CRAFT信息。

为整个MRMC WMN形成初始CRAFT信息后，联合频道及路由分配 组件402可以等待一个随机时间周期，并然后使用CRAFT-RD或 CRAFT-TP方法计算更新的初始联合CRAFT信息。为整个MRMC WMN形 成初始CRAFT信息后，一旦等待一个随机时间周期，每个节点能够类 似地开始更新由节点产生的初始联合CRAFT信息。例如，联合频道及 路由分配组件402能够更新所述初始联合CRAFT信息。

具体地，在各种实施例中，每个节点反复确定更新的联合CRAFT 信息，并将更新的联合CRAFT信息分发到MRMC WMN中的一个或多个 (或每个)节点中。在一些实施例中，每个节点在分发每个更新的联 合CRAFT信息后等待一个随机时间量，并之后重新确定另一个更新的 联合CRAFT信息组。

目标函数评估组件404可以计算使用更新的联合CRAFT信息的 目标函数的值。同样地，目标函数评估组件404也可以使用更新的联 合CRAFT信息确定目标函数的值。

目标函数评估组件404可以输出一个表明目标函数的值是否随 更新的联合CRAFT信息而被改进的信号。如果更新的信息产生比之前 目标函数改进了的目标函数，联合频道及路由分配组件402就可以接 收该信号并采用联合CRAFT信息，并且如果更新的信息没有产生改进 的目标函数值，则放弃更新所述联合CRAFT信息。在产生第一个更新 的联合CRAFT信息的情况下，联合频道及路由分配组件402可以采用 所述联合CRAFT信息而不考虑产生的目标函数值。联合CRAFT信息的 更新和分发由一个或多个节点持续执行直到没有节点能够使用更新 的联合CRAFT信息来进一步改进的目标函数的值。

节点选择最大化目标函数U(s)而不改变由MRMC WMN中的其他节 点产生的联合CRAFT信息的信息作为结果CRAFT信息。当没有节点可 以改进U(s)时，每个节点的联合CRAFT收敛到一个稳定状态并且确定 联合CRAFT的方法结束。

计算联合CRAFT信息(例如在表2中所示)的过程的示例如下。 节点更新节点决定表中每个下一跳节点信息、以及节点与下一跳节点 间的对应频道信息。为了确定信息以用于更新，节点可以采用从WMN 中其他节点接收的联合CRAFT信息。然后为节点形成一个新的决定表 或图。然后，节点使用公式7中的目标函数以确定使用联合CRAFT 传输的数据的量。使用公式7，节点产生成功传输量f_ab和预计成功 传输率的积的和。预计成功传输率由公式6提供。目标函数的值越高， 能被传输的数据的量就越大。能被传输的数据的量对应于吞吐量，并 且由此，公式7的值越高，与由节点产生的决定表中的联合CRAFT 信息相关的吞吐量就越高。

包括结果联合CRAFT信息的所有节点的表格可以在网络范围内 的所有节点中使用。因此，优化所述目标函数(并且由此，优化在网 络中受信息流产生的干扰影响的吞吐量)的稳定状态解决方案被最大 化。

存储器412可以是一个存储计算机可执行指令和/或信息的计算 机可读存储器介质，可执行指令和/或信息执行本发明描述的与节点 104’和/或联合频道及路由分配组件402相关的功能。例如，内存 412可以存储计算机可执行指令，该指令用于计算目标函数的样本或 当前值、确定由内存412所在的节点产生的路由和/或频道信息、和/ 或存储由MRMC WMN中其他节点产生的路由和/或频道信息。

处理器414可以执行一个或多个本发明描述的与节点104’和/ 或联合频道及路由分配组件402相关的功能。例如，处理器414可以 促进联合CRAFT信息的确定、计算目标函数的值、和/或比较和选择 目标函数的值。

数据存储器416可被配置为存储传输至节点104’和/或联合频 道及路由分配组件402的信息、以及节点104’和/或联合频道及路 由分配组件402接收和/或处理的信息。在各种实施例中，数据存储 器416可以存储的信息包括但不限于当前或之前的联合CRAFT信息、 从MRMC WMN中的其他节点接收的联合CRAFT信息、当前或之前的目 标函数的值、目标函数。

在各种实施例中，所述联合频道及路由分配组件402可以以多 种不同的方式产生更新的联合CRAFT信息。例如，随机决定组件406 可以使用CRAFT-RD方法产生更新的联合CRAFT信息，并且通信量优 先决定组件408可以使用CRAFT-TP方法产生更新的联合CRAFT信息。

在一些实施例中，随机决定组件406可以配置随机确定一个样 本路由分配和一个相关样本频道分配。在一些具体实施例中，路由分 配和相关样本频道分配为特定节点的决定表中的每个目标节点而被 随机选择。

如果更新的联合CRAFT信息将产生改进的目标函数值，所述随 机决定组件406可以采用样本路由分配和对应的样本频道分配作为 更新的联合频道及路由分配信息。随机决定组件406可以将该过程重 复任意次以确定路由和频道分配组合是否产生一个改进的目标函数 值。如果产生一个改进的目标函数值，所述随机决定组件406可以采 用对应的联合CRAFT信息，并且通讯组件410可以将该联合CRAFT 传输到MRMC WMN中的一个或多个节点。由随机决定组件406执行的 该方法的性能在附图11-19中以联合CRAFT-RD示出。

在一些实施例中，通信量优先决定组件408可以使用CRAFT-TP 方法产生更新的联合CRAFT信息。例如，在一些实施例中，所述通信 量优先决定组件408可以选择样本路由分配和对应的样本频道分配。 所述样本路由分配可以包括在向多个节点的目标节点的路由中识别 下一跳节点的路由信息。目标节点被认为是一个高通信量节点。对应 的样本频道分配包括识别节点和下一跳节点间的频道的频道信息。选 择的频道可以是一个比选择的时间量更加空闲的频道。同样地，高通 信量目标节点能够被分配并首先路由，并且分配的频道一般是空闲了 大量的时间的一个。

特别地，在一些实施例中，在CRAFT-TP中，节点中的所述通信 量优先决定组件408可以为不同的目标节点和将要达到的节点测量 传输数据的量、或码速率。然后，节点的通信量优先决定组件408 可以以传输数据的量的递减顺序排序目标节点。同样地，经过节点为 目标节点提供最大量的传输数据的目标节点被排在首位。

然后，节点的通信量优先决定组件408为每个目标节点可以反 复分配新的联合CRAFT信息，使得产生最小干扰值(根据公式7)。 例如，节点的通信量优先决定组件408可以反复为每个目标节点分配 新的下一跳节点和对应频道，使得产生最小干扰值。从而，节点的通 信量优先决定组件408通过首先为排在首位的目标节点分配联合 CRAFT信息、并随后按序向发往目标节点的传输数据的量的递减顺序 排列的其他节点分配新的联合CRAFT信息，从而可以执行分配。

例如，节点的通信量优先决定组件408可以向具有最大传输数 据的量的目标节点分配最佳路由和最空闲的频道。在一个或多个具体 实施例中，最佳路由路径可以以多个不同的方式确定。例如，WMN中 节点和任意其他节点之间的最佳路由路径可以基于节点间跳点的数 量、在两个节点间传输的通信的延时。在一些实施例中，两个节点之 间的链路可以被分配一个权重值。该链路可以在两个节点间被路由。 权重值可以是延时、平均通信量和/或节点间跳点的数量的函数。两 个节点间如果存在多于一个的链路，确定最佳路由路径的节点可以选 择节点间具有最低权重的链路。

下一个最佳路径和下一个最空闲频道可以被分配给具有下一个 最大传输数据的量的目标节点。该过程反复持续执行，直到在节点的 决定表中的整个目标节点组均被分配了联合CRAFT信息。

目标函数评估组件404可以计算新的联合CRAFT信息的干扰值。 如果节点的新的联合CRAFT信息的干扰值小于节点的联合CRAFT信息 的前面值的干扰值，节点的决定表的新的CRAFT信息将被更新，然后 更新的联合CRAFT信息和节点的决定表中更新的CRAFT信息被传输到 所述节点的邻节点。

如此，首先为具有较大通信负载并因此具有与其他目标节点和 通信干扰的较大概率的目标节点确定路由路径和频道。如此，具有较 大通信负载的目标节点上的链路的干扰被最小化，从而减小了整个 WMN上的干扰效果并提高了WMN的整体性能。

联合CRAFT的复杂度在下面的大-O中作了分析。如果|T(i)|＝D是 每个节点的邻节点的平均数量，由于|X^c|≤D，计算公式2的复杂度 就是O(D)。X^c的可能值小于或等于2^D。因此，计算公式5和6的复 杂度就是O(2^DD)。如果在网络中存在P通信流，因为在一个N节点 的MRMC WMN中的路径的最大节点跳点是N-1，根据公式7，计算U(s) 的复杂度由O(2^DDPN)给出。

CRAFT-RD和CRAFT-TP有较低的运行时间复杂度，复杂度分析在 下面进行描述。对于CRAFT-RD，在一些实施例中，算法需要只为新 选择决定计算并比较U(s)。因此，CRAFT-RD的复杂度是O(2^DDPN)。 对于CRAFT-TP，在一些具体实施例中，对于每个目标节点具有DH种 选择和DH×(N-1)个比较步骤，其中H是正交频道的数量。因此， CRAFT-TP的复杂度可以是O(2^DD²PN²)。在WMN中，D和H的值通常较 小。因此，CRAFT-RD和CRAFT-TP的复杂度可以分别表示为O(PN)和 O(PN²)。

图5、图6、图7、图8、图9、图10是与本发明描述一个或多 个具体实施例适应的CRAFT操作方法的示例性非限制流程图。图5 中，在步骤502，方法500可以包括通过网络中的节点为节点确定结 果联合频道及路由分配信息。结果联合频道及路由分配信息至少基于 与受网络中通信量的干扰影响的吞吐量相关的预定条件确定。

例如，所述预定条件可以是受来自网络中的一个或多个通信流 的干扰影响的吞吐量优化大于一个预定值的可能性。在实施例中，当 有吞吐量被优化的高可能性(例如大于90％或大于97％)存在时，预 定条件被满足。在一些实施例中，在维持(并因此不发生改变)来自 多个节点的一个或更多节点的联合CRAFT信息的同时，节点确定吞吐 量是否被优化。

现在转向图6，在步骤602，方法600可以包括反复更新联合频 道及路由分配信息。在步骤604，方法600可以包括与网络中的一个 或多个节点反复交换由第一节点产生的反复更新的联合频道及路由 分配信息。在一些具体实施例中，反复交换包括，由第一节点接收由 多个节点中的一个或更多节点产生的反复更新的联合频道及路由分 配信息。反复交换还可以包括，由第一节点传输由第一节点产生的反 复更新的联合频道及路由分配信息。

在步骤606，方法600可以包括在结果联合频道及路由分配至少 满足的预定条件时，由第一节点停止反复更新和选择由第一节点产生 的反复更新的联合频道及路由分配信息。

反复更新联合频道及路由分配信息的CRAFT-RD方法示例可以参 考图7进行描述和示出。在步骤702，方法700可以包括由第一节点 随机识别样本路由分配和对应的样本频道分配。在步骤704，方法700 可以包括基于样本路由分配和对应的样本频道分配确定网络中的通 信流的干扰影响的吞吐量样本值。在步骤706，方法700可以包括基 于当前路由分配和对应的当前频道分配将吞吐量样本值与受网络中 通信流的干扰影响的吞吐量的当前值比较。在步骤708，方法700可 以包括至少基于吞吐量的样本值大于吞吐量的当前值的决定由第一 节点选择样本路由分配和对应的样本频道分配作为反复更新的联合 频道及路由分配信息。

反复更新联合频道及路由分配信息的CRAFT-TP方法的示例可以 参考图8进行描述和示出。在步骤802中，方法800可以包括由第一 节点选择的样本路由分配和对应的样本频道分配，其包括表明朝向高 通信量目标节点的路由中下一跳节点的信息。

所述对应样本频道分配可以包括识别在第一节点和下一跳节点 间的频道的信息，其中，所述频道与满足预定空闲状态条件的空闲等 级相关。所述预定空闲状态条件可以是频道处于空闲的时间量大于预 定量。例如，如果频道的空闲时间大于预定百分比，频道可以被选择。

更新联合频道及路由分配信息的CRAFT-TP方法的另一个示例可 以参考图9进行描述和展示。在步骤902，方法900可以包括确定发 往WMN中一个或多个目标节点的各目标节点的一个或多个通信的量。 在步骤904，方法900可以包括至少基于发往一个或多个目标节点的 通信的量来以递减顺序排序WMN中多个节点的一个或多个目标节点 的各目标节点。

在步骤906，方法900可以包括为发往目标节点的通信量以递减 顺序分配新的联合CRAFT信息，使得一个估计的干扰值满足预定条件。 例如，所述新的联合CRAFT信息可以被确定使得产生最小干扰。在一 些实施例中，最佳路由路径和最空闲频道被分配到具有最大传输数据 量的目标节点。下一最佳路由路径和下一最空闲频道能够被分配给具 有次大数据的量的目标节点。所述过程持续反复直到节点的决定表格 中的整个目标节点组都被分配了联合CRAFT信息。

在步骤908，方法900可以包括计算新的联合CRAFT信息的干扰 值。在步骤910，方法900可以为节点的决定表更新新的CRAFT信息， 该更新至少基于节点的新的联合CRAFT信息的干扰值小于节点的联 合CRAFT信息的之前的干扰值。

现在转到图10，在步骤1002，方法1000可以包括由第一节点 根据链路状态路由协议路由网络中的通信。在步骤1004，方法1000 可以包括，由第一节点将各个频道随机分配到第一节点和多个节点中 的一个或更多节点之间的路由中，其中，所述路由和随机分配在反复 更新由第一节点产生的联合路由和频道分配信息之前执行。

在步骤1006，方法1000可以包括由第一节点至少根据路由和随 机分配产生初始联合频道及路由分配信息。在步骤1008，方法1000 可以包括由第一节点将所述初始联合频道及路由分配信息与网络中 的多个节点中的一个或更多节点交换。交换可以包括由第一节点接收 由多个节点的一个或更多节点产生的初始联合频道及路由分配信息。 交换还可以包括由第一节点传输由第一节点产生的初始联合频道及 路由分配信息。

虽然没有示出，在一些实施例中，方法1000还可以包括，从多 个节点的一个或更多节点接收一个或多个初始联合频道及路由分配 信息之后，在一个随机时间周期消逝后由第一节点开始反复更新所述 联合频道及路由分配信息。

图11至图19描述了根据本发明的一个或多个实施例的联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/频道分配的方法的一个或 多个实施例的性能的仿真曲线图。仿真在延时、丢失率和吞吐量方面 详细描述了联合CRAFT-TP和联合CRAFT-RD的性能。在仿真中，节点 被随机的分散在整个500米(m)×500米(m)的区域中。节点根据 IEEE 802.11b射频协议操作。

仿真中的性能度量(metrics)如下。对于丢失率，基于通信量 要求，用户数据报协议(UDP)通信被置于WMN中。稳定状态下的所 有通信流的平均丢失率被确定。对于延时，基于通信量要求，UDP通 信被置于WMN中。在稳定状态下，所有成功接收的分组的平均端到端 延时被确定。对于吞吐量，根据通信量需求，传输控制协议(TCP) 通信量被置于网络中。然后在稳定状态下，测量所有通信流的总吞吐 量。对于收敛，确定要求达到稳定状态的步骤的数量。

除非另外注明，否则仿真中采用以下基本参数。通信范围为120 米(m)，干扰范围为240米，有3个正交频道可用，每个节点配备 3个射频收发器，每对节点通信要求为每秒2兆比特(MBPS)，通信 对的总数量为10，载波侦听多址存取(CSMA)可用，并且WMN中节 点总数为20。

联合CRAFT-TP和联合CRAFT-RD(图11-19中分别记为“CRAFT-TP 和CRAFT-RD”)与分布式路由和频道分配方案、J-CAR(Hon Sun Chiu, K.I.Yeung,and King-Shan Lui,“J-CAR:An efficient joint  channel assignment and routing protocol for IEEE 802.11-based  multi-channel multi-interface mobile ad hoc networks”IEEE  Transactions on Wireless Communications,vol.8,no.4,pp. 1706-1715,Apr.2009)和基于游戏的频道分配(game-based channel  allocation(GBCA))(Qing Yu,Jiming Chen,Yanfei Fan,Xuemin  Shen,and Youxian Sun,“Multi-channel assignment in  wireless sensor networks:A game theoretic approach,”in  Proceedings of the IEEE International Conference on Computer  Communications(INFOCOM),Mar.2010-pp.1-9)作了比较。

J-CAR改进了无线自组织按需距离向量(On-demand Distance  Vector，AODV)协议，使其以分布式方式执行路由和频道分配。基 于游戏的方案是为路由的频道分配和最短路径优先(SPF)使用GBCA。 虽然GBCA是为无线传感器网络提出，但是该算法也可以应用在WMN 中。

首先转到图11，丢失率随着通信需求的增加而增加，因为越高 的需求导致越高的干扰。从低的丢失来看，通信需求已经被满足。联 合CRAFT比SPF+GBCA和J-CAR执行的更好，联合CRAFT-TP比联合 CRAFT-RD执行的更好。这是因为GBCA并不总是收敛而J-CAR不适应 变化的通信等级。这些缺点将产生导致比联合CRAFT更高丢失率的高 干扰。联合CRAFT-TP比联合CRAFT-RD好，这是因为联合CRAFT-TP 能够最小化具有大量通信量的链路的干扰，并且因此，有效地降低干 扰及其丢失率的概率。

图12是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由和/或频道分配的传统方法的累积百 分点对丢失率的示例性非限制曲线图。在图12中示出了给定的不同 方案的UDP中累积百分点与丢失率的关系。累积百分点是低于丢失率 的通信流的百分比。给定一定的丢失率，联合CRAFT的累积百分点比 其他两个方案的高，这表示使用联合CRAFT的通信流越多丢失率越低。 这是因为GBCA并不总是收敛而J-CAR不适应变化的通信量。这些缺 点将产生导致比联合CRAFT更高丢失率的高干扰。联合CRAFT-TP能 够最小化具有大量通信量的链路的干扰并因此有效地降低干扰及其 丢失率的概率，因此联合CRAFT-TP比联合CRAFT-RD好。

图13是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由和/或频道分配的传统方法的累积用 户数据报协议(UDP)丢失率节点数量的关系的示例性非限制曲线图。 对于具有少量节点的网络，因为干扰和节点间的跳点数量较低，丢失 率就低。随着网络大小(size)(和密度)的增加丢失率也相应地增 加。因为联合CRAFT-TP和联合CRAFT-RD中具有更好的路由和分配， 联合CRAFT-TP和联合CRAFT-RD都极大地优于其他方案。

图14是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由和/或频道分配的传统方法的累积 UDP丢失率与轮数的关系的示例性非限制曲线图。联合CRAFT-TP和 联合CRAFT-RD的收敛时间与SPF+GBCA收敛时间比较。收敛时间由 UDP丢失率评估。图中示出了每个方案的平均丢失率与循环次数的关 系。多次循环之后，联合CRAFT收敛，而SPF+GBCA具有更差的收敛 特性。此外，联合CRAFT-TP的收敛时间比联合CRAFT-RD短。尤其是， 用于联合CRAFT-TP的收敛时间比用于联合CRAFT-RD的收敛时间短。 联合CRAFT-TP首先优化具有较高通信需求的链路，这可以减轻影响 干扰的主要因子，并且联合CRAFT因此能够比联合CRAFT-RD收敛得 更快。当具有相互干扰的较高概率的链路在每次反复中被首先优化时， 这将产生较好的收敛时间。

图15是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由和/或频道分配的传统方法的平均端 到端延时和每单位通信流量的关系的示例性非限制曲线图。因为当节 点检测到干扰范围内其他节点的传输时，节点延迟传输，因此端到端 的延时随着通信量的需求而增加。于是，在节点上对于每个分组，高 通信量需求导致较长的排队延时，这增加了端到端的延时。因为较好 的频道分配可以非常有效地减小排队延时，因此联合CRAFT比J-CAR 和SPF+GBCA表现更好。因为具有较高通信量的链路将被首先分配到 更加空闲的频道，因此联合CRAFT-TP比联合CRAFT-RD表现更好。这 会减少大部分的分组排队延时。

图16是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和路由和/或频道分配的传统方法的总传输 控制协议(TCP)吞吐量和每单位通信流量的关系的示例性非限制曲 线图。TCP中，与UDP场景类似，单位流通信量越多产生的吞吐量越 高。TCP吞吐量与丢失率和延时高度相关。因为当节点检测到干扰范 围内其他节点的传输时，节点延迟传输，因此端到端延时随着通信量 需求而增加。然后，对于节点的每个分组，高的通信量需求产生较长 的排队延时，这增加了端到端的延时。因为较好的频道分配可以非常 有效地减小排队延时，因此联合CRAFT比J-CAR和SPF+GBCA执行表 现更好。因为具有较高通信量的链路将被首先分配到更加空闲的频道， 因此联合CRAFT-TP比联合CRAFT-RD表现更好。这会减少大部分的分 组排队延时。

图17是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的累积分 布和每单位流量的TCP吞吐量的关系的示例性非限制曲线图。给定一 定的TCP吞吐量，联合CRAFT的累积百分点比J-CAR和SPF+GBCA的 方案更低。这意味着使用联合CRAFT的流越多吞吐量越高。

图18是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的UDP 丢失率和通信流量数量的关系的示例性非限制曲线图。当数据流流入 到网络中时，链路开始彼此干扰，这使得干扰妨碍了分组的传输。因 此，增加流的数量意味着链路彼此之间交叉的概率较高，并且可能无 法消除干扰。联合CRAFT优于网络中具有不同流的量的J-CAR和 SPF+GBCA方案。

图19是根据本发明描述的一个或多个实施例的采用联合 CRAFT-TP、联合CRAFT-RD和传统的路由和/或频道分配方法的总TCP 吞吐量和通信流量数量的关系的示例性非限制曲线图。图中显示了在 不同通信流下的总TCP吞吐量。随着流的数量的增加，相比于J-CAR 和SPF+GBCA，联合CRAFT测量吞吐量和吞吐量需求之间的差别变得 较大。

图20是根据本发明描述的一个或多个实施例的可操作使用联合 CRAFT的示例性非限制计算机框图。本发明描述的一些实施例可以应 用在计算机环境中和/或与计算机环境协作。在这些环境中，可以由 通过通信网络连接的远程处理装置执行某些任务。一些实施例也包括 具有计算机可执行指令的计算装置，该计算机可执行指令由处理器执 行以实现一个或多个不同的功能。本领域技术人员应意识到上述实施 例可以以硬件和/软件的组合实现。

为了向本发明描述的各种实施例提供补充内容，图20和下面的 讨论旨在提供对合适的计算机环境2000的简洁、通用的描述，在该 计算机环境2000中可以实施本发明描述的施例中的各种实施例。虽 然以上描述了可以在一个或多个计算机中运行的计算机可执行指令 的普通内容的实施例，但是本领域技术人员应该意识到，上述实施例 同样可以与其他程序模块组合实现和/或作为硬件和软件的组合实现。

一般来说，程序模块包括执行特定任务或执行特定抽象数据类 型的例程、程序、组件、数据结构等。而且，本领域技术人员应该意 识到，本发明方法可以在其他计算机系统配置上实现，该计算机系统 配置包括单处理器或多处理器计算机系统、微计算机、大型计算机以 及个人计算机、手持计算机设备、基于微处理器或可编程消费者电子 设备等，它们中的每一个可操作地连接到一个或多个相关设备上。

本发明的实施例中所示的实施例也可以分布式计算机环境中实 现，在分布式计算机环境中，某些任务通过由通信网络连接的远程处 理设备执行。在分布式计算机环境中，编程模块可以位于本地或远程 内存存储装置中。

典型地，计算机装置包括各种介质，其可以包括计算机可读存 储器介质和/或通信介质，在本文中这两个术语被差别地使用，如下 所述。计算机可读存储器介质可以是任何能够由计算机接入的可用存 储器介质，并包括易失性和非易失性介质、可移动和非可移动介质。 通过示例而并非限制，计算机可读存储器介质可以被实施为连接至任 何用于存储诸如计算机可读指令、程序模块、数据结构或非数据结构 等信息的方法或技术。有形的和/或非暂时性的计算机可读存储介质 可以包括但不限于：随机接入存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、 电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他内存技术、光盘 只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其他光盘存储器、 磁带盒、磁带、磁盘存储器、其他磁存储装置和/或其他可用于存储 所需信息的介质。为了对介质中存储的相关的信息执行不同操作，计 算机可读存储器介质可以通过接入请求、查询或其他数据检索协议由 一个或多个本地或远程计算设备接入。

在此，术语“有形的”应用到存储器、内存或计算机可读介质 中，可以理解为仅排除本身作为修正成分而传播的无形信号，并且适 用于所有本身不只传播无形信号的标准存储器、内存、计算机可读介 质的范围。

在此，术语“非暂时性”应用到存储器、内存或计算机可读介 质中，可以理解为仅排除本身作为修饰成分只传播的临时信号，并且 适用于所有本身不只传播临时信号的标准存储器、内存、计算机可读 介质的范围。

典型地，通信介质包含诸如调制的数据信号的数据信号中的计 算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他结构化或非结构化数据， 例如频道波或其他传输机制，并包括任意信息发送或传输介质。术语 “调制的数据信号”或信号是指这些数据信号进行一个或多个特点的 设置或改变以在一个或更多信号中进行通信的编码。通过示例而并非 是限制，通信介质包括有线介质(例如有线网络或直接有线连接)、 和无线介质(例如声学、RF、红外和其他无线介质)。

实施本发明描述的实施例的各种实施例的示例环境2000包括计 算机2002，计算机2002包括处理单元2004、系统内存2006和系统 总线2008。系统总线2008与系统组件耦合，系统组件包括但不限于， 连接到处理单元2004的系统内存2006。处理单元2004可以是任意 商业上可用的处理器。双微处理器和其他多处理器架构也可以作为处 理单元2004使用。

系统总线2008可以是任意类型的可以进一步与内存总线(带有 或不带有内存控制器)、外围总线和使用任意不同商业上可用总线架 构的本地总线互相连接的总线结构。系统内存2006包括ROM 2010 和RAM 2012。基本输入输出系统(BIOS)可以存储在非易失性存储 器中，例如存储在ROM、可擦除只读存储器(EPROM)、EEPROM中， BIOS包含有助于在计算机2002中传输信息的基本例程，例如在启动 时。RAM2012也可以包括高速RAM，例如用于缓存数据的静态RAM。

计算机2002进一步包括内部硬盘驱动(HDD)2014(例如EIDE、 SATA)、磁性软盘驱动(FDD)2016(例如读出或写入可移动磁盘2018) 和光驱驱动2020(例如读CD-ROM盘2022，或读出或写入诸如DVD 等其他高容量光盘)，其中内部硬盘驱动2014还可以为外部使用而 配置的合适的外壳(未示出)。硬盘驱动2014、磁盘驱动2016和光 盘驱动2020可以分别通过硬盘驱动接口2024、磁盘驱动接口2026 和光盘驱动接口2028连接到系统总线2008。用于外部驱动实施的接 口2024至少包括通用串行总线(USB)和电气电子工程师协会(IEEE) 1394接口技术中的一个或两者。其他外部驱动连接技术在本发明所 描述的实施例的考虑范围之内。

驱动器及其相关的计算机可读存储器介质向数据、数据结构、 计算机可执行指令等提供非易失性存储。对于计算机2002，驱动器 和存储器介质以合适的数字格式容纳任何数据的存储。虽然上面对计 算机可读存储器介质的描述提及了硬盘驱动(HDD)、可移除磁盘和 可移除光介质，例如CD或DVD，但是本领域技术人员应该意识到其 他类型的由计算机可读的存储器介质，例如极碟(zip)驱动器、磁 带盒、闪存卡、卡带等，都可以在示例性操作环境中使用，并且，任 何这类存储器介质可以包含执行本发明描述的方法的计算机可读指 令。

许多程序模块可以存储在驱动器和RAM 2012中，这些程序模块 包括操作系统2030、一个或多个应用程序2032、其他程序模块2034 和程序数据2036。所有或部分操作系统、应用、模块和/或数据也可 以在RAM 2012中缓存。本发明描述的系统和方法可以使用各种商业 上可得到的操作系统或其组合来实现。

一个移动装置可以通过一个或多个有线/无线输入装置(例如键 盘2038和诸如鼠标等定位装置(pointing device))将命令和信息输入 到计算机2002中。其他输入装置(未示出)可以包括麦克风、红外 (IR)远程控制、操纵杆、游戏摇杆(game pad)、手写笔、触摸屏 等。这些和其他输入装置通常通过耦合到系统总线2008的输入设备 接口2042连接到处理单元上，但也可以通过其他接口连接，例如， 并行端口、IEEE 1394串口、游戏端口、通用串行总线(USB)端口、 IR接口等。

监视器2044或其他类型的显示装置也可以通过诸如视频适配器 2046等接口连接到系统总线2008上。除了监视器2044，典型地，计 算机包括其他外围输出设备(未示出)，例如扬声器、打印机等。

计算机2002可以在使用通过有线或无线与一个或多个远程计算 机(例如远程计算机2048)通信的逻辑连接的网络化环境中操作。 (多个)远程计算机2048可以是一个工作台、服务器计算机、路由 器、个人电脑、手持电脑、基于微处理器的娱乐用具、对等设备或其 他普通网络节点，远程计算机2048典型地包括多个或所有描述的与 计算机2002相关的单元，但是为了简单起见，只示出了一个内存/ 存储器设备2050。描述的逻辑连接包括到局域网(LAN)2052和/或 更大网络(例如，广域网(WAN)2054)的有线/无线连接。这些LAN 和WAN网络环境在公司或办公室中普遍存在，并促进了企业范围的计 算机网络(例如内部网)，并且均可以连接到全球通信网络(例如因 特网)。

在LAN网络环境中使用时，计算机2002可以通过有线和/或无 线通信网络接口或适配器2056连接到本地网络2052。适配器2056 可以促进到LAN 2052的有线或无线通信，LAN 2052还可以包括部署 在其上的用于与无线适配器2056通信的无线AP。

当在WAN网络环境中使用时，计算机2002可以包括调制解调器 2058或可以连接到WAN 2054上的通信服务器或具有其他模块以建立 WAN 2054(例如通过因特网)上的通信。调制解调器2058，可以是 内部或外部、有线或无线装置，可以通过输入装置接口2042连接到 系统总线2008上。在网络化环境中，描述的与计算机2002或其部分 相关的程序模块可以存储在远程内存/存储器设备2050中。应该意识 到，所示的网络连接是示例并且也可以使用在计算机间建立通信链路 的其他方式。

计算机2002可以被操作以与任何无线通信装置、以无线通信可 操作地安置的实体通信，例如打印机、扫描机、台式和/或便携式计 算机、便携式数据助理、通信卫星、与无线检测标签(例如亭子、新 闻角、休息室)相关的位置或任意设备、和电话等。这可以包括Wi-Fi 和无线技术。因此，该通信可以与传统网络的确定结 构一样、或可以是在至少两个装置之间的简单的临时通信。

Wi-Fi可以不使用有线，其可以将来自家庭的沙发、宾馆房间的 床或工作会议室的连接接入到因特网。Wi-Fi是一种无线技术，其与 在使得诸如计算机等设备在室内外、毫微微蜂窝(femto cell)设备 的范围内的任何位置发送和接收数据的蜂窝电话中使用的技术相类 似。Wi-Fi网络使用所谓的IEEE 802.11(a、b、g、n、ac等)以提 供安全、可靠、快速的无线连接。可以使用Wi-Fi网络以将计算机互 相连接接入到因特网和有线网络(使用IEEE 802.3或以太网)中。 Wi-Fi网络在免许可的2.4和5G无线频段操作，(例如)提供54Mbps (802.11a/802.11g)、11Mbps(802.11b)、600Mbps(802.11n)或 1Gbps(802.11ac)数据速率，Wi-Fi网络也可以采用包含两种频段 (双频段)的产品操作，因此网络能够提供与很多办公室中使用的基 本10BaseT有线以太网类似的真实性能。

参考图21，示出了根据本发明描述的一个或多个实施例的能够 使用联合CRAFT的示例性电子设备框图。电子设备2100可以包括但 不限于节点(例如节点104)、基站(BS)、移动装置、计算机、膝 上型电脑、或网络装置(例如路由器、接入点、毫微微蜂窝、宏蜂窝 (picocell))等。

电子设备2100的组件可以包括但不限于处理器组件2102、系统 内存2104(具有非易失性内存2106)和将包括系统内存2104的各种 系统组件耦合到处理器组件2102的系统总线2108。系统总线2108 可以是包括内存总线或内存控制器、外围总线或使用任意类型总线架 构的本地总线的任意总线类型结构。

典型地，计算装置包括多种介质，其可以包括计算机可读存储 器介质或通信介质，如下所述，这两个术语在此差别使用。

系统内存2104可以包括易失性和/或非易失性内存2106形式的 计算机可读存储器介质。包含有助于在电子设备2100的元件间传输 信息(例如启动时)的基本例程的基本输入输出(BIOS)可以存储在 内存2014中。典型地，内存2104可以包含数据和/或程序模块，其 可以由处理器组件2102迅速存取和/或操作。通过示出的方式而并非 限制，系统内存2104可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块 和程序数据。作为进一步的示例，系统内存2104可以包括但不限于 一个或多个频道及路由分配信息(由电子装置2100或具有电子装置 2100的网络中的其他装置/节点产生)、与网络中通信的吞吐量相关 的函数的信息指示等。

非易失性内存2106可以是可移除或不可移除的。例如，非易失 性内存2106可以是可移除卡或USB闪存驱动形式。根据一个方面， 例如，非易失性内存2106可以包括闪存(例如单比特闪存、多比特 闪存)、ROM、PROM、EPROM、EEPROM和/或NVRAM(例如FeRAM)或 其组合。进一步，闪存可以包括NOR闪存和/或NAND闪存。

信息可以通过接口组件2110由电子装置2100传输和/或接收。 信息可以通过无线和/或有线频道传输或和/或接收。在一些实施例中， 其他电子装置，例如网络中的其他BS和/或节点或移动装置可以通过 接口组件通信地耦合到电子装置2100上，其促使反馈和/或下行链路 调度信息的传输。

除非有明确的内容说明，否则在权利要求中使用的术语“第一”、 “第二”、“第三”等只是为了清楚，并不表明或暗示时间上的任何 顺序。例如，“第一决定”“第二决定”和“第三决定”并不表明或 暗示第一决定在第二决定之前或者第二决定在第一决定之前。

本发明描述的实施例可以采用人工智能(AI)以促进本发明描 述的一个或多个特征自动化。实施例(例如，与自动识别获取的加入 到现存通信网络后提供最大价值/效益的蜂窝点连接中)可以采用各 种基于AI的方案以执行不同的实施例。而且，分类器(classifier)可 被用于确定获取的网络的每个蜂窝点的优先级或次序。分类器是一种 函数，其将将输入属性向量x＝(x1,x2,x3,x4,…,xn)映射到一个属于 一类的输入的置信度中，也就是f(x)＝置信度(class)。这样的分类 可以使用一个概率论和/或基于统计的分析(例如分解到效用和成本) 去预测或推断移动装置期望自动执行的行为。支持向量机(SVM)是 使用的分类器的示例。该SVM通过发现可能输入的空间中的超曲面来 运转，超曲面试图从非触发事件中分离触发事件。直观上，这使得对 相邻但与训练数据不同的测试数据分类得到校正。其他定向或非定向 模型分类方法包括(例如)朴素贝叶斯、贝叶斯网络、决定 树、神经网络、模糊逻辑模型，以及提供不同独立性的模式的概率分 类模型等都可以在此应用。如本发明所使用的分类还包括被用来开发 决定优先级模型的统计回归。

容易理解的，一个或多个实施例可以采用显示地训练(例如通 过通用训练数据)和隐式地训练(例如通过观察移动装置的行为、操 作者喜好、历史信息、接收外来信息)的分类器。例如，SVM可以在 分类器构造器和特征选择模块中通过学习或训练阶段配置。因此，分 类器可以被用于自动学习并执行多个功能，包括但不限于根据预定的 标准推算其中哪些获取的小区站点有利于大部分的用户，和/或其中 哪些获取的小区站点为现有的通信网络的覆盖范围添加最小的效益 等。

本发明中使用的术语，例如“数据存储”、“数据库”和与组 件的操作和功能相关的任意信息存储组件是指“内存组件”、或在“内 存”中实施的实体或包括内存的组件。应该意识到，本发明描述的内 存组件或计算机可读存储介质可以是易失性内存或非易失性内存，或 可以同时包括易失性和非易失性内存。

本发明公开的内存可以包括易失性内存或非易失性内存，或可 以同时包括易失性和非易失性内存。以示出的方式而并非限制，非易 失性内存可以包括只读内存(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编 程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)或闪存。易失性内存可 以包括随机存取内存(RAM)其作为外部缓存内存。以示出的方式而 并非限制，RAM以静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双倍速SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、 同步链路DRAM(SLDRAM)和直接RAM总线(Rambus)RAM(DRRAM) 等任意形式可用。实施例中的内存(例如，数据存储，数据库)旨在 包括但并非限制于这些或任何其他合适的内存类型。

本发明采用的术语“处理器”可以指任何计算机处理单元或装 置，其包括但不限于包括单核处理器、具有软件多线程执行能力的单 处理器、多核处理器、具有软件多线程执行能力的多核处理器、具有 硬件多线程技术的多核处理器、并行平台和具有分布式共享内存的并 行平台。此外，处理器可以指集成电路、专用集成电路(ASIC)、数 字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑控 制器(PLC)、复杂可编程逻辑器(CPLD)、离散门或晶体管逻辑、 离散硬件组件、或被设计执行本发明描述的功能的任意组合。为优化 使用空间或增强移动装置设备的性能，处理器可以使用纳米级结构， 例如但不限于分子和基于量子点的晶体管、开关和门。处理器也可以 以实施为计算处理单元的组合。

此外，下面的描述涉及被“连接”，“耦合”，“附接”和/或 “邻接”到另一个的组件。本发明所使用的，除非另有明确说明，术 语“连接”，“耦合”，“附接”和/或“邻接的”意味着一个组件 是以机械、电力或其他方式直接地或间接地连接到另一个组件。所以， 虽然图表能描绘的组件的排列的示例，但附件的和/或插接的组件也 可能在一个或多个实施例中出现。

此外，类似“节点”和“节点”的术语指的是被配置为以无线 发送和/或接收信息的装置。另外，词语“示例”和“示例性”在本 发明中用于表示作为例子或说明。任何本发明中描述为“示例”或“示 例性”的实施例或设计并不一定要被解释为优于或胜过其他实施例或 设计。相反，使用词语“示例”或“例子”的目的在于以具体方式呈 现概念。在本申请中使用的术语“或”意在表示包含性“或”而不是 排他性的“或”。除非另有指定或从上下文有清楚表达，“X使用A 或B”意指任何自然的包括性排列。也就是说，如果X使用A、X使 用B、或X使用A及B，那么“X使用A或B”在上述情况下都是被满 足了。此外，冠词“一个”在本申请中使用的一般应被解释为是指 “一个或多个”，除非另有指定或从上下文清楚可见是针对单数形式。

以上所描述的内容包括各种实施例的单纯的示例。当然，本申 请不可能描述组件或方法的每一种可想到的组合以用于描述这些示 例，但本领域的技术人员基本上都能够认识到更多的排列组合是可能 的。因此，本发明公开和/或要求保护的实施例旨在涵盖所有落入本 发明中详细描述和所附权利要求书的精神和范围内的更改、修改和变 型。此外，就术语“包括”用于在详细描述或权利要求书中的程度来 说，此术语旨在于以类似于术语“包含”的行为的包括性，在权利要 求中使用作为过渡词而被解释。

在一些实施例中，用户可以通过诸如键盘、麦克风、平板或触 摸屏等输入设备(未示出)向电子装置2100输入命令和信息，其他输 入装置也可以用于执行上述输入。这些和其他输入装置可以通过能够 连接到系统总线2108的接口组件2110来连接到处理组件2102。其 它接口和总线结构，如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB) 也可以使用。图形子系统(未示出)也可以连接到系统总线2108。 显示装置(未示出)也可以通过可以与视频内存轮流通信的接口(如 接口组件2110)连接到系统总线2108。除了显示设备，电子装置2100 还可以包括其它外围输出装置，如扬声器(未示出)，其也可通过接 口组件2110连接。

应该理解并意识到，计算器实现的程序和软件均可以在标准的 计算器架构中实现。虽然在上文中对本发明的可以在一个或多个计算 机上运行的计算机可执行指令一些方面进行了描述，但是本领域的技 术人员应该认识到所述技术还可以结合其它程序模块和/或作为硬件 和软件的组合来实施。

本发明使用的术语“组件”、“系统”、“接口”等，可以指 与计算机相关的实体，可以是硬件、软件(例如，执行中的)和/或固 件。例如，组件可以是正在处理器上运作的进程、处理器、对象、可 执行文件、程序和/或计算机。通过示出的方式，正在服务器运行的 应用程序和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程内， 并且组件可以位于一部计算机上和/或分布在两部或更多部计算机之 间。

此外，所公开的主题能够通过标准程序和/或工程技术以方法、 装置或制品来实现，以产生软件、固件、硬件或任意组合来控制计算 机实施本发明的主题。在此使用的术语“制品”旨在涵盖可从任何计 算机可读装置、载体或介质所访问的计算器程序。例如，计算机可读 介质可以包括但不限于磁存储装置(例如硬盘、软盘、磁带)、光盘(例 如压缩光盘(CD)、数字多功能盘(DVD))、智能卡和快闪存储装置(例 如存储卡、记忆棒、闪存盘)。另外，应该意识到的是载波可以用来 携带计算机可读电子数据，例如，在传输和接收电子邮件或接入因特 网或局域网(LAN)等网络中使用。当然，本领域的技术人员会认识 到在不偏离所公开主题的范围或精神，可以对这种配置做出许多修改。

详细描述的某些部分是以算法和/或计算机内存中对数据比特 操作的符号表示形式来表达。这些算法描述和/或表达是传达相关工 作给同样熟识本领域的人的最有效方式。在此，算法一般被构思为达 到期望结果的步骤的自我一致性序列。这些步骤需要物理量的物理操 作。通常，虽然不是必需的，但是这些量以能够被存储、传输、组合、 比较和/或其他方式操作的电和/或磁信号的形式呈现。

主要为了普遍使用的原因，在时间上其已经被证明，将这些信 号以比特、值、元件、符号、字符、术语、数字等形式存在是方便的。 然而，需要注意的是这些和类似的术语都应与适当的物理量相关，并 且仅仅是应用这些量的合适的标签。除非特别声明，否则从前面的讨 论，可以理解在整个本公开的主题、使用处理、运算、决定和/或显 示等术语的讨论等，是指计算机系统和/或类似消费者和/或工业电子 设备和/或机器的处理和行为，其将在计算机的和/或机器的寄存器和 内存中的以物理(电气和/或电子)量表示的数据处理和/或转换为以 机器和/或计算机系统内存或寄存器等信息存储器、传输和/或显示设 备中的物理量类似表示的其他数据。

以上描述的内容包括公开的主题的示例。当然，本申请不可能 将可想到的每一种组件或方法的组合去描述公开的主题，但本领域的 技术人员都能够认识到更多有关公开主题的排列组合可以被推演出 来的。因此，本发明公开和/或要求保护的公开主题旨在涵盖所有落 入本发明中说明书和所附权利要求书的精神和范围内的更改、修改和 变型。此外，术语“包括”或“具有”或其变形用在说明书或权利要 求中时，这些术语旨在当在权利要求中作为过渡字使用时以与术语 “包含”相似的方式而被被解释为包含性的。