CN104244274A

CN104244274A - 一种无线保真Wi-Fi监测方法及装置

Info

Publication number: CN104244274A
Application number: CN201310242889.XA
Authority: CN
Inventors: 倪锐; 王宁娟; 李靖
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-06-18
Also published as: WO2014201878A1; EP2999268A4; EP2999268B1; CN104244274B; EP2999268A1

Abstract

本发明公开了一种Wi-Fi监测方法及装置，该方法包括：当需连接一目的AP进行数据传输时，获取每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend；根据所述时刻Tbuffer和时刻Tsend从多个AP中确定目的AP。本发明公开的方法和装置解决现有技术中在多接入点AP密集部署场景下，现有方法选择出的目的AP不合理的问题。

Description

一种无线保真Wi-Fi监测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线保真Wi-Fi监测方法及装置。

背景技术

无线保真(Wireless Fidelity，Wi-Fi)与蓝牙技术一样，同属于短距离无线技术，是一种网络传输标准。在日常生活中，它早已得到普遍应用，并给人们带来极大的方便，记者在会议现场发稿件、普通人在自己家中随心所欲的选择用手机或者多台笔记本电脑无线上网，这些都离不开Wi-Fi。

在多接入点(Access Point，AP)密集部署场景，假设所有AP属于同一个网络运营商且关联接入密码是相同的，用户可以自由选择关联到哪一个信道和哪一个AP，则Wi-Fi用户设备的选择关联AP的规则比较简单基本的方式包括以下几种：

(1)接入无线媒介的部分(Station，STA)选择静态脚本配置；

该方法依靠用户手动选择，大量的可选AP将会导致用户无所适从。用户的本能反应是选择信号最强的AP。这会导致信号强的AP有太多的用户关联，碰撞严重，实际吞吐率很差；而信号较弱的AP没有用户关联，几乎处于闲置状态。

(2)将搜索到的AP进行排序，将排序中的第一个可用AP作为关联AP：该方法随机性太强，与用户所处位置强相关，用户体验和系统性能都无法保证。

(3)选择最大接收的信号强度指示值(Received Signal Strength Indication，RSSI)的AP进行关联；该方法也会导致强信号AP碰撞严重，弱信号AP闲置无用的非理想状态。

发明内容

本发明提供一种Wi-Fi监测方法及装置，本发明所提供的方法和装置解决现有技术中在多接入点AP密集部署场景下，现有的关联AP选择方法使得强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态。

第一方面，本发明提供一种Wi-Fi监测方法，该方法包括：

分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于1的整数；

根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟；

判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的为目的AP，与所述目的AP进行关联。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟，包括：

采用以下公式分别计算每个AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟：

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

其中，η表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟，Tbuffer(i)和Tsend(i)分别表示所述N个数据包中的第i个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer(i)和发送到无线信道的时刻Tsend(i)。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述判断AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则包括：

将获取到的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟进行比较，根据比较结果确定最小的第一数据包平均发送延迟；所述第一数据包平均发送延迟满足预设的第一判断规则；确定所述第一数据包平均发送延迟对应的AP为目的AP。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，该方法进一步包括：

将每个AP最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟对应携带在每个AP周期发送的信标帧中，使得用户终端监听周边区域的多个AP中每个AP的信标帧，从监听到的各个信标帧中获取相应AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟。

结合第一方面至第一方面的第三种可能的实现方式中的任意一种，在第四种可能的实现方式中，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP之后，进一步还包括：

向所述目的AP发出探测请求帧，开始各项关联操作；

接收到目的AP针对所述探测请求帧反馈的探查响应帧后，从所述探查响应帧中获取该目的AP在最近一个预设周期的第二数据包平均发送延迟；

将所述第二数据包平均发送延迟与预设阈值进行比较，如果所述第二数据包平均发送延迟小于所述预设阈值，则继续与所述目的AP关联过程的后续操作，完成关联过程；否则，停止与所述目的AP的关联过程。

结合第一方面，在五种可能的实现方式中，所述分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend包括：

监测是否有待发送的数据包被存入Memory中，并在确定存在所述待发送的数据包后，进一步检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的数据包，以及在确定所述待发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述待发送的数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer；

监测数据发送队列TX FIFO与发送通道的帧处理模块TX frame parser之间的通道，并在监测到正在发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述正在发送的数据包的发送时刻Tsend。

结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的所述任意一个数据包，包括：

从所述待发送的数据包中获取所述待发送数据包的目标MAC地址、数据类型、业务类型或源MAC地址；

判断获取到的待发送数据包的目标MAC地址、数据类型、业务类型或源MAC地址是否与预设的第一参数相同，如果相同，则确定所述待发送的数据包是预设监测对象发送的数据包。

结合第一方面至第一方面的第六种可能的实现方式中的任意一种，在第七种可能的实现方式中，该方法还包括：

分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack；

根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节。

结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节之前，进一步包括：

将所述最近一个预设周期内，所述M个AP中的第一AP从用户终端接收ACK的Tack时间序列进行编号Tack(n)，并统计得到最近一个预设周期内Tack(n)序列元素的数量K；

获取最近一个预设周期内第一AP发往所述用户终端的Tsend时间序列进行编号Tsend(m)，其中，并统计得到最近一个预设周期内Tsend(m)序列元素的数量为L。

结合第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节包括：

获得所述K与所述L的比值α，其中，0≤α≤1，其中，以业务流量与所述α成正比的关系调节所述第一AP下一个预设周期内的业务流量。

结合第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节包括：

对Tsend(m)时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)元素后得到T’send(n)时间序列，其中，T’send(n)序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；

获得T’send(n)时间序列中每个序列元素与Tack(n)时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：

β = \frac{1}{K} Σ_{i = 1}^{K} [Tack (i) - T^{'} send (i)]

以业务流量与所述β成反比的关系调节所述第一AP下一个预设周期的业务流量；其中，所述β表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的第一差值平均值，Tack(i)和T’send(i)分别表示K个时间序列元素中第i个时间序列元素的时刻值。

结合第十种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)得到T’send(n)包括：

遍历所述Tsend时间序列的第一个元素到第L-1个元素，如果第m个元素在以本身为起点，下一个元素为终点的时间区间内，存在Tack(n)时间记录点，则所述第m个元素保留；如果不存在Tack(n)时间记录点，则筛除所述第m个元素，其中1≤m≤L-1；

针对所述Tsend时间序列的第L个元素，如果在所述第L个元素之后的一个固定时间长度τ内存在Tack(n)时间记录点，则所述第L个元素保留；反之，则筛除，所述第L个元素为所述Tsend时间序列的末尾元素。

第二方面，针对第一方面提供的方法本发明还提供一种Wi-Fi监测装置，该装置包括：

时刻获取单元，当分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于1的整数；

平均发送延迟确定单元，用于根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟；

第一判断单元，用于判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则；

目的AP确定单元，用于从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP，与所述目的AP进行关联。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，平均发送延迟确定单元具体用于采用以下公式分别计算每个AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟：

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述目的AP确定单元具体用于将获取到的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟进行比较，根据比较结果确定最小的第一数据包平均发送延迟；所述第一数据包平均发送延迟满足预设的第一判断规则；确定所述第一数据包平均发送延迟对应的AP为目的AP。

结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，该装置还包括平均发送延迟通知单元，用于将每个AP最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟对应携带在每个AP周期发送的信标帧中，使得用户终端监听周边区域的多个AP中每个AP的信标帧，从监听到的各个信标帧中获取相应AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟。

结合第二方面至第二方面的第三种可能的实现方式中的任意一种，在第四种可能的实现方式中，该装置还包括确认单元，该确认单元与所述目的AP确定单元相连：

确认单元，所述目的AP确定单元确定从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP之后，用于向所述目的AP发出探测请求帧，开始各项关联操作；接收到目的AP针对所述探测请求帧反馈的探查响应帧后，从所述探查响应帧中获取该目的AP在最近一个预设周期的第二数据包平均发送延迟；将所述第二数据包平均发送延迟与预设阈值进行比较，如果所述第二数据包平均发送延迟小于所述预设阈值，则继续与所述目的AP关联过程的后续操作，完成关联过程；否则，停止与所述目的AP的关联过程。

结合第二方面，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述时刻获取单元包括：

缓存时刻获取模块，用于监测是否有待发送的数据包被存入Memory中，并在确定存在所述待发送的数据包后，进一步检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的数据包，以及在确定所述待发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述待发送的数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer；

发送时刻获取模块，用于监测数据发送队列TX FIFO与发送通道的帧处理模块TX frame parser之间的通道，并在监测到正在发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述正在发送的数据包的发送时刻Tsend。

结合第二方面至第二方面的第五种可能的实现方式中的任意一种，在第六种可能的实现方式中，所述时刻获取单元还用于分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack；则该装置还进一步包括：

业务量调节单元，用于根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节。

结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，该装置还包括：

时序单元，用于将所述最近一个预设周期内，所述M个AP中的第一AP从用户终端接收ACK的Tack时间序列进行编号Tack(n)，并统计得到最近一个预设周期内Tack(n)序列元素的数量K；获取最近一个预设周期内第一AP发往用户终端的Tsend时间序列进行编号Tsend(m)，其中，并统计得到最近一个预设周期内Tsend(m)序列元素的数量为L。

结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述业务量调节单元包括：

比值调节模块，用于获得所述K与所述L的比值α，其中，0≤α≤1，其中，以业务流量与所述α成正比的关系调节所述第一AP下一个预设周期内的业务流量。

差值调节模块，用于对Tsend(m)时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)元素后得到T’send(n)时间序列，其中，T’send(n)序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；获得T’send(n)时间序列中每个序列元素与Tack(n)时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：以业务流量与所述β成反比的关系调节所述第一AP下一个预设周期的业务流量；其中，所述β表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的第一差值平均值，Tack(i)和T’send(i)分别表示K个时间序列元素中第i个时间序列元素的时刻值。

结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，差值调节模块对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)得到T’send(n)具体为：遍历所述Tsend时间序列的第一个元素到第L-1个元素，如果第m个元素在以本身为起点，下一个元素为终点的时间区间内，存在Tack(n)时间记录点，则所述第m个元素保留；如果不存在Tack(n)时间记录点，则筛除所述第m个元素，其中1≤m≤L-1；针对所述Tsend时间序列的第L个元素，如果在所述第L个元素之后的一个固定时间长度τ内存在Tack(n)时间记录点，则所述第L个元素保留；反之，则筛除，所述第L个元素为所述Tsend时间序列的末尾元素。

第三发面，本发明提供的一种Wi-Fi网络中获得数据发送实际时刻的方法，该方法包括：

监测RX frame parser模块，检测ACK帧是否为预设监测对象发送的，如果收到ACK帧与监测对象匹配，则记录ACK反馈时刻Tack。

结合第三方面，在第三方面的第一种实现方式中，在检测数据包或ACK帧是否为预设监测对象发送的，该方法还包括：

第四方面，针对第三方面所提供的方法本发明还提供一种包括监测装置的Wi-Fi无线网卡，所述监测装置包括三个监测电路、一个高速存储区和一个定时器，其中，包括：

第一监测电路，与总线和内存模块相连，用于记录待发送数据存放到内存的时刻信息Tbuffer；

第二监测电路，设置于Low MAC处理器的内部，用于记录NAV退避到期且竞争信道成功的时刻Tsend；

第三监测电路，该第三监测电路设置于Low MAC处理器的内部，用于记录正确接收ACK的时刻Tack；

Flash高速内存，该Flash高速内存直接连到总线Bus上，用于存放第一监测电路、第二监测电路和第三监测电路收集到的时刻信息；

定时器(Timer)，该定时器直接连到总线Bus上，用于产生周期性信号，并刷新监测对象信息和汇报监测信息。

结合第四方面，在第四方面的第一种实现方式中，所述第一监测电路、第二监测电路和第三监测电路的具体连接为：

第二监测电路，监听TX FIFO与开关电路之间的连线，每当出现与监测对象匹配数据包，则记录发送所述数据包的数据时刻Tsend；

第三监测电路，挂接在RX frame parser模块上，每当RX frame parser模块解析到ACK帧之后则通知第三监测电路；

第三监测电路，将收到的ACK帧与监测对象进行匹配，如果一致，则记录收到ACK的时刻Tack；如果不一致，则丢弃。

上述技术方案中的一个或两个，至少具有如下技术效果：

通过本发明实施例所提供的方法和装置可以为WLAN网络管理器和/或Wi-Fi网卡提供数据发送的几个关键时刻信息，包括：(1)数据放入缓存队列的时刻，(2)数据发送到无线信道的时刻，(3)收到发送数据对应ACK的时刻。进一步，基于数据放入缓存队列的时刻和数据发送到无线信道的时刻得到数据发送的延迟信息，并基于所述发送延迟信息的关联AP选择算法，为用户选择网络状态最好的AP。可以实现STA在AP间的负载均衡，克服强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。

附图说明

图1为现有技术中一块典型的Wi-Fi无线网卡结构示意图；

图2为本发明实施例中包括Wi-Fi无线网卡的监测装置的Wi-Fi无线网卡结构示意图；

图3为本发明实施例中Low MAC处理器添加了两块监测电路：Monitor2和Monitor3的放大示意图；

图4为本发明实施例中监测数据传输时刻的方法流程示意图；

图5为本发明实施例(一)一种收集监测信息的系统；

图6为本发明实施例监测时刻信息的示例示意图；

图7为本发明实施例(一)一种Wi-Fi监测方法流程示意图；

图8为本发明实施例(二)另一种Wi-Fi监测方法流程示意图；

图9为本发明实施例(三)另一种Wi-Fi监测方法流程示意图；

图10为本发明实施例所提供方法的具体应用环境的网络拓扑图；

图11为本发明实施例一种Wi-Fi监测装置结构示意图；

图12为本发明实施例中的时刻获取单元结构示意图；

图13为本发明实施例中业务量调节单元的结构示意图。

具体实施方式

Wi-Fi的IEEE802.11协议遵守载波侦听多路访问/退避(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)的无线信道共享机制。Wi-Fi无线网卡必须首先竞争得到信道使用权，然后才可以开始发送数据。因此，Wi-Fi从数据放入等待发送的缓存队列的时刻，与数据发送到无线信道的时刻之间存在一个未知的时间差。该时间差受到诸多因素的影响，例如：缓存队列里其他数据的数量、优先级、无线信道的繁忙情况、信道质量，竞争用户的数量，等等。因为影响因素太多，所以这个时间差难以通过数学模型进行准确地预测。

数据缓存时刻与发送时刻的时间差是Wi-Fi调度管理和算法优化的重要参数。不论是分布式的单个AP针对特定业务流的服务质量(Quality of Service，QoS)优化，还是集中式的多个AP协同传输，都希望获得数据发送实际时刻的相关信息。

根据上述描述可知：所述数据缓存时刻与发送时刻在某一侧面表明了接入点AP的数据发送能力与网络接入能力。所以在本发明实施例所提供的方案中，用户设备基于所述数据缓存时刻与发送时刻选择关联AP。具体的实现方案包括：

判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP，与所述目的AP进行关联。

在本发明实施例中，因为是通过AP对数据包的历史处理情况确定下一个周期怎样处理数据包以及与STA的互联，所以本发明实施例中所提到的“最近一个预设周期”是指当前周期的前一个周期。

本发明实施例所提供的方案中，基于每个AP的数据缓存时刻与发送时刻的时间差提出一种基于发送延迟的关联AP选择方法，优化WLAN的负载均衡；克服了强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一、因为本发明实施例所提供的方法是基于数据发送实际时刻的相关信息进行的一种Wi-Fi监测方法，所以本发明实施首先提供一种Wi-Fi网络中获得数据发送实际时刻的方法，具体实现包括：

如图1所示，现有技术中一块典型的Wi-Fi无线网卡一般都由以下模块组成，具体包括：

总线(Bus)和仲裁器(Arbiter)，用于连接网卡的各个功能模块；

CPU(既有可能是Intel通用CPU，也有可能是ARM芯片)，用于执行HighMAC协议逻辑以及片上系统的作业调度；

Low MAC处理器(Low MAC processor)，具体形式包括但不局限于FPGA/DSP/ASIC，用于执行Low MAC协议逻辑功能；

这里的High MAC和Low MAC都属于IEEE802.11协议的MAC层的一部分功能。在工程实现中，两者的大致区分是实时性要求较低的归属High MAC，实时性要求较高的归属Low MAC。

物理层处理器(PHY layer processor)，具体形式包括但不局限于FPGA/DSP/ASIC，用于执行物理层的基带处理功能；

射频子系统，主要包括模数转换(A/D)，数模转换(D/A)、射频(RF)和天线(Antenna)组成部分，用于无线电信号的发送和接收；

内存(Memory)，用于缓存网卡数据；

DMA控制器(DMA controller)，用于控制网卡模块之间的高速数据读写；

中断控制器(Interrupt controller)，用于控制网卡的中断信号；

以太网口(Ethernet interface)，用于连接有线的以太网。

其中，总线仲裁器、CPU、内存、DMA控制器、中断控制器、以太网口、Low MAC处理器分别挂在总线Bus上。Low MAC处理器与物理层处理器通过专用高速接口相连。物理层处理器分别与模数转换(A/D)和数模转换(D/A)相连。射频(RF)分别与模数转换模块(A/D)、数模转换模块(D/A)以及天线相连。

为了检测Wi-Fi数据传输过程中的各个时刻，针对上述Wi-Fi无线网卡的一般结果，本发明实施例提供一种包括监测装置的Wi-Fi无线网卡(如图2所示)，所述检测装置由三个监测电路(Monitor Circuit)、一块高速存储区(Flash)和一组定时器(Timer)组成(图2中虚线框所标示的模块)，其中，所述检测装置中各个功能模块的功能和具体链接关系分别是：

第一监测电路(Monitor1、监测电路1)，与总线和内存模块相连，用于记录待发送数据存放到内存的时刻信息Tbuffer；

第一监测电路负责监控网卡内存，记录待发送数据存放到内存的时刻信息Tbuffer。它既连接到总线Bus，也与内存模块有专用接口相连。

第二监测电路(Monitor2、监测电路2)，设置于Low MAC处理器的内部，用于记录NAV退避到期且竞争信道成功的时刻Tsend；

第二监测电路负责记录NAV退避到期且竞争信道成功的时刻Tsend，亦即数据正式进入发送处理流程的时刻。该监测电路2位于Low MAC处理器的内部，该监测电路在所述Low MAC处理器内部的具体连接方式如图3所示。

第三监测电路(Monitor3、监测电路3)，该第三监测电路设置于Low MAC处理器的内部，用于记录正确接收ACK的时刻Tack；

第三监测电路负责记录正确接收ACK的时刻Tack，该监测电路3位于LowMAC处理器的内部，具体连接方式如图3所示。

Flash高速内存，用于存放上述三个监测电路收集到的时刻信息，该Flash高速内存直接连到总线Bus。

定时器(Timer)，负责产生周期性信号，用于刷新监测对象信息和汇报监测信息，该定时器(Timer)直接连到总线Bus。(图3Low MAC处理器内部放大)

因为本发明的监测装置与Low MAC处理器密切相关，所以在此介绍一下现有技术中的一个典型Low MAC处理器的具体结构和各功能模块的功能和连接关系，具体包括：

发送队列(TX FIFO)用作处理器缓存少量待发送数据，该发送队列(TXFIFO)通过总线Bus从网卡内存读取数据。

接收队列(RX FIFO)用作处理器缓存少量已接收数据，该接收队列(RXFIFO)通过总线Bus向网卡内存写入数据。

网络位置向量和时隙管理模块(NAV & slot manager)，用于判断无线信道是否空闲、CSMA/CA退避是否到期、时隙是否超时。

发送通道的帧处理模块(TX frame parser)用于发送组帧，以及添加帧头信息。

接收通道的帧处理模块(RX frame parser)用于接收拆帧，以及解析帧头信息。

帧校验序列模块(FCS)用于添加或剥离帧尾的校验序列，通过专用高速接口与物理层处理器相连。

寄存器组(Register bank)用于CPU和Low MAC处理器之间的信息交互，通过总线Bus与CPU实现相连。

其他模块(Other modules)，泛指与本发明的监测装置并不直接相关的其他模块。

其中，TX FIFO模块通过总线Bus与Memory相连。TX FIFO模块与NAV& slot manager模块共同连接到一个开关电路，然后从开关电路连接到TXframe parser模块。TX frame parser模块连接到FCS模块。FCS模块通过专用高速接口与PHY layer processor相连。FCS模块连接到RX frame parser模块。RX frame parser模块连接到RX FIFO模块。RX FIFO模块通过总线Bus与Memory相连。

如图3所示，本发明在Low MAC处理器添加了两块监测电路：Monitor2和Monitor3。其中，Monitor2和Monitor3的功能实现为：

Monitor2监听TX FIFO与开关电路之间的连线，每当出现与监测对象(在本发明实施例中，为了对应监测某些用户所以在进行监测操作之前，会设置特定对象为监测对象。)匹配(在该实施例中，为了确定用户终端可以利用数据包中携带的MAC地址或BSSID确定数据包是否为监测对象对应的数据包)的数据包，则记录发送所述数据包的数据时刻Tsend

Monitor3挂接在RX frame parser模块上，每当RX frame parser模块解析到ACK帧之后就会通知Monitor3。在典型的Wi-Fi网卡处理流程中，RX frameparser收到ACK帧之后是确认帧发送成功，然后直接丢弃。Monitor3将收到的ACK帧与监测对象进行匹配，即ACK帧的携带地址与监测对象的MAC地址进行比较。如果一致，则记录收到ACK的时刻Tack；如果不一致，则丢弃。其中，Monitor2和Monitor3所需要的监测对象信息(例如MAC地址或BSSID)通过读取寄存器组(Register bank)获得。而寄存器组的相关信息则是由CPU写入。

基于上述本发明所提供的监测装置的硬件构成，本发明实施例提供的一种Wi-Fi网络中获得数据发送实际时刻的方法：

监测RX frame parser模块，如果其收到ACK帧并且与监测对象匹配，则记录ACK反馈时刻Tack。

在本发明实施中，检测这三个时刻值的时候可以是并行处理的，并不局限于上述步骤的先后顺序。

在该实例中，为了达到监测每个数据包的发送过程以及监测用户终端终端的目的，检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的所述任意一个数据包，包括：

判断获取到的待发送数据包的目标MAC地址、数据类型、业务类型或源MAC地址是否与预设的第一参数(这个地方可以是只是匹配MAC地址；也可以匹配上述参数中的几种参数的组合)相同，如果相同，则确定所述待发送的数据包是预设监测对象发送的数据包。

如图4所示，监测数据传输时刻的方法流程示意图，为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。在该具体实施例中，为了更清楚详细的描述各时刻值的获得，将各时刻值的获取步骤放入到数据传输的交互过程中进行详细的描述，具体步骤包括：

步骤401，CPU将来自高层的希望Wi-Fi无线网卡发送的数据放入缓存Memory中；

步骤402，Monitor1监测Memory新放入的数据，如果发现与监测对象匹配，则记录数据存放时刻Tbuffer。

步骤403，Low MAC processor根据状态机和TX FIFO的空间情况，将待发送数据从Memory取到TX FIFO。

步骤404，NAV模块发现退避到期并成功竞争信道，将待发送数据从TXFIFO取到TX frame parser进行MAC层封装。

步骤405，Monitor2监测TX FIFO与TX frame parser之间的通道，如果发现正在发送的数据与监测对象匹配，则记录数据发送时刻Tsend。

步骤406，TX frame parser完成封装后立刻将数据包送到FCS模块完成添加FCS校验位的操作，添加完成后FCS模块立刻将数据包送到PHY layerprocessor进行发送。

步骤407，FCS收到来自PHY layer processor的数据包，顺利通过FCS校验位操作，立刻将数据包送到RX frame parser模块。RX frame parser通过读取MAC帧头获知帧的类型。

步骤408，Monitor3监测RX frame parser模块，如果其收到ACK帧并且与监测对象匹配，则记录ACK反馈时刻Tack。

步骤409，定时器触发周期性的操作，Monitor1/2/3将本周期内的监测结果写入Flash。CPU将Flash的监测信息统一发给监测端，然后清空Flash里的内容。

在被发明实施例中，在记录三个时刻值的时候首先按照每个AP为单位，将每个AP传输的数据进行首次划分；然后还可以根据每个数据包MAC地址将一个AP所传输的数据作进一步的再次划分，再次划分后每个数据集合都是以为每个用户为单位的。上述实施例中所提到的“发送的数据与监测对象匹配”都是指：在进行监测操作之前设定的某些用户的业务需要进行监测，所以该处的监测对象则为预先设定的某些用户。具体的匹配操作可以利用数据包中携带的MAC地址或BSSID确定数据包是否为监测对象对应的数据包，然后对应该MAC地址或BSSID记录数据包的三个时刻。从而该实施例中的监测得到的三个时刻则可以与AP以及每个用户终端对应。

如图5所示，根据上述方法本发明还提供一种收集监测信息的系统，该系统由监测端的控制器和被监测端的监测装置组成。监测端与被监测端既有可能位于同一个设备上，彼此之间通过内部总线相连；也有可能位于不同的设备上，彼此之间通过网线/光纤/无线等形式相连。

本发明的监测系统由监测端和被监测端组成，它们之间通过交换机和以太网实现互联互通。监测端501主要用于监测对象的选择；监测周期的确定；针对被监测端汇报的信息进行处理。被监测端(Wi-F网卡)包含本发明的监测装置。

在图5所示的系统中，该系统可以由1个监测端501和2个被监测端502组成，但实际上，被监测端的数量大于等于1即可。监测端得到的时刻信息一般被WLAN的网络控制器(例如AC)所使用。

在本发明实施例中，如果所述监测端是一台运行监测程序的台式机，并且通过以太网口与交换机相连(另外，监测端还可以具有其他形式，例如专用网络控制器的一个监测进程，嵌入式监测板的一段程序，甚至就是Wi-Fi网卡本身的一段程序，等等)，被监测端将监测得到的时刻信息周期性地封装成以太网包，然后汇报给监测端。监测端运行程序，将来自1个或多个被监测端的时刻信息进行处理。以供其他资源调度或网络管理模块使用。具体的处理方法可以是：

以每个数据包的接收端的MAC地址为索引，并按照时间的先后顺序将不同AP传输的每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和数据包发送到无线信道的时刻Tsend分别合并成时间序列。

根据上述监测系统的一般结构，假设WLAN网络由1个集中调度器和2个Wi-Fi网卡组成，为同一个用户提供(下行)数据通信服务，例如数据下载。调度器采用的算法是奇数编号的数据包由1号Wi-Fi网卡发送(对应于图5的被监测端502a)，偶数编号的数据包由2号Wi-Fi网卡发送(对应于图5的被监测端502b)。

经过监测系统的一番工作，监测端将收集到的时刻信息整理为三个时间序列，如图6所示(图6为监测时刻信息的示例)。第一个时间轴是数据放入不同Wi-Fi网卡缓存的时刻；第二个时间轴是数据在网卡开始发送的时刻；第三个时间轴是网卡收到ACK的时刻。在第一个和第二个时间轴，监测系统可以获知每个数据对应的编号。但是，第三个时间轴(即ACK帧)，监测系统无法获知每个数据对应的编号。这是因为IEEE802.11协议规定的ACK帧并不包含编号信息。尽管如此，这并不妨碍这些信息的解读。

根据图6所示的内容可知：被监测端502a(即1号Wi-Fi网卡)对应数据的Tbuffer与Tsend的时间差相对比较短、而且比较有规律。这通常说明被监测端502a(1号网卡)与用户之间无线信道的空闲时间较多，竞争不算激烈。被监测端502b(即2号Wi-Fi网卡)的编号为4的数据，在第二个时间轴上的14和15时刻出现了两次，但是在第三个时间轴上的16时刻只出现了一个ACK帧。这说明编号为4的数据第一次发送失败，未收到ACK；然后进行了一次重传，并且成功收到ACK。这通常说明2号网卡与用于之间无线信道的不稳定，容易出现发送失败。

通过上述的示例可见，即使是对本发明监测所得的时刻信息进行最简单的合并处理和时序解读，即可以为调度算法提供一定的参考依据。如果进一步配合其他模块获知的调制与编码策略(Modulation and Coding Scheme，MCS)信息和/或信道状态信息(Channel State Information，CSI)，本发明监测的时刻信息即可很好地作为网络自适应算法的输入参数，进而提高网络性能和用户体验。

如图7所示，技术上述装置和系统，本发明还提供一种Wi-Fi监测方法，具体包括：

步骤701，监测端确定监测对象(一般指特定的MAC地址或BSSID)和监测周期(用于配置定时器)；

监测端确定监测对象的信息包括但不局限于：目标MAC地址，数据(业务)类型，源MAC地址。其中，目标MAC地址是必需信息。监测周期的时间长短可以根据算法和策略对时间精确度的需要灵活选取。

在该实施例中，采用的监测周期可以是1s。监测端将监测对象和监测周期的信息封装成以太包，发送到被监测端的以太网口，并且由被监测端的CPU解读这些信息。被监测端的CPU将监测对象的信息直接配置到监测电路1，并且写到Low MAC处理器的寄存器组(Register bank)，然后监测电路2和监测电路3将会从寄存器组读取到监测对象的信息。被监测端的CPU利用监测周期来配置定时器，以周期性地触发汇报操作。

步骤702，被监测端的监测装置启动，监测与目标特征匹配的时刻信息，并记录在高速存储区；其中，所述时刻信息包括：每个AP在最近一个预设周期内发送数据包时，每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend以及每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack；

步骤703，被监测端的定时器周期性地到期，被监测端向监测端报告监测信息。监测端汇聚和处理获得的监测信息，以供其他模块使用。

定时器到期触发被监测端的CPU执行汇报操作。CPU首先指令监测电路1/2/3将各自在上一周期内监测的信息写入Flash高速内存。然后，CPU将Flash里的数据统一打包成以太包。在打包过程中，除了统计得到的三种时刻信息之外，CPU还会在载荷中添加至少两种额外的信息(1)本网卡的MAC地址，(2)本网卡当前的系统时钟。最后，CPU通过以太网口将以太包发送到监测端。

处理信息的方法多种多样，实施例一只是给出了其中最简单的一种方法。即以数据接收端的MAC地址为索引，将来自不同被监测端的三种时刻信息合并成3个时间序列，以供其他资源调度或网络管理模块使用。

上述提供的监测方法、装置和系统可以监测到Wi-Fi网络中数据传输的各时刻，以下实施例基于上述监测得到的时刻值对Wi-Fi网络进行调整，以下提供两种实施例做进一步的说明，具体实现方法具体包括：

实施例二、首先基于监测得到的时刻值计算数据发送延迟信息，并基于数据发送延迟的关联AP选择算法可以实现STA在AP间的负载均衡，克服强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。当需连接一目的AP进行数据传输时，本发明实施例还提供一种Wi-Fi监测方法，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明(如图8所示)：

步骤801，分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于1的整数；

在该实施例中，因为周期性的统计每个AP的每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend(或者称作数据包真正发送的时刻)，并且每个AP的网络状态是随着时间变化的，所以本发明实施例中选择最近一个预设周期的数据作为参考数据确定对应AP的网络状态。

步骤802，根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟；

在本发明实施例中，因为得到了每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，所以能够基于Tbuffer和Tsend想到多种方式确定每个数据包在发送过程中实际的延迟时间。在该实施例中，提供一种“根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟”的最优化方式：包括：

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

步骤803，判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则；

步骤804，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP，与所述目的AP进行关联。

在具体的应用环境中，可选的AP可以是一个也可以是多个；如果有多个可接入AP，则所述判断AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则包括：

基于上述实施例中的公式

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

得到的η表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟，根据这个值的物理意义可知，如果η越小表明该AP的发送机会越多；η越大则表示该AP的发送机会越少。所以在该实施例中，η越小表明AP的数据传输效果越好，所以所述判断AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则可以是：

在本发明实施例中，为了将每个AP对应的数据包平均发送延迟通知给需要通过AP传输数据的各设备，还进一步的将每个AP的数据包平均发送延迟发送到需要通过AP传输数据的各设备。具体实现方式可以是：

每个AP将自身的数据包平均发送延迟携带在周期广播的信标帧(Beacon帧)中；

需要通过AP传输数据的各设备(网络侧设备以及用户终端设备)分别监听周边区域的多个AP中每个AP的信标帧，分别从监听到的各个信标帧中获取相应AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟。

因为通过信标帧周期性的广播每个AP数据包平均发送延迟或导致数据获取有一定的延迟，所以为了进一步的确定所述目的AP当前的网络状态是否还符合条件，该实施例还包括进一步的目的AP确认步骤：从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP之后，进一步还包括：

步骤805，向所述目的AP发出探测请求帧(Probe_Request)，开始各项关联操作；

在本发明实施例中，所述关联操作是指由IEEE802.11协议规定的STA向AP进行联网接入的所有操作，具体包括：Probe_Request和Probe_Response、Authentication_Request和Authentication_Response以及Association_Request和Association_Response这三对握手过程。

步骤806，接收到目的AP针对所述探测请求帧反馈的探查响应帧(Probe_Response)后，从所述探查响应帧中获取该目的AP在最近一个预设周期的第二数据包平均发送延迟；

步骤807，将所述第二数据包平均发送延迟与预设阈值进行比较，如果所述第二数据包平均发送延迟小于所述预设阈值，则继续与所述目的AP的后续关联过程；否则，停止与所述目的AP的后续关联过程(即根据比较结果确定后续关联过程操作)。这里的后续关联过程具体是指Authentication_Request和Authentication_Response、Association_Request和Association_Response这两对握手过程。

本发明实施例中，所述步骤801中“所述分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend”通过图1至图7所提供的方法、装置和系统实现。

实施例三、基于监测得到的时刻值有助于提升QoS优化算法、协作通信算法的性能，有助于提升WLAN的网络吞吐量和频谱资源利用效率。基于该目的本发明实施例还提供一种Wi-Fi监测方法，基于最近一个预设周期所得到的时刻值，对每个AP下一个预设周期的业务流量大小进行调节，当需连接一目的AP进行数据传输时，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明(如图9所示)：

步骤901，分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend；

在该实施例中，以图10所示的网络结构为例，调度器(Scheduler)通过有线网络与AP1和AP2相连。用户STA1位于AP1和AP2无线覆盖的交叉区域。来自于Internet的用户数据流首先通过调度器，然后再经由AP1或AP2，最后发送到STA1。

调度器执行监测端功能，AP1和AP2执行被监测端功能。AP1和AP2周期性地将本地(被监测端)测量得到的时间信息Tbuffer，Tsend，Tack向调度器(监测端)汇报。

则在该步骤901中，M个AP则可以是两个AP，分别为AP1和AP2。

在该实施例中，为了更方便利用ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对当前网络进行判断，还可以利用上述两个时刻值形成两个时间序列，然后利用时间序列去确定后续判断。则该实施例中还可以包括步骤902和步骤903：

步骤902，将所述最近一个预设周期内，所述M个AP中的第一AP从用户终端接收ACK的时刻Tack时间序列进行编号Tack(n)，并统计得到最近一个预设周期内Tack(n)序列元素的数量K；其中，Tack(n)，n＝1，2，3，...，K。

其中，本发明实施例中会周期性的检测各AP的流量情况，所以所述预设周期是根据具体的使用情况确定的。另外，所述第一AP是所述M个AP中的任意一个，并且所述用户终端也可以是所有的AP关联的所有用户终端；也可以是根据具体的监测需要设定对应的规则从AP连接的所有STA中选择特定的几个用户终端作为监测对象。

例如图10所示的网络拓扑，AP1在1000ms的周期内从STA1收到ACK的时刻分别在25ms，150ms，550ms，630ms，共4个ACK时刻。进行编号操作后即为Tack(1)＝25，Tack(2)＝150，Tack(3)＝550，Tack(4)＝630。

步骤903，获取最近一个预设周期内所述第一AP发往所述用户终端的每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend时间序列进行编号Tsend(m)，并统计得到所述最近一个预设周期内Tsend(m)序列元素的数量为L；其中，m＝1，2，3，...，M。

例如图10所示的网络拓扑，AP1在1000ms的周期内向STA1在时刻5ms，100ms，130ms，500ms，600ms进行过5次发送，进行步骤903的编号操作后即为Tsend(1)＝5，Tsend(2)＝100，Tsend(3)＝130，Tsend(4)＝500，Tsend(5)＝600。另外，因为不是每次发送的数据都会收到ACK信息，所以在本发明实施例中，所述Tack序列的数量小于等于Tsend序列的数量，两个序列的元素数量不一定相等。

并且在该实施例中，因为计算的是最近的前一个预设周期的数据，所以所述步骤902和步骤903的具体实现没有先后顺序，也可以同时执行。

步骤904，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节。

在本发明实施例中，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节的具体实现方式包括多种，以下提供两种最优化的实现方式：

方式一：利用所述ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend的差值对每个AP的业务流量大小进行调节，具体实现步骤可以是：

a，对Tsend(m)时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)元素后得到T’send(n)时间序列，其中，T’send(n)序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；

因为不是每次发送的数据都会收到ACK信息，所以在Tsend(m)序列中存在一些无效的元素，所以需要对Tsend(m)中无效的元素进行筛除，具体的实现方式为：

对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)得到T’send(n)包括：

针对所述Tsend时间序列的第L个元素，如果在所述第L个元素之后的一个固定时间长度τ内存在Tack(n)时间记录点，则所述第L个元素保留；反之，则筛除，所述第L个元素为所述Tsend时间序列的末尾元素

上述步骤，以时间序列为例进行说明则是：

如果Tsend时间序列包括L个元素，则从第一个元素Tsend(1)到第L-1个元素Tsend(L-1)中，如果在以第m-1个元素Tsend(m-1)为起点，第m个元素Tsend(m)为终点的时间区间内，存在Tack(n)时间记录点，则Tsend(m-1)元素保留；如果不存在Tack(n)时间记录点，则Tsend(m-1)元素筛除；

针对时间序列的末尾元素Tsend(L)元素，如果在Tsend(L)之后的一个固定时间长度τ(在该实施例三中τ可以设置为50ms)内存在Tack(n)时间记录点，则该Tsend(L)元素保留；反之，则筛除。

根据步骤902和903所示的例子，经过在元素筛除步骤中，Tsend(2)＝100将被筛除，其他4个Tsend元素被保留。元素筛除后，Tsend剩下的元素数量与Tack的元素数量相等，可以都记为T’send(n)，Tack(n)，n＝1，2，3，...，K。

b，获得T’send(n)时间序列中每个序列元素与Tack(n)时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：

β = \frac{1}{K} Σ_{i = 1}^{K} [Tack (i) - T^{'} send (i)]

方式二：利用所述ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend的比值对每个AP的业务流量大小进行调节，具体实现步骤可以是：

获得Tack(n)时间序列元素的数量K与Tsend(m)时间序列元素的数量L的比值α＝K/L，其中，0≤α≤1，其中，以业务流量与所述α成正比的关系调节所述第一AP下一个预设周期内的业务流量。

在具体的应用环境中以内接收端没有收到数据或者是其他的一些情况，则会导致接收不到ACK信息，所以Tack(n)时间序列和Tsend时间序列中序列元素的数据量的比值(即接收到多少个ACK与发送了多少个数据包的比值)体现了数据传输的成功率。所以在该实施例中Tack(n)时间序列和Tsend时间序列中序列元素的数据量最优化的情况是相同，所以α越接近1，则下一个预设周期内的业务流量越大。

通过上述实施例所提供的方法可以为WLAN网络管理器和/或Wi-Fi网卡提供数据发送的几个关键时刻信息，包括：(1)数据放入缓存队列的时刻，(2)数据发送到无线信道的时刻，(3)收到发送数据对应ACK的时刻。

进一步，本发明实施例二在中还基于数据放入缓存队列的时刻和数据发送到无线信道的时刻得到数据发送的延迟信息，并基于所述发送延迟信息的关联AP选择算法，为用户选择网络状态最好的AP。可以实现STA在AP间的负载均衡，克服强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。

另外，本发明利用实测统计得到的时刻信息还有助于提升QoS优化算法、协作通信算法的性能，有助于提升WLAN的网络吞吐量和频谱资源利用效率。

实施例四基于实施例二所提供的方法，针对监测得到的时刻值计算数据发送延迟信息，并基于数据发送延迟的关联AP选择算法可以实现STA在AP间的负载均衡，克服强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。本发明实施例提供一种Wi-Fi监测装置，如图11所示，本发明实施例提供的一种Wi-Fi监测装置，该装置具体包括：

时刻获取单元1101，用于分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于1的整数；

平均发送延迟确定单元1102，用于根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟；

第一判断单元1103，用于判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则；

目的AP确定单元1104，用于从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP，与所述目的AP进行关联。

在本发明实施例中，因为得到了每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，所以能够基于Tbuffer和Tsend想到多种方式确定每个数据包在发送过程中实际的延迟时间。则所述平均发送延迟确定单元具体可以用于采用以下公式分别计算每个AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟：

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

针对上述的平均延迟确定方法，则所述目的AP确定单元1104具体用于将获取到的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟进行比较，根据比较结果确定最小的第一数据包平均发送延迟；所述第一数据包平均发送延迟满足预设的第一判断规则；确定所述第一数据包平均发送延迟对应的AP为目的AP。

进一步，该装置还包括平均发送延迟通知单元1105，该监听单元1105用于将每个AP最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟对应携带在每个AP周期发送的信标帧中，使得用户终端监听周边区域的多个AP中每个AP的信标帧，从监听到的各个信标帧中获取相应AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟。

因为通过信标帧周期性的广播每个AP数据包平均发送延迟或导致数据获取有一定的延迟，所以为了进一步的确定符合条件的目的AP，该装置还包括确认单元1106，该确认单元1106与所述目的AP确定单元1104相连：

所述确认单元1106，用于向所述目的AP发出探测请求帧，开始各项关联操作；接收到目的AP针对所述探测请求帧反馈的探查响应帧后，从所述探查响应帧中获取该目的AP在最近一个预设周期的第二数据包平均发送延迟；将所述第二数据包平均发送延迟与预设阈值进行比较，如果所述第二数据包平均发送延迟小于所述预设阈值，则继续与所述目的AP关联过程的后续操作，完成关联过程；否则，停止与所述目的AP的关联过程。

如图12所示，在该实施例中，需要分别获取数据放入缓存队列的时刻以及数据的实际发送时刻，所以该装置中的所述时刻获取单元1101包括：

缓存时刻获取模块1201，用于监测是否有待发送的数据包被存入Memory中，并在确定存在所述待发送的数据包后，进一步检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的数据包，以及在确定所述待发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述待发送的数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer；

发送时刻获取模块1202，用于监测数据发送队列TX FIFO与发送通道的帧处理模块TX frame parser之间的通道，并在监测到正在发送的数据包为预设监测对象发送的数据包时，记录所述正在发送的数据包的发送时刻Tsend。

本发明所提供的装置监测得到的时刻值有助于提升QoS优化算法、协作通信算法的性能，有助于提升WLAN的网络吞吐量和频谱资源利用效率。基于实施例三的方法和上述目的本发明实施例还提供一种Wi-Fi监测装置，基于最近一个预设周期所得到的时刻值，对每个AP下一个预设周期的业务流量大小进行调节，所述时刻获取单元1101还用于分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack；则该装置还进一步包括：

业务量调节单元1108，用于根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节。

另外，在该实施例中，为了更方便利用ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对当前网络进行判断，还可以利用上述两个时刻值形成两个时间序列，然后利用时间序列去确定后续判断。所以本发明实施例中，该装置还进一步包括：

时序单元1107，用于将所述最近一个预设周期内，所述M个AP中的第一AP从用户终端接收ACK的Tack时间序列进行编号Tack(n)，并统计得到最近一个预设周期内Tack(n)序列元素的数量K；获取最近一个预设周期内第一AP发往所述用户终端的Tsend时间序列进行编号Tsend(m)，其中，并统计得到最近一个预设周期内Tsend(m)序列元素的数量为L；

如图13所示，在本发明实施例中，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节的具体实现方式包括多种，所以本发明实施例提供的装置中所述业务量调节单元1108根据不同的调节方式可以包括：

比值调节模块1301，用于获得所述K与所述L的比值α，其中，0≤α≤1，其中，以业务流量与所述α成正比的关系调节所述第一AP下一个预设周期内的业务流量。

差值调节模块1302，用于对Tsend(m)时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)元素后得到T’send(n)时间序列，其中，T’send(n)序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；获得T’send(n)时间序列中每个序列元素与Tack(n)时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：以业务流量与所述β成反比的关系调节所述第一AP下一个预设周期的业务流量；其中，所述β表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的第一差值平均值，Tack(i)和T’send(i)分别表示K个时间序列元素中第i个时间序列元素的时刻值。

进一步，因为不是每次发送的数据都会收到ACK信息，所以在Tsend(m)序列中存在一些无效的元素，所以需要对Tsend(m)中无效的元素进行筛除，则所述差值调节模块1302对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend(m)得到T’send(n)具体为：

遍历所述Tsend时间序列的第一个元素到第L-1个元素，如果第m个元素在以本身为起点，下一个元素为终点的时间区间内，存在Tack(n)时间记录点，则所述第m个元素保留；如果不存在Tack(n)时间记录点，则筛除所述第m个元素，其中1≤m≤L-1；针对所述Tsend时间序列的第L个元素，如果在所述第L个元素之后的一个固定时间长度τ内存在Tack(n)时间记录点，则所述第L个元素保留；反之，则筛除，所述第L个元素为所述Tsend时间序列的末尾元素。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下的技术效果：

通过上述实施例所提供的方法可以为WLAN网络管理器和/或Wi-Fi网卡提供数据发送的几个关键时刻信息，包括：(1)数据放入缓存队列的时刻，(2)数据发送到无线信道的时刻，(3)收到发送数据对应ACK的时刻。进一步基于数据放入缓存队列的时刻和数据发送到无线信道的时刻得到数据发送的延迟信息，并基于所述发送延迟信息的关联AP选择算法，为用户选择网络状态最好的AP。可以实现STA在AP间的负载均衡，克服强RSSI值AP负载过重，而弱RSSI值AP几乎没有关联STA的不合理状态，进而提升WLAN网络吞吐量。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种无线保真Wi-Fi监测方法，其特征在于，该方法包括：

根据所述N个数据包中每个数据包的Tbuffer和Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述N个数据包中每个数据包的时刻Tbuffer和时刻Tsend确定所述每个AP在所述最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟，包括：

采用以下公式分别计算每个AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟:

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 0}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

其中，η表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟，Tbuffer（i）和Tsend（i）分别表示所述N个数据包中的第i个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer（i）和发送到无线信道的时刻Tsend（i）。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，判断所述M个AP对应的数据包平均发送延迟是否满足预设的第一判断规则，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP包括：

将获取到的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟进行比较，根据比较结果确定最小的第一数据包平均发送延迟；所述第一数据包平均发送延迟满足预设的第一判断规则；

确定所述第一数据包平均发送延迟对应的AP为目的AP。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：

5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，从所述M个AP中确定数据包平均发送延迟满足所述第一判断规则的目的AP之后，进一步还包括：

向所述目的AP发出探测请求帧，开始各项关联操作；

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，检测所述待发送的数据包是否为预设监测对象发送的所述任意一个数据包，包括：

8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节之前，进一步包括：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节包括：

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据ACK反馈时刻Tack与所述每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend对每个AP的业务流量大小进行调节包括：

对Tsend（m）时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend（m）元素后得到T’send（n）时间序列，其中，T’send（n）序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；

获得T’send（n）时间序列中每个序列元素与Tack（n）时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：

β = \frac{1}{K} Σ_{i = 0}^{K} [Tack (i) - T' send (i)]

以业务流量与所述β成反比的关系调节所述第一AP下一个预设周期的业务流量；其中，所述β表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的第一差值平均值，Tack（i）和T’send（i）分别表示K个时间序列元素中第i个时间序列元素的时刻值。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend（m）得到T’send（n）包括：

13.一种无线保真Wi-Fi监测装置，其特征在于，该装置包括：

时刻获取单元，用于分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，所述N个数据包中每个数据包放入缓存队列的时刻Tbuffer和每个数据包发送到无线信道的时刻Tsend，其中，M为大于等于2的整数，N为大于等于1的整数；

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，平均发送延迟确定单元具体用于采用以下公式分别计算每个AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟:

η = \frac{1}{N} Σ_{i = 0}^{N} [Tsend (i) - Tbuffer (i)]

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述目的AP确定单元具体用于将获取到的AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟进行比较，根据比较结果确定最小的第一数据包平均发送延迟；所述第一数据包平均发送延迟满足预设的第一判断规则；确定所述第一数据包平均发送延迟对应的AP为目的AP。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置还包括平均发送延迟通知单元，用于将每个AP最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟对应携带在每个AP周期发送的信标帧中，使得用户终端监听周边区域的多个AP中每个AP的信标帧，从监听到的各个信标帧中获取相应AP在最近一个预设周期内的数据包平均发送延迟。

17.如权利要求13-16任一所述的装置，其特征在于，该装置还包括确认单元，该确认单元与所述目的AP确定单元相连：

确认单元，用于向所述目的AP发出探测请求帧，开始各项关联操作；接收到目的AP针对所述探测请求帧反馈的探查响应帧后，从所述探查响应帧中获取该目的AP在最近一个预设周期的第二数据包平均发送延迟；将所述第二数据包平均发送延迟与预设阈值进行比较，如果所述第二数据包平均发送延迟小于所述预设阈值，则继续与所述目的AP关联过程的后续操作，完成关联过程；否则，停止与所述目的AP的关联过程。

18.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述时刻获取单元包括：

19.如权利要求13-18任一所述的装置，其特征在于，所述时刻获取单元还用于分别获得M个AP中的每个AP在最近一个预设周期内发送N个数据包时，每个数据包发送之后的ACK反馈时刻Tack；则该装置还进一步包括：

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

时序单元，用于将所述最近一个预设周期内，所述M个AP中的第一AP从用户终端接收ACK的Tack时间序列进行编号Tack(n)，并统计得到最近一个预设周期内Tack(n)序列元素的数量K；获取最近一个预设周期内第一AP发往所述用户终端的Tsend时间序列进行编号Tsend(m)，其中，并统计得到最近一个预设周期内Tsend(m)序列元素的数量为L。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述业务量调节单元包括：

比值调节模块，用于获得所述K与所述L的比值α，其中，0≤α≤1，其中，以业务流量与所述α成正比的关系调节所述第一AP下一个预设周期内的业务流量；

差值调节模块，用于对Tsend（m）时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend（m）元素后得到T’send（n）时间序列，其中，T’send（n）序列中序列元素的数量与Tack(n)相等；获得T’send（n）时间序列中每个序列元素与Tack（n）时间序列中对应序列元素之间的第一差值，对第一差值求平均值，采用以下公式分别计算第一AP在最近一个预设周期内的差值平均值β：以业务流量与所述β成反比的关系调节所述第一AP下一个预设周期的业务流量；其中，所述β表示当前作为计算对象的AP在最近一个预设周期内的第一差值平均值，Tack（i）和T’send（i）分别表示K个时间序列元素中第i个时间序列元素的时刻值。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，差值调节模块对Tsend时间序列进行元素筛除，筛除无效的Tsend（m）得到T’send（n）具体为：遍历所述Tsend时间序列的第一个元素到第L-1个元素，如果第m个元素在以本身为起点，下一个元素为终点的时间区间内，存在Tack(n)时间记录点，则所述第m个元素保留；如果不存在Tack(n)时间记录点，则筛除所述第m个元素，其中1≤m≤L-1；针对所述Tsend时间序列的第L个元素，如果在所述第L个元素之后的一个固定时间长度τ内存在Tack(n)时间记录点，则所述第L个元素保留；反之，则筛除，所述第L个元素为所述Tsend时间序列的末尾元素。