CN104780566B - 一种无线路由终端实现流量均衡的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线路由终端实现流量均衡的方法及装置，涉及无线路由终端领域，所述方法包括：接收来自网络侧的数据包，并根据预设的与各个目标终端对应的各个节点，从所接收的数据包中筛选出将要进行流量均衡的待均衡数据包；将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中；按照数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述预设的各个节点的节点队列中选择一个发送节点；所述发送节点按照优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应的目标终端。本发明通过数据包的优先级顺序，选择数据包发送时间最小的节点发送数据包给相应的目标终端，实现各个目标终端在一定程度上获得相同的数据流量。
Description
技术领域
本发明涉及无线路由终端领域，特别涉及在Wi-Fi无线通信中，根据用户的设置，在一定程度上将数据流量均分给所选择的通过Wi-Fi接入到无线路由终端的Wi-Fi设备的方法及装置。
背景技术
随着Wi-Fi无线通信技术的不断进步，以及无线路由产品的不断发展，无线路由产品在人们的生活中越来越普及。在一些公共场合中，如机场、某些餐厅，以及普通家庭中，都可能有Wi-Fi信号的存在，各大运营商也在一定的区域内提供了Wi-Fi的热点，这些Wi-Fi信号都是由无线路由产品产生的，将互联网Internet通过Wi-Fi共享出来，方便人们接入到Internet。
在实际使用中，由于各种原因，使得用户在接入到同一个无线路由设备的时候，不同的用户最终能够获得的流量是不同的。有时候，由于某个用户占用了太多的网络资源，可能会影响其他用户对网络的正常访问，或者在同样的条件下，用户得到的流量不均衡。这些都会影响到无线路由产品的用户体验，降低用户对产品的满意度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线路由终端实现流量均衡的方法及装置，能够解决在实际使用中存在的接入到同一个无线路由设备的目标终端所得数据流量不均衡的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种无线路由终端实现流量均衡的方法，包括：
接收来自网络侧的数据包，并根据预设的与各个目标终端对应的各个节点，从所接收的数据包中筛选出将要进行流量均衡的待均衡数据包；
将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中；
按照数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述预设的各个节点的节点队列中选择一个发送节点；
所述发送节点按照优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应的目标终端。
优选地，对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址；
将解析得到的目标地址与所述预设的与各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对；
若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包。
优选地，对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息；
根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
优选地，通过实时计算所述节点队列中每个节点发送每个数据包的所用时间，得到所述每个节点的数据发送用时总和；
从所述节点队列中选取数据发送用时总和最小的节点，并将其作为当前发送节点。
优选地，所述当前发送节点按照优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断；
若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应的目标终端。
优选地，若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址不一致，还包括：
将所述当前发送节点的目标地址与不同的数据包队列中的数据包的目标地址进行比对；
若存在与所述当前发送节点的目标地址一致的数据包，则重新选择发送节点。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线路由终端实现流量均衡的装置，包括：
筛选模块，用于接收来自网络侧的数据包，并根据预设的与各个目标终端对应的各个节点，从所接收的数据包中筛选出将要进行流量均衡的待均衡数据包；
挂载模块，用于将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中；
选择模块，用于按照数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述预设的各个节点的节点队列中选择一个发送节点；
发送模块，用于所述发送节点按照优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应的目标终端。
优选地，所述筛选模块进一步包括：
解析子模块，用于对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址；
比对子模块，用于将解析得到的目标地址与所述预设的与各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对；
截取子模块，用于若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包。
优选地，所述挂载模块进一步包括：
优先级子模块，用于对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息；
分配子模块，用于根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
优选地，所述发送模块进一步包括：
判断子模块，用于所述当前发送节点按照优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断；
传送子模块，用于若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应的目标终端。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：能够通过选择数据发送用时总和最小的节点发送数据包给相应的目标终端，实现各个目标终端在一定程度上获得相同的数据流量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的装置结构图；
图3是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的应用场景图；
图4是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的模块示意图；
图5是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的流量均衡算法流程图；
图6是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的数据包筛选模块功能流程图；
图7是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的数据包发送模块和节点选择模块的功能流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的方法流程图，如图1所示，步骤如下：
步骤S1：接收来自网络侧的数据包，并根据预设的与各个目标终端对应的各个节点，从所接收的数据包中筛选出将要进行流量均衡的待均衡数据包。
步骤S1中，对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址；
将解析得到的目标地址与所述预设的与各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对；
若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包；
其中，若所接收的数据包类型属于管理帧类型，则不截取所接收的数据包。
步骤S2：将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中。
步骤S2中，对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息；
根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
步骤S3：按照数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述预设的各个节点的节点队列中选择一个发送节点；
步骤S3中，通过实时计算所述节点队列中每个节点所发送的数据包的所用时间，得到所述每个节点的数据发送用时总和；
从所述节点队列中选取数据发送用时总和最小的节点，并将其作为当前发送节点。
步骤S4：所述发送节点按照优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应的目标终端。
步骤S4中，所述当前发送节点按照优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断；
若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应的目标终端。
进一步地，若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址不一致，还包括：
将所述当前发送节点的目标地址与不同的数据包队列中的数据包的目标地址进行比对；
若存在与所述当前发送节点的目标地址一致的数据包，则重新选择发送节点。
图2是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的装置结构图，如图2所示，包括：筛选模块、挂载模块、选择模块和发送模块。
所述筛选模块用于接收来自网络侧的数据包，并根据预设的与各个目标终端对应的各个节点，从所接收的数据包中筛选出将要进行流量均衡的待均衡数据包。其中，所述筛选模块的解析子模块用于对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址。所述筛选模块的比对子模块用于将解析得到的目标地址与所述预设的与各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对。所述筛选模块的截取子模块用于若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包。
所述挂载模块用于将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中。其中，所述挂载模块的优先级子模块用于对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息。所述挂载模块的分配子模块用于根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
所述选择模块用于按照数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述预设的各个节点的节点队列中选择一个发送节点。
所述发送模块用于所述发送节点按照优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应的目标终端。其中，所述发送模块的判断子模块用于所述当前发送节点按照优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断。所述发送模块的传送子模块用于若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应的目标终端。
图3是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的应用场景图，如图3所示，所针对的场景为，多个具有Wi-Fi功能的设备通过Wi-Fi连接到同一无线路由终端上，使得通过Wi-Fi接入到这个无线路由终端的多个具有Wi-Fi功能的设备能够在一定程度上从该无线路由设备上获得相同的数据流量，并且根据提供的选择项，让用户可以选择性地加入某些接入的设备，实现均衡数据流量的功能。具体为，对无线接入点（AP：Access Point）发送的数据包进行控制，使得在一段时间内，AP向每个用户设备（STA：Station）发送数据包的时间总和基本相同。
图4是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的模块示意图，如图4所示，包括：Web网页用户界面（UI：User Interface）模块、Web Server模块和驱动模块。
Web UI模块主要提供三个功能：显示接入到AP的STA的列表；提供打开和关闭流量均衡的选项；在STA列表的每一行提供选项，使得对其中的某些STA进行标记，将标记的STA加入到流量均衡中。具体操作为用户在Web UI模块上进行流量均衡的设置。
Web Server模块主要负责用户设置的生效。用户进行了流量均衡和STA的设置，在Web UI模块上按下相关的应用按钮之后，Web Server模块将获取到的用户设置，然后通过驱动模块提供的接口将用户的设置传递到驱动模块。
驱动模块根据流量均衡的算法进行流量的均衡。驱动模块根据传递过来的信息启用流量均衡算法，并根据传递过来的节点信息仅对用户所选择的节点的数据流量进行均衡。
图5是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的流量均衡算法流程图，如图5所示，流量均衡算法的实现流程中主要包括以下模块：流量统计模块、数据包筛选模块、数据包发送模块、发送时间计算模块、发送触发模块和节点选择模块。具体流程如下：
步骤S501：数据包筛选模块对数据包进行筛选，将符合条件的数据包挂载到对应的队列上。
步骤S502：对网络层下发下来的到各个节点的数据包数量和大小进行统计。
步骤S503：发送触发模块触发数据包发送，按照队列优先级进行处理。
步骤S504：节点选择模块选择符合条件的节点，从队列中摘下一个属于所选节点的数据包发送，完成一次数据包发送过程计算该数据包的发送时间。若所选节点在所有队列都无数据包，则节点空转一次，该队列发送过程减少一次，重新开始一次发送过程；若所选节点在本队列中无数据包，而其他队列有，则直接重新开始一次发送过程。
步骤S505：发送时间计算模块计算该数据包的发送时间，并根据数据包所属节点的流量统计对发送时间进行修正，然后更新到节点的发送时间总和里。
步骤S506：更新数据包所属节点的发送流量统计结果。重新开始一次发送过程。
其中，流量统计模块对各个节点的最近一段时间的数据流量进行统计，包括从网络层到驱动层的各个节点的数据流量和实际上从驱动到各个STA的数据流量。流量统计模块由定时器触发，定时计算一段时间内的数据流量。其中，对各个节点的网络层数据流量的统计是在数据包筛选模块中进行的。对驱动到各个STA的数据流量的统计是在数据包发送模块中进行的，每发送一个数据包即对节点的相应参数进行更新。
具体实现为：每个节点有四个属性值，rcvpkts（网络侧过来的数据包的数量）、rcvpktstotalsize（网络侧过来的数据包的大小总和）、sndpkts（发出的数据包的数量）、sndpktstotalsize（发出的数据包的大小总和）。首先，当网络侧发送过来一个数据包，判断其所归属的节点，然后这个节点的rcvpkts加1，并且将这个数据包的长度加到该节点的rcvpktstotalsize。类似的，发送某个节点的一个数据包，则该节点的sndpkts加1，数据包长度加到该节点的sndpktstotalsize。
其中，流量统计模块总共保存当前时刻前十秒钟的数据，即保存了十组数据，每秒钟触发一次，将保存的数据依次前移一个位置，然后将当前的统计数据赋值到最后一组数据。找到当前统计结果中，网络侧过来的包数最多的节点，计算其他各节点与包数最多节点的比例sc1，同时计算各个节点发包数与前面找到的包数最多节点的比例sc2，最终每个节点的比例值为sc=sc1*0.55+sc2*0.5。此外，对于计算出的比例小于0.05的节点，设置其比例为0.05，大于1的节点，则设置其比例为1。
数据包筛选模块首先对数据包进行筛选，仅仅将属于用户所选择的节点的数据包加入到算法中，而其他的数据包，如管理、广播包则不属于算法处理的范围，属于用户未选择的节点的数据包也不在算法处理范围。数据包筛选模块的另外一个工作是，根据数据包的业务类型，将数据包挂载到相应的队列中。
图6是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的数据包筛选模块功能流程图，如图6所示，首先在接收到上层下发的数据包之后，提取其相关属性，若是该数据包是管理包，或者是广播包、多播包的话，则需要按照原有的流程直接发送该数据包。对于属于用户未选择的节点的数据包，则也会排除在算法之外，按照原有的流程来直接发送。其次，提取用户选择的节点数据包的服务质量（QoS：Quality of Service）信息，根据其类型将数据包挂载到相应的队列中，按照QoS优先级共分为四个队列，数据包发送模块将会按照该四个队列的优先级顺序进行处理。分别为尽力服务（BE：Best Effort）队列、背景（BK：Background）队列、视频（VI：Video）队列和音频（VO：Voice）队列。
数据包发送模块首先是按照队列的优先级来发送队列中的数据包，其次是每次按照一定的规则从队列中选择一个数据包来发送。发送数据包模块被触发一次，每个报文队列将会进行固定次数的发送过程。
图7是本发明实施例提供的无线路由终端实现流量均衡的数据包发送模块和节点选择模块的功能流程图，如图7所示，每个节点有一个表示这个节点发包时间的总和的属性值totalsendtime，每发送一次数据包，发送时间计算模块会计算发包的时间，将这个发送时间加到数据包所属节点的发包时间上。数据包发送模块首先按照QoS的优先级顺序来处理四个队列上的数据包。数据包的选择规则是，选择累计发送时间最短的节点的包来发送。一次发送的过程为，按照这个规则在节点队列中选择一个符合条件的节点，然后从数据包队列中选择一个属于这个节点的数据包，然后发送出去；若是该节点在所有队列中都没有数据包，则该节点空转一次；若是该节点有数据包在队列中，但是在正在处理的队列中没有数据包，则需要重新选择一次节点。
节点选择模块主要为数据包发送模块服务，从节点队列中选择一个符合条件的节点。具体实现为：根据用户的选择，将被选择的节点加入到节点队列中，每次按照累计发送时间最小的规则从这个节点队列中选择一个节点，更新节点的相关参数。对于所选择的节点，如果所有队列上没有属于这个节点的数据包，则该节点会空转一次，节点的属性值空转次数加一，如果每次选择节点的时候，该节点发送时间总和都最小的话，将会一直选择该节点，直到该节点的空转次数达到设置的最大空转次数，才会选择其他节点。这种情况就是该节点一直没有从网络侧来的数据包，一旦从网络侧发送过来一个属于这个节点的数据包，则该节点的空转次数将会被清零。
发送时间计算模块，每发送一个数据包，根据数据包长度、发送所用速率等计算该数据包的发送时间，并根据数据包所属节点的流量统计结果对时间进行修正，然后将修正后的发送时间加到节点的累计发送时间中。
具体实现为：AP和STA建立连接之后，他们之间会根据无线模式以及无线环境动态调整二者之间的通信速率，AP向STA发送数据包将会使用二者协商好的速率进行发送，发送时间计算模块将会根据数据包的长度以及所用速率计算一个发送时间，另外再加上发包过程的确认字符（ACK：Acknowledgement），以及其他一些时间，组成了节点发送一个数据包的时间t，这个发包时间的计算是根据协议进行的。然后根据流量统计结果中的每个节点数据包数量比例对发包时间进行修正，修正的方法是，用计算出来的时间比上前面所计算的各个节点的数据包比例sc，即t=t/sc。
发送触发模块，在数据包筛选模块的最后部分，当有一个数据包进入队列的时候，即会触发一次数据包的发送。此外，设置一个定时器，当上一次发送数据包完成之后，发现队列中还有数据包，则启用定时器，用定时器来触发一次数据包的发送。
综上所述，本发明具有以下技术效果：通过数据包的优先级顺序，选择数据包发送时间最小的节点发送数据包给相应的目标终端，实现各个目标终端在一定程度上获得相同的数据流量。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无线路由终端实现均衡流量的方法，其特征在于，所述方法包括：
在无线路由终端中标记将要进行流量均衡的各个目标终端对应的各个节点；
接收来自网络侧的数据包，并从所接收的数据包中筛选出所述各个目标终端的数据包作为待均衡数据包；
将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中；
按照所述各个节点的数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述各个节点的节点队列中选择一个数据发送用时总和最小的节点作为发送节点；
所述发送节点按照数据包队列的优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应于所述发送节点的目标终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从所接收的数据包中筛选出所述各个目标终端的数据包作为待均衡数据包的步骤包括：
对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址；
将解析得到的目标地址与标记的各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对；
若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中的步骤包括：
对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息；
根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照所述各个节点的数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述各个节点的节点队列中选择一个数据发送用时总和最小的节点作为发送节点的步骤包括：
通过实时计算所述节点队列中每个节点发送每个数据包的所用时间，得到所述每个节点的数据发送用时总和；
从所述节点队列中选取数据发送用时总和最小的节点，并将其作为当前发送节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的所述发送节点按照数据包队列的优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应于所述发送节点的目标终端的步骤包括：
所述当前发送节点按照数据包队列的优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断；
若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应于所述发送节点的目标终端。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述数据包的目标地址与所述当前发送节点的目标地址不一致，还包括：
将所述当前发送节点的目标地址与不同的数据包队列中的数据包的目标地址进行比对；
若存在与所述当前发送节点的目标地址不一致的数据包，则重新选择发送节点。
7.一种无线路由终端实现均衡流量的装置，其特征在于，所述装置包括：
筛选模块，用于在无线路由终端中标记将要进行流量均衡的各个目标终端对应的各个节点，接收来自网络侧的数据包，并从所接收的数据包中筛选出所述各个目标终端对应的数据包作为待均衡数据包；
挂载模块，用于将所有待均衡数据包分配到与其优先级对应的数据包队列中；
选择模块，用于按照所述各个节点的数据发送用时总和从小到大的顺序，从包括所述各个节点的节点队列中选择一个数据发送用时总和最小的节点作为发送节点；
发送模块，用于所述发送节点按照数据包队列的优先级大小，依次从不同的数据包队列中选取所属的数据包，并将其发送给对应于所述发送节点的目标终端。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述筛选模块进一步包括：
解析子模块，用于对所接收的数据包进行解析，得到所接收的数据包中将其发送给对应的目标终端的目标地址；
比对子模块，用于将解析得到的目标地址与标记的各个目标终端对应的各个节点中存储的各个目标终端的目标地址进行比对；
截取子模块，用于若所述目标地址一致，则截取所接收的数据包，并将其作为将要进行流量均衡的待均衡数据包。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述挂载模块进一步包括：
优先级子模块，用于对所述所有待均衡数据包进行解析，得到所述所有待均衡数据包的优先级信息；
分配子模块，用于根据所述优先级信息，将所述所有待均衡数据包发送到与所述优先级信息对应的数据包队列中。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送模块进一步包括：
判断子模块，用于所述发送节点按照数据包队列的优先级从大到小的顺序依次对不同的数据包队列中的数据包进行判断；
传送子模块，用于若所述数据包的目标地址与所述发送节点的目标地址一致，则将所述数据包发送给对应于所述发送节点的目标终端。
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