CN103327578A - 无线网络接入点的选择系统以及选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线网络接入点的选择系统以及选择方法，其中，选择系统包含用户设备和中心服务器，用户设备用于将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，然后接收中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接；中心服务器用于接收用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将查询结果返回给用户设备。本发明可以实现低开销低延时的无线网络接入点的选择。
Description
技术领域
本发明涉及无线局域网络领域，尤其涉及一种无线网络接入点的选择系统以及选择方法。
背景技术
无线局域网络（Wireless Local Area Network，简称WLAN）是使用无线电波，而不使用任何导线或传输电缆联接作为数据传输媒介的局域网。无线局域网络的主干网络通常使用有线电缆，无线局域网络的用户通过一个或多个无线网络接入点（Wireless Access Point，简称AP）联接到无线局域网络，从而访问因特网。图1是无线局域网络的架构示意图。如图1所示，存储多个无线网络接入点12，用户设备11可以选择不同的无线网络接入点，与中心服务器13相连接。
随着移动设备的快速发展和普及性，无线局域网络已经融入到人们生活的各个方面。公司提供了企业无线局域网，供员工的移动设备使用；政府部门提供城市覆盖无线网，供市民随时随地访问网络；无线技术逐渐取代有线技术成为家庭局域网络的首选架构。由于无线局域网络的普遍性和优越性，相关技术越来越受到人们的关注。
随着无线局域网络的蓬勃发展，越来越多的商业机构，政府，教育部门提供了无线网络服务。但是，为了保证区域的覆盖范围，通常无线网络接入点的部署都有一定的冗余性，这就使得用户在同一个地点可以搜索到多个无线网络接入点的信息。然而，在多个无线网络接入点存在的情况下，选择哪个无线网络接入点来联接因特网是非常重要的。如果选择的不够恰当，用户将可能会得到非常差的网络服务，比如较大的网络服务延时和较低的网络服务质量，甚至无法使用一些网络服务。
目前，无线局域网络接入点的生产商现在使用的标准无线网络接入点选择技术是基于接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator，简称RSSI）的选择方法来选择无线网络接入点的。当用户设备联接无线局域网络时，会先发送一个联接请求包，无线网络接入点收到联接请求包后，会发送一个应答包给用户设备，用户设备在收到应答包时，无线网卡会测量接收的信号强度的参数，该参数被称为RSSI。RSSI是衡量无线网络接入点和用户设备之间的信号质量的参数，RSSI的值越高，信号质量越高。通常情况下，RSSI是与无线网络接入点与用户设备之间的距离成正比的，两者距离越近，RSSI的值越高。无线设备根据收到的所有无线网络接入点的RSSI，选择RSSI最高的无线网络接入点作为首选联接目标，与之联接。
由于没有考虑到无线网络接入点的负载，基于RSSI的选择方法是非常低效的。例如，无线网络接入点AP1有10个联接用户，无线网络接入点AP2只有1个联接用户。当用户设备U距离AP1比较近，则它会选择AP1进行联接，但是由于AP1已经存在10个用户，消耗掉大量带宽，剩余给U的带宽已经非常低了。U必须与其他设备进行竞争，导致无线网络延迟很大，服务质量较差。基于这样的原有，研究人员提出了改进的方法。在用户设备选择无线网络接入点时，根据联接到无线网络接入点的用户设备的数量来决定。但是选择用户数量最少的无线网络接入点进行联接也存在一定问题，例如在上述例子正，如果联接到AP1的10个用户仅仅是进行网页浏览，则消耗的带宽其实并不大，相反，联接到AP2的一个用户却是在高速下载视频，小号的带宽却很大，则根据用户设备的数量来选择无线网络接入点AP2，依然会导致服务质量很差。
于是，研究人员提出根据无线网络接入点的剩余带宽进行选择。根据用户可以获得到的剩余带宽进行选择无线网络接入点会给用户带来最好的用户体验，是一个比较理想的选择依据。但是基于剩余带宽的无线网络接入点选择技术存在着现实问题。由于无线局域网络的动态性，剩余带宽是在不断变化的，准确的获取无线网络接入点的剩余带宽是个研究难题。
目前的剩余带宽的测量方法主要有两种：一是估算，二是测量。基于估算的剩余带宽测量方法主要是依据无线通信的模型，通过测量间接的参数进行计算，获取剩余带宽，比如根据延时和剩余带宽的函数关系，通过测量几个探测包的延时，就可以算出剩余带宽。但是由于网络的动态性，以及模型的假设在现实场景的不符性，导致基于估算的衡量方法存在较大误差，不能准确的反应无线网络接入点的剩余带宽。另一种基于测量的剩余带宽测量方法在选择无线网络接入点前，使用待测试的无线网络接入点从远端的参考服务器下载同样大小的数据，准确的测量的实际延时和通过不同接入点能获得到的带宽。但是这类方法存在一个弊端是测量的开销很大，由于需要使用每个接入点从远端服务器下载比较大的测试数据，导致无谓的网络流量开销，且由于下载需要时间，导致用户需要长达数十秒才能测试出最优的无线网络接入点，这对于普通用户来说是难以接受的。
从上述可以看出，现有技术的无线网络接入点的选择系统和选择方法存在测量误差较大、高开销、高延时等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种无线网络接入点的选择系统、用户设备、中心服务器以及选择方法，能够实现低开销低延时的无线网络接入点的选择。
在第一方面，本发明实施例提供了一种无线网络接入点选择系统，包括用户设备和中心服务器，其中，
所述用户设备用于获取可连接的无线网络接入点的信息，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，然后接收所述中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接；
所述中心服务器用于接收所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将所述查询结果返回给所述用户设备，其中，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。
优选地，所述用户设备在使用网络时，用于周期性地获取可连接的无线网络接入点，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给所述中心服务器进行查询，当根据所述查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。
优选地，所述用户设备用于通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。
优选地，所述中心服务器用于首先根据所述接收信号强度指示，在所述历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据所述应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为所述查询结果。
优选地，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。
优选地，所述应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为：延迟敏感、数据大小和上传下载。
优选地，所述中心服务器用于周期性地接收用户设备所发送的所述无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
优选地，所述中心服务器用于通过滑动平均的方法进行计算来更新数据库，所述滑动平均的方法的计算公式为：
A=α*A1+（1-α）A2
其中，A1表示所述无线网络接入点下载速度、上载速度或延迟的新数据，A2表示原数据库的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，A表示更新后的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，α表示所述新数据的权值，数值大于0小于1。
优选地，所述用户设备的信息包含所述用户设备的物理地址和应用程序传输类型，可连接的无线网络接入点的信息包含接入数目以及可连接的无线网络接入点的代码、接收信号强度指示和物理地址的集合。
优选地，所述查询结果包含：所述用户设备的物理地址、所述无线网络接入点的接入数目以及所述无线网络接入点的代码、物理地址、下载速度、上传速度和延迟的集合。
在第三方面，本发明实施例提供了一种无线网络接入点的用户设备，包括：
扫描单元，用于获取可连接的无线网络接入点的信息；
收发单元，用于将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，然后接收所述中心服务器的查询结果，其中，所述查询结果为对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找的与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据；
联接单元，用于选择所述查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
优选地，所述扫描单元用于在用户设备在使用网络时，周期性地获取可连接的无线网络接入点，所述收发单元将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给所述中心服务器进行查询，当根据所述查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。
优选地，所述用户设备用于通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。
优选地，所述用户设备用于周期性地将所述无线网络接入点的工作数据发送给所述中心服务器以更新数据库。
优选地，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。
优选地，所述用户设备的信息包含所述用户设备的物理地址和应用程序传输类型，可连接的无线网络接入点的信息包含接入数目以及可连接的无线网络接入点的代码、接收信号强度指示和物理地址的集合。
优选地，所述查询结果包含：所述用户设备的物理地址、所述无线网络接入点的接入数目以及所述无线网络接入点的代码、物理地址、下载速度、上传速度和延迟的集合。
在第二方面，本发明实施例提供了一种无线网络接入点的中心服务器，包括：
接收单元，用于接收用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息；
查询单元，用于对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将所述查询结果返回给所述用户设备，其中，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据；
返回单元，用于将所述查询结果返回给所述用户设备，以供所述用户设备根据查询结果选择网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
优选地，所述查询单元首先根据所述接收信号强度指示，在所述历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据所述应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为所述查询结果。
优选地，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。
优选地，所述应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为：延迟敏感、数据大小和上传下载。
优选地，所述接收单元周期性地接收用户设备所发送的所述无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
优选地，所述中心服务器通过滑动平均的方法进行计算来更新数据库，所述滑动平均的方法的计算公式为：
A=α*A1+（1-α）A2
其中，A1表示所述无线网络接入点下载速度、上载速度或延迟的新数据，A2表示原数据库的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，A表示更新后的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，α表示所述新数据的权值，数值大于0小于1。
在第四方面，本发明实施例提供了一种无线网络接入点的选择方法，
用户设备获取可连接的无线网络接入点的信息，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询；
所述中心服务器接收所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将所述查询结果返回给所述用户设备，其中，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据；
所述用户设备接收所述中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
优选地，所述用户设备在使用网络时，周期性地获取可连接的无线网络接入点，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给所述中心服务器进行查询，当根据所述查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。
优选地，所述用户设备通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。
优选地，所述中心服务器首先根据所述接收信号强度指示，在所述历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据所述应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为所述查询结果。
优选地，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。
优选地，所述应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为：延迟敏感、数据大小和上传下载。
优选地，所述中心服务器周期性地接收用户设备所发送的所述无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
优选地，所述中心服务器通过滑动平均的方法进行计算来更新数据库，所述滑动平均的方法的计算公式为：
A=α*A1+（1-α）A2
其中，A1表示所述无线网络接入点下载速度、上载速度或延迟的新数据，A2表示原数据库的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，A表示更新后的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，α表示所述新数据的权值，数值大于0小于1。
优选地，所述用户设备的信息包含所述用户设备的物理地址和应用程序传输类型，可连接的无线网络接入点的信息包含接入数目以及可连接的无线网络接入点的代码、接收信号强度指示和物理地址的集合。
优选地，所述查询结果包含：所述用户设备的物理地址、所述无线网络接入点的接入数目以及所述无线网络接入点的代码、物理地址、下载速度、上传速度和延迟的集合。
本发明的无线网络接入点的选择系统以及选择方法，通过在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，可以实现低开销低延时的无线网络接入点的选择。
附图说明
图1是无线局域网络的架构示意图；
图2是本发明第一实施例的无线网络接入点选择系统的示意图；
图3是本发明第一实施例的执行操作交互图；
图4是本发明第一实施例的一个优选实施方式的执行操作交互图。
图5是本发明的查询请求包的格式示意图；
图6是本发明的查询应答包的格式示意图；
图7是本发明的中心服务器的历史使用数据库中的历史记录数据的格式示意图；
图8是本发明第二实施例的无线网络接入点选择方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
图2是本发明第一实施例的无线网络接入点选择系统的示意图；图3是本发明第一实施例的执行操作交互图；图5是本发明的查询请求包的格式示意图；图6是本发明的查询应答包的格式示意图。
如图2和图3所示，本发明提供一种无线网络接入点选择系统，包括用户设备11和中心服务器13。
其中，用户设备11用于获取可连接的无线网络接入点（AP）的信息，将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器13进行查询，然后接收中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
具体地，用户设备11扫描信道，发出探测请求包给无线网络接入点12，然后由无线网络接入点发出探测答复包，用户设备11接收到探测答复包，从而获得可连接的无线网络接入点的信息。然后，用户设备11将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息打包为查询请求包，发给可连接的无线网络接入点12其中的一个，并由该无线网络接入点转发给中心服务器13进行查询。
其中，如图5所示，查询请求包包含用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息。优选地，用户设备的信息包含用户设备的物理地址（作为用户设备ID）和应用程序（APP）传输类型，可连接的无线网络接入点的信息包含无线网络接入点的数目以及无线网络接入点的信息列表，无线网络接入点的信息列表为可连接的无线网络接入点的代码（例如AP1、AP2…APn）、接收信号强度指示（RSSI）和物理地址（称为AP MAC）的集合。如图5所示，可连接的无线网络接入点的信息可以为一个或多个，作为候选AP数组，被发送给中心服务器13。
而且，用户设备11在接收到中心服务器13的查询结果后，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，这里的网络连接数据，包含上传速度、下载速度以及延迟，也就是用户设备使用相应的应用程序所能获得的带宽以及等待时间作为参考，来选择网络数据最优的无线网络接入点作为联接目标。
其中，用户设备11接收到的查询结果为查询应答包，如图6所示，查询应答包包含：用户设备的物理地址（作为用户设备ID）、无线网络接入点的数目以及无线网络接入点的代码（例如AP1、AP2…APn）、物理地址（称为AP MAC）、下载速度、上传速度和延迟的集合。从上文可知，一般有多个无线网络接入点，这里的查询结果为多个无线网络接入点的代码以及相应的MAC地址、下载速度、上传速度和延迟的集合。
具体地，无线网络接入点的用户设备11包括扫描单元111、收发单元112和联接单元113。
其中，扫描单元111，用于获取可连接的无线网络接入点的信息。
收发单元112，用于将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，然后接收中心服务器的查询结果。查询结果为对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中查找的与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据，历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。
联接单元113，用于选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
中心服务器13用于接收用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将查询结果返回给用户设备，其中，历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。
具体地，中心服务器13在接收到用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息后，也就是接收到查询请求包后，对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中，先查找到对应的无线网络接入点，然后查找对应的无线网络接入点的接收信号强度和用户设备11的应用程序传输类型最匹配的历史记录数据，将该历史记录数据作为查询结果，返回给用户设备11。
优选地，先查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度最匹配的历史记录数据，也就是说首先查找与接收信号强度一致的历史记录数据，如果没有，则查找与接收信号强度最接近的历史记录数据，然后再查找与用户设备11的应用程序传输类型最匹配的历史记录数据。
需要注意的是，若中心服务器13的历史使用数据库中没有对应的无线网络接入点，或者没有匹配的历史记录数据，则返回特殊的查询结果，用于表征查询结果的无效性，比如报错上传速度，下载速度和延迟的无效结果值为：0，0，-1。
图7是本发明的中心服务器的历史使用数据库中的历史记录数据的格式示意图，如图7所示，中心服务器13中的历史使用数据库的历史记录数据包含各个无线网络接入点12的物理地址和接收信号强度指示、用户设备11的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。网络连接数据可以包含历史下载速度、历史上传速度、历史延迟。
具体地，无线网络接入点的中心服务器包括接收单元131、查询单元132和返回单元133。
其中，接收单元131，用于接收用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息；
查询单元132，用于对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将查询结果返回给用户设备，其中，历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据；
返回单元133，用于将查询结果返回给用户设备，以供用户设备根据查询结果选择网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
图4是本发明第一实施例的一个优选实施方式的执行操作交互图。
如图4所示，作为本实施例的一个优选实施方式，用户设备11在使用网络时，用于周期性地获取可连接的无线网络接入点12，将用户设备11的信息和可连接的无线网络接入点12的信息发给中心服务器进行查询，当根据查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。这样可以有利于对于用户设备的无线网络接入点进行实时更新，选择更优的无线网络接入点，提高服务质量。
优选地，用户设备11用于通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。通过该预取技术实现无缝切换，不影响用户的使用，进行无线网络接入点的切换。
具体地，无缝切换技术的目标是在不影响用户使用的情况下，完成无线网络接入点的切换。预取技术是无缝切换技术的关键，本实施例的优选实施例方式主要采用了预取数据技术实现这一目标。首先分析正在使用的应用程序的类型，并根据该应用程序的特征判断用户下一步可能的操作，提前下载足够的数据到用户设备的本地内存，以供用户使用，然后在这段时间，断开原有无线网络接入点，联接更优的无线网络接入点。比如，当用户正在观看视频，本实施例的优选实施方式会提前预取20秒钟的视频数据到本地内存，然后切换到更优的无线网络接入点继续后续的数据下载。本实施例的优选实施方式可以使用用户历史数据进行分类预测，主要用于解决在难以判断用户需要的数据情况下预测用户的操作。比如，用户历史操作习惯是点击一个新闻网页后，停留10秒钟点击下一条，本实施例的优选实施方式会记录用户的历史习惯，判断用户可能点击的新闻网页，提前预取到用户设备的本地存储。通过使用无缝切换技术可以在不影响用户的使用的情况下，实现无线网络接入点的切换，提高了使用服务质量。
作为本实施例的一个优选实施方式，中心服务器用于首先根据接收信号强度指示，在历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为查询结果。
具体地，在按照接收信号强度指示查询中，首先在历史使用数据库中查询与接收信号强度指示一致的数据，若无，则查询最匹配的数据，也就是与接收信号强度指示差值最小的数据，然后根据应用程序传输类型进行查询。
本实施例的优选实施方式同时考虑了用户使用的应用程序（APP）传输类型不同而造成的不同需求。比如用户需要使用无线网络进行视频观看，则下载速度比较重要；如果使用无线网络进行文件上传，则上传速度比较重要；如果用户需要使用无线网络进行游戏，则网络延迟是重要参数。基于这样的原则，基于用户应用程序传输类型对无线网络接入点的选择不同，则要求用户设备汇报使用的应用程序传输类型。
因此，应用程序传输类型可以包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。优选地，应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为：延迟敏感、数据大小和上传下载。
本实施例的优选实施方式将延迟敏感、数据大小和上传下载作为应用程序传输类型的三个维度，也因此将应用程序传输类型划分为上述六种类型。因此，在按照应用程序传输类型查询中，首先在历史使用数据库中查询与查询请求包中的应用程序传输类型一致的数据。如果存在，则返回上传速度、下载速度以及延迟；如果不存在，则查询最匹配的数据，返回最匹配数据作为查询结果。
当应用程序传输类型中不存在一致的数据时，则查找跟查询请求包的目标应用程序传输类型最匹配的数据，也就是选择顺序是按上述的优先顺序的逆序，即优先级高的维度不要改变，优选保持一致性，而选择改变优选级低的维度，也就是说，可以首先是上传和下载的数据互相取代，然后是数据大小可以互相取代，即大数据和小数据可以互相取代，最后是延迟敏感和延迟不敏感的数据可以互相取代。例如，当查询“下载延时敏感的大数据”时，首先查询是否存在“上传延时敏感的大数据”，若不存在，则继续查询“下载延时敏感的小数据”，依次类推。
其中，本实施例的优选实施方式中定义的大数据为数据量大于1M字节的数据称为大数据，数据量小于1M字节称为小数据；应用程序要求的延迟小于100毫秒的称之为延时敏感，延迟大于100毫秒的称之为延时不敏感。
本实施例的优选实施方式将延迟敏感、数据大小和上传下载作为应用程序传输类型的三个维度，可以进一步精确地获得最优的网络连接数据。
作为本实施例的一个优选实施方式，中心服务器用于周期性地接收用户设备所发送的无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
中心服务器13的历史使用数据库的构建方法采用的是“众包”的思想，用户设备11想要使用无线网络接入点选择系统提供的服务，则该用户设备11也必须贡献数据。用户设备11周期性地将使用的无线网络接入点的工作数据封装成评价汇报包发送给中心服务器13，评价汇报包的内容可以包括：使用的AP MAC地址、接收信号强度指示、本地使用的APP类型以及对应的下载速度、上传速度以及延迟的平均值。
中心服务器13根据用户设备11汇报上来的数据信息，更新如图7所示的数据库的相应数据条目，使其更具有实时性，更能反应各个无线网络接入点的当前状态。对于评价汇报包中的新数据，如果在历史使用数据库中，存在与新数据的AP MAC地址、接收信号强度指示和APP类型一致的，则通过预定的方法计算来进行记录，若无一致的，则直接将其记录在中心服务器13的数据库中。
优选地，中心服务器用于通过滑动平均的方法进行计算来更新数据库，滑动平均的方法的计算公式为：
A=α*A1+（1-α）A2
其中，A1表示无线网络接入点下载速度、上载速度或延迟的新数据，A2表示原数据库的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，A表示更新后的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，α表示新数据的权值，数值大于0小于1。
中心服务器更新数据时使用滑动平均的方法，可以给近期数据一个大的权值，使数据库的数据倾向于近期的数据，也可以给近期数据一个小的权值，使数据库的数据倾向于历史数据，在本实施例中α优选为0.5。
由于使用了“众包”思想而实现了低开销低延时的无线网络接入点选择，“众包”思想使得用户不必在每次使用无线局域网络时，花费大量时间和网络流量在测量上，而是通过历史上其他使用过该无线接入点的用户的历史记录数据进行当前网络性能的判定，直接通过查询历史使用数据库而得到测量结果。由于不需要下载大量的无用数据进行网络测试，而是仅仅通过查询数据库来获得无线接入点的网络性能测量结果，因此本发明实现了低开销，低延时。
这里，虽然采用历史使用数据来替代直接测量结果，在系统初始阶段，可能存在数据缺失比较严重，精度不够高的问题，但是随着系统参与的用户增多以及一段时间的数据收集，不断地对数据库进行及时更新，再加上汇报上来的评价数据比较及时，数据库会很快丰富完整，则可达到与实时测量相近的数据，从而达到较好的服务效果。
本发明第一实施例提供的无线网络接入点的选择系统、用户设备、中心服务器，通过在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，可以实现低开销低延时的无线网络接入点的选择。
而且，本发明第一实施例通过应用程序传输类型的分类进一步精确地获得最优的网络连接数据，而且通过使用无缝切换技术，可以在不影响用户的使用的情况下，实现无线网络接入点的切换，提高了使用服务质量。
图8是本发明第二实施例的无线网络接入点选择方法的流程图。本发明提供一种无线网络接入点选择方法，该方法包含：
S810，用户设备11获取可连接的无线网络接入点的信息，将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器13进行查询。
其中，用户设备11用于获取可连接的无线网络接入点（AP）的信息，将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器13进行查询，然后接收中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
具体地，用户设备11扫描信道，发出探测请求包给无线网络接入点12，然后由无线网络接入点发出探测答复包，用户设备11接收到探测答复包，从而获得可连接的无线网络接入点的信息。然后，用户设备11将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息打包为查询请求包，发给可连接的无线网络接入点12其中的一个，并由该无线网络接入点转发给中心服务器13进行查询。
其中，如图5所示，查询请求包包含用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息。优选地，用户设备的信息包含用户设备的物理地址（作为用户设备ID）和应用程序（APP）传输类型，可连接的无线网络接入点的信息包含无线网络接入点的数目以及无线网络接入点的信息列表，无线网络接入点的信息列表为可连接的无线网络接入点的代码（例如AP1、AP2…APn）、接收信号强度指示（RSSI）和物理地址（称为AP MAC）的集合。如图5所示，可连接的无线网络接入点的信息可以为一个或多个，作为候选AP数组，被发送给中心服务器13。
S820，中心服务器13接收用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将查询结果返回给用户设备，其中，历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。
具体地，中心服务器13在接收到用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息后，也就是接收到查询请求包后，对于每个可连接的无线网络接入点，在中心服务器的历史使用数据库中，先查找到对应的无线网络接入点，然后查找对应的无线网络接入点的接收信号强度和用户设备11的应用程序传输类型最匹配的历史记录数据，将该历史记录数据作为查询结果，返回给用户设备11。
优选地，先查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度最匹配的历史记录数据，也就是说首先查找与接收信号强度一致的历史记录数据，如果没有，则查找与接收信号强度最接近的历史记录数据，然后再查找与用户设备11的应用程序传输类型最匹配的历史记录数据。
需要注意的是，若中心服务器13的历史使用数据库中没有对应的无线网络接入点，或者没有匹配的历史记录数据，则返回特殊的查询结果，用于表征查询结果的无效性，比如报错上传速度，下载速度和延迟的无效结果值为：0，0，-1。
如图7所示，中心服务器13中的历史使用数据库的历史记录数据包含各个无线网络接入点12的物理地址和接收信号强度指示、用户设备11的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。网络连接数据可以包含历史下载速度、历史上传速度、历史延迟。
S830，用户设备11接收中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
具体地，用户设备11在接收到中心服务器13的查询结果后，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，这里的网络连接数据，包含上传速度、下载速度以及延迟，也就是用户设备使用相应的应用程序所能获得的带宽以及等待时间作为参考，来选择网络数据最优的无线网络接入点作为联接目标。
其中，用户设备11接收到的查询结果为查询应答包，如图6所示，查询应答包包含：用户设备的物理地址（作为用户设备ID）、无线网络接入点的数目以及无线网络接入点的代码（例如AP1、AP2…APn）、物理地址（称为AP MAC）、下载速度、上传速度和延迟的集合。从上文可知，一般有多个无线网络接入点，这里的查询结果为多个无线网络接入点的代码以及相应的MAC地址、下载速度、上传速度和延迟的集合。
作为本发明第二实施例的一个优选实施方式，用户设备11在使用网络时，周期性地获取可连接的无线网络接入点，将用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，当根据查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。这样可以有利于对于用户设备的无线网络接入点进行实时更新，选择更优的无线网络接入点，提高服务质量。
优选地，用户设备11通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。
具体地，无缝切换技术的目标是在不影响用户使用的情况下，完成无线网络接入点的切换。预取技术是无缝切换技术的关键，本实施例的优选实施例方式主要采用了预取数据技术实现这一目标。首先分析出正在使用的应用程序的类型，并根据该应用程序的特征判断用户下一步可能的操作，提前下载足够的数据到用户设备的本地内存，以供用户使用，然后在这段时间，断开原有无线网络接入点，联接更优的无线网络接入点。比如，当用户正在观看视频，本实施例的优选实施方式会提前预取20秒钟的视频数据到本地内存，然后切换到更优的无线网络接入点继续后续的数据下载。本实施例的优选实施方式可以使用用户历史数据进行分类预测，主要用于解决在难以判断用户需要的数据情况下预测用户的操作。比如，用户历史操作习惯是点击一个新闻网页后，停留10秒钟点击下一条，本实施例的优选实施方式会记录用户的历史习惯，判断用户可能点击的新闻网页，提前预取到用户设备的本地存储。通过使用无缝切换技术，可以在不影响用户的使用的情况下，实现无线网络接入点的切换，提高了使用服务质量。
作为本发明第二实施例的一个优选实施方式，中心服务器首先根据接收信号强度指示，在历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为查询结果。
具体地，在按照接收信号强度指示查询中，首先在历史使用数据库中查询与接收信号强度指示一致的数据，若无，则查询最匹配的数据，也就是与接收信号强度指示差值最小的数据，然后根据应用程序传输类型进行查询。
本实施例的优选实施方式同时考虑了用户使用的应用程序（APP）传输类型不同而造成的不同需求。比如用户需要使用无线网络进行视频观看，则下载速度比较重要；如果使用无线网络进行文件上传，则上传速度比较重要；如果用户需要使用无线网络进行游戏，则网络延迟是重要参数。基于这样的原则，基于用户应用程序传输类型对无线网络接入点的选择不同，则要求用户设备汇报使用的应用程序传输类型。
因此，应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”。应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为：延迟敏感、数据大小和上传下载。
本实施例的优选实施方式将延迟敏感、数据大小和上传下载作为应用程序传输类型的三个维度，也因此将应用程序传输类型划分为上述六种类型。因此，在按照应用程序传输类型查询中，首先在历史使用数据库中查询与查询请求包中的应用程序传输类型一致的数据。如果存在，则返回上传速度、下载速度以及延迟；如果不存在，则查询最匹配的数据，返回最匹配数据作为查询结果。
当应用程序传输类型中不存在一致的数据时，则查找跟查询请求包的目标应用程序传输类型最匹配的数据，也就是选择顺序是按上述的优先顺序的逆序，即优先级高的维度不要改变，优选保持一致性，而选择改变优选级低的维度，也就是说，可以首先是上传和下载的数据互相取代，然后是数据大小可以互相取代，即大数据和小数据可以互相取代，最后是延迟敏感和延迟不敏感的数据可以互相取代。例如，当查询“下载延时敏感的大数据”时，首先查询是否存在“上传延时敏感的大数据”，若不存在，则继续查询“下载延时敏感的小数据”，依次类推。
其中，本实施例的优选实施方式中定义的大数据为数据量大于1M字节的数据称为大数据，数据量小于1M字节称为小数据；应用程序要求的延迟小于100毫秒的称之为延时敏感，延迟大于100毫秒的称之为延时不敏感。
本实施例的优选实施方式将延迟敏感、数据大小和上传下载作为应用程序传输类型的三个维度，可以进一步精确地获得最优的网络连接数据。
作为本发明第二实施例的一个优选实施方式，中心服务器周期性地接收用户设备所发送的无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
中心服务器13的历史使用数据库的构建方法采用的是“众包”的思想，用户设备11想要使用无线网络接入点选择系统提供的服务，则该用户设备11也必须贡献数据。用户设备11周期性地将使用的无线网络接入点的工作数据封装成评价汇报包发送给中心服务器13，评价汇报包的内容可以包括：使用的AP MAC地址、接收信号强度指示、本地使用的APP类型以及对应的下载速度、上传速度以及延迟的平均值。
中心服务器13根据用户设备11汇报上来的数据信息，更新如图7所示的数据库的相应数据条目，使其更具有实时性，更能反应各个无线网络接入点的当前状态。对于评价汇报包中的新数据，如果在历史使用数据库中，存在与新数据的AP MAC地址、接收信号强度指示和APP类型一致的，则通过预定的方法计算来进行记录，若无一致的，则直接将其记录在中心服务器13的数据库中。
优选地，中心服务器通过滑动平均的方法进行计算来更新数据库，滑动平均的方法的计算公式为：
A=α*A1+（1-α）A2
其中，A1表示无线网络接入点下载速度、上载速度或延迟的新数据，A2表示原数据库的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，A表示更新后的无线网络接入点的下载速度、上载速度或延迟，α表示新数据的权值，数值大于0小于1。
中心服务器更新数据时使用滑动平均的方法，可以给近期数据一个大的权值，使数据库的数据倾向于近期的数据，也可以给近期数据一个小的权值，使数据库的数据倾向于历史数据，在本实施例中α优选为0.5。
由于使用了“众包”思想而实现了低开销低延时的无线网络接入点选择，“众包”思想使得用户不必在每次使用无线局域网络时，花费大量时间和网络流量在测量上，而是通过历史上其他使用过该无线接入点的用户的历史记录数据进行当前网络性能的判定，直接通过查询历史使用数据库而得到测量结果。由于不需要下载大量的无用数据进行网络测试，而是仅仅通过查询数据库来获得无线接入点的网络性能测量结果，因此本发明实现了低开销，低延时。
这里，虽然采用历史使用数据来替代直接测量结果，在系统初始阶段，可能存在数据缺失比较严重，精度不够高的问题，但是随着系统参与的用户增多以及一段时间的数据收集，不断地对数据库进行及时更新，再加上汇报上来的评价数据比较及时，数据库会很快丰富完整，则可达到与实时测量相近的数据，从而达到较好的服务效果。
本发明第二实施例提供的无线网络接入点的选择方法，通过在中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，可以实现低开销低延时的无线网络接入点的选择。
而且，本发明第二实施例通过应用程序传输类型的分类进一步精确地获得最优的网络连接数据，而且通过使用无缝切换技术，可以在不影响用户的使用的情况下，实现无线网络接入点的切换，提高了使用服务质量。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线网络接入点选择系统，其特征在于，包括用户设备和中心服务器，其中，
所述用户设备用于获取可连接的无线网络接入点的信息，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询，然后接收所述中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接；
所述中心服务器用于接收所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将所述查询结果返回给所述用户设备，其中，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据。
2.根据权利要求1所述的无线网络接入点选择系统，其特征在于，所述用户设备在使用网络时，用于周期性地获取可连接的无线网络接入点，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给所述中心服务器进行查询，当根据所述查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。
3.根据权利要求2所述的无线网络接入点选择系统，其特征在于，所述用户设备用于通过预取预定时间的数据，从而实现当前使用的无线网络节点至网络连接数据更优的其他无线网络接入点的无缝切换。
4.根据权利要求1所述的无线网络接入点选择系统，其特征在于，所述中心服务器用于首先根据所述接收信号强度指示，在所述历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据所述应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为所述查询结果。
5.根据权利要求4所述的无线网络接入点选择系统，其特征在于，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”，所述应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为延迟敏感、数据大小和上传下载。
6.根据权利要求1所述的无线网络接入点选择系统，其特征在于，所述中心服务器用于周期性地接收用户设备所发送的所述无线网络接入点的工作数据来更新数据库。
7.一种无线网络接入点的选择方法，其特征在于，
用户设备获取可连接的无线网络接入点的信息，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给中心服务器进行查询；
所述中心服务器接收所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息，并对于每个可连接的无线网络接入点，在所述中心服务器的历史使用数据库中查找与对应的无线网络接入点的接收信号强度指示以及应用程序传输类型最匹配的历史记录数据作为查询结果，将所述查询结果返回给所述用户设备，其中，所述历史记录数据包括无线网络接入点的物理地址和接收信号强度指示、所述用户设备的应用程序传输类型以及其对应的网络连接数据；
所述用户设备接收所述中心服务器的查询结果，选择查询结果中网络连接数据最优的无线网络接入点作为联接目标，从而建立联接。
8.根据权利要求7所述的无线网络接入点的选择方法，其特征在于，所述用户设备在使用网络时，周期性地获取可连接的无线网络接入点，将所述用户设备的信息和可连接的无线网络接入点的信息发给所述中心服务器进行查询，当根据所述查询结果发现存在网络连接数据更优的其他无线网络接入点时，则切换到网络连接数据更优的其他无线网络接入点。
9.根据权利要求7所述的无线网络接入点的选择方法，其特征在于，所述中心服务器首先根据所述接收信号强度指示，在所述历史使用数据库查询差值最小的数据；然后根据所述应用程序传输类型，依照优先匹配原则，查询最匹配的数据，作为所述查询结果。
10.根据权利要求9所述的无线网络接入点选择方法，其特征在于，所述应用程序传输类型包含“上传延时不敏感的大数据”、“上传延时不敏感的小数据”、“上传延时敏感的大数据”、“上传延时敏感的小数据”、“下载延时不敏感的大数据”、“下载延迟不敏感的小数据”、“下载延时敏感的大数据”和“下载延迟敏感的小数据”，所述应用程序传输类型的优选匹配原则的优先顺序依次为延迟敏感、数据大小和上传下载。
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