CN106385691A - 一种无线网络接入导航系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线网络接入导航系统及方法，用于将无线终端透过双频无线接入设备连接至第一频谱网络或第二频谱网络，主要是透过探测模块探测待接入之无线终端信息、该无线接入设备端信息，将探测结果发送给信息统计模块；后者对该探测模块所获取的信息进行统计分析，以产生统计信息输出，其中，该统计信息包括无线信道占用统计信息、用户数统计信息、第一、第二频谱网络接收信号强度统计信息以及流量统计信息；处理模块根据该统计信息进行计算处理产生将待接入的无线终端设备关联至第一频谱网络或第二频谱网络的关联信息；以及关联模块根据处理模块输出的关联信息执行关联动作以将将待接入的无线终端关联至第一频谱网络或第二频谱网络。

Description

一种无线网络接入导航系统及方法
技术领域
本发明涉及技术领域无线网络接入技术，特别是涉及一种双频无线网络接入导航技术。
背景技术
无线路由器也像其他无线产品一样属于射频(RF)系统，需要工作在一定的频率范围之内，才能够与其他设备相互通讯，我们把这个频率范围叫做无线路由器的工作频段。但不同的产品由于采用不同的网络标准，故采用的工作频段也不太一样，无线路由器工作的频段一般分为2.4GHz和5.0GHz两个频段。2.4GHz是早期无线路由器普遍采用的频段，一直延续到现在；现在5GHz也开始得到广泛应用，与2.4GHz相结合就组成了双频无线路由器。
现有很多无线终端，例如空调、微波炉、无线鼠标、无线音箱、蓝牙、无线电话等都只能工作在2.4GHz频段，同时，很多可以双频工作的无线终端习惯工作在2.4GHz，这就造成2.4G信道资源紧张，而5G信道空闲造成资源浪费。为使双频路由器现有的无线路由器2.4GHz和5.0GHz两个频段上负载均衡，现有技术在无线双频路由器中增加频谱导航通功能，频谱导航功能由两个子功能组成，一个是导航功能，一个是均衡功能。导航功能就是负责将无线终端STA(亦即无线客户端)导向5G的射频，均衡功能就是让作为AP的无线路由器的2.4G和5G射频上关联的STA数量保持平衡，实现负载均衡。也就是说，用户可以单独使用导航功能，也可以同时使用导航与均衡功能，根据用户需求而定。
频谱导航是通过概率，有选择的丢弃无线客户端发送过来的探测报文和关联请求报文来实现的。丢弃报文会干扰无线客户端的接入，使得接入时间变长，因此开启频谱导航会在一定程度上影响用户体验。但用户体验是WLAN的最基本要求，频谱导航作为WLAN的附加功能，不应该出现用户体验明显变差的情况。
因此，有必要提出一种新的无线网络接入导航技术，引导双频无线终端关联到信道空闲的5GHz的射频上，使无线接入5GHz和2.4GHz上关联用户数达到均衡，从而提高整网性能，避免用户体验变差之弊端，实已成为目前业界亟待克服之难题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺失，本发明之目的在于提出一种无线网络接入导航系统及方法，以使双频无线接入设备负载均衡，且不影响无线终端用户体验。
为达上述及其他目的，本发明提出一种无线网络接入导航系统，用于将无线终端透过双频无线接入设备连接至第一频谱网络或第二频谱网络，该系统包括：探测模块，用于探测待接入之无线终端信息、该无线接入设备端信息，其中，该无线终端信息包括第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度，该无线接入设备端的信息包括无线信道占用信息、用户信息、流量信息，并将探测结果发送给信息统计模块；信息统计模块，用于对该探测模块所获取的信息进行统计分析，以产生统计信息输出，其中，该统计信息包括无线信道占用统计信息、用户数统计信息、第一、第二频谱网络接收信号强度统计信息以及流量统计信息；处理模块，用于根据该信息统计模块输出的统计信息进行计算处理以产生将待接入的无线终端设备关联至第一频谱网络或第二频谱网络的关联信息输出；以及关联模块，用于根据处理模块输出的关联信息执行关联动作以将将待接入的无线终端关联至第一频谱网络或第二频谱网络。
较佳地，该处理模块根据统计信息中的用户数量统计信息，判断第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量是否达到最大值，若是则产生的关联信息令该关联模块禁止关联操作，若第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量均为达到最大值，则进一步比较该第一频谱网络接收信号强度与第二频谱网络接收信号强度以产生关联信息供该关联模块操作，而该处理模块判断出该第一、第二频谱网络用户数量中之一者达到最大值，则产生关联信息令该关联模块将待接入的无线终端关联至用户数量未达最大值的频谱网络。
较佳地，在该第一、第二频谱网络数量均未达到最大值时，该处理模块比较该第一频谱网络接收信号强度是否大于第二频谱网络接收信号强度，根据统计信息中的无线信道占用统计信息计算第一频谱网络信道占用系数，以及根据该统计信息中的流量统计信息计数第一频谱网络流量与第二频谱网络流量比以获得流量系数，在该第一频谱网络接收信号强度不大于第二频谱网络接收信号强度、信道占用系数小于设定值且流量系数大于设定值时令该关联模块将待接入的无线终端关联至第二频谱网络，否则令该关联模块将待接入的无线终端关联至第一频谱网络。
较佳地，该第一频谱网络即第二频谱网络分别为2.4G网络及5G网络。。
较佳地，该双频无线接入设备为双频无线路由器。该第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度的范围为-15dbm～80dbm。
于本发明之其他实施例中，该系统还包括监控模块，用于定期监控双频无线接入设备端的信息变化情况，并将其提供给信息统计模块进行无线接入设备端的信息更新。
本发明还提出一种利用本发明之系统进行无线网络接入导航方法，该方法包括：步骤S1：探测待接入的无线终端信息，该无线接入设备端信息，其中，该无线终端信息包括第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度，该无线接入设备端的信息包括无线信道占用信息、用户信息、流量信息；步骤S2：根据步骤S1所探测的进行统计分析以产生统计信息，其中，该统计信息包括无线信道占用统计信息、用户数统计信息、第一、第二频谱网络接收信号强度统计信息以及流量统计信息；步骤S3:根据步骤S2统计的用户数统计信息，判断第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量是否达到最大值，若是则禁止该待接入无线终端接入第一、第二频谱网络，若二者均小于最大值则进行下一步骤S4，否则接入用户数量未达到最大值的网络；步骤S4：比较第一频谱网络接收信号强度是否大于该第二频谱网络接收信号强度，若是则将待接入无线终端关联至第一频谱网络，否则进行下一步骤S5：步骤S5：根据统计信息中的无线信道占用统计信息计算第一频谱网络信道占用系数，并判断该信道占用系数是否大于等于设定值，若是则进行步骤S6，否则将待接入无线终端关联至第一频谱网络；步骤S6：根据该统计信息中的流量统计信息计数第一频谱网络流量与第二频谱网络流量比以获得流量系数，判断该流量系数是否大于等于设定值，若是则将待接入无线终端关联至第二频谱网络，否则关联至第一频谱网络。
与现有技术相比，本发明预先选择两个频谱网络上用户数判断关联方式，在两个频谱网络上的用户数量均小于最大值的情况下，预先选择两个频谱网络上的接收信号强度强的射频进行尝试连接(2.4G或5G)，再根据双频无线接入设备的资源占用情况(信道占用信息，流量信息等)，判断关联到较优的射频信号上进行连接和访问网络，从而达到双频无线接入设备负载均衡和提高用户体验的双重效果。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种无线网络接入导航系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明之无线网络接入导航系统第一实施例的基本架构图；
图2是本发明之无线网络接入导航方法流程图；以及
图3是本发明之无线网络接入导航系统第二实施例的基本架构图。
附图标号说明：
100.探测模块，200.信息统计模块，300.处理模块，400.关联模块，500.监控模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明之无线接入导航方案主要是将带接入的无线终端透过双频无线接入设备关联至第一频谱网络或第二频谱网络，为简单明了说明本发明以下仅以双频无线路由器为无线接入设备，第一、第二频谱网络分别为2.4G网络及5G网络为例描述本发明，但并非以此限制本发明之应用范围。
图1所示者为本发明之无线网络接入导航系统第一实施例之基本框架图，如图所示，本实施例之无线网络接入导航系统包括探测模块100、信息统计模块200、处理模块300以及关联模块400，该些模块均位于双频无线路由器1端。透过本实施例可将待接入的无线终端2透过双频无线路由器接入2.4G网络(第一频谱网络)或5G网络(第二频谱网络)。以下即对本实施例的各组成部分进行详细说明。
探测模块100，用于探测上述无线终端2的信息，所探测信息包括2.4G网络接收信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)，以及5G网络接收信号强度RSSI，以及是否支持5G等信息。探测模块100还用于探测双频无线路由器1端信息，所探测信息包括无线信道占用信息(包含2.4G所处信道及5G所处信道占用信息)、用户信息(包括双频无线路由器上2.4网络上的用户数量信息及5网络上的用户数量信息)、流量信息(包括经由无线路由器访问网络Internet占用的流量带宽)，探测模块100将所探测的无线终端信息及路由器端信息发给信息统计模块200以供其进行数据统计分析。
信息统计模块200根据探测模块所探测的信息进行如下数据分析统计：
1、无线信道占用信息统计：若无线路由器的2.4G处于信道6，则探测统计周围处于6信道的个数以及信道使用信息，保证无线路由器处于最优的信道上，定义占用相同信道个数为n，相邻信道个数为na，两边扩展干扰信道个数为nb，由于5G频段各个信道无干扰，所以此处主要说明以2.4G信道占用为主。
2、用户数统计：分别记录无线路由器上2.4G和5G当前用户数信息，如2.4G用户数量定义X，5G能接入的用户数量定义为Y。
3、流量统计：经过无线路由器访问internet占用的流量带宽，2.4G定义为Tx，5G定义为Ty，占用总流量带宽为T＝Tx+Ty；由于同等信号强度模式下5G流量较2.4G高，产生了2.4G和5G流量比例Tn＝Tx/Ty。
4、无线终端RSSI信息：2.4G网络RSSI定义为R2.4，5G网络RSSI定义为R5，并定义R2.4＝A，R5＝B。R2.4与R5的取值范围为-15dbm～80dbm。
信息统计模块200进行上述数据分析统计后形成统计信息发送给处理模块进行后续处理。
处理模块300根据上述统计信息进行如下处理：
首先根据用户数进行关联：如果无线路由器1的最大用户数为128个，2.4G可连接64个，5G可连接64个，2.4G最大用户数为Xmax，5G能接入的最大用户数Ymax。例如，如果双频无线路由器1的天线为1*1时，无线最大连接速率为150Mbps，实际吞吐量可为150/2＝75Mbps，如果按照每个用户保证3Mbps的流量时，可接入15个用户；如果双频无线路由器1的天线为2*2时，无线最大连接速率为300Mbps，实际吞吐量可为300/2＝150Mbps，如果按照每个用户保证3Mbps的流量时，可接入50个用户；如果双频无线路由器1的天线为3*3时，无线最大连接速率为450Mbps，实际吞吐量可为450/2＝225Mbps，如果按照每个用户保证3Mbps的流量时，可接入75个用户。
处理模块300在进行用户数量处理时，根据上述统计信息中的2.4G、5G用户数X、Y进行，当处理模块300判断用户数量X、Y均已经超出其对应的最大值Xmax、Ymax时，即产生关联信息禁止关联模块400进行关联操作，即拒绝无线终端2接入2.4G网络及5G网络。而当处理模块判断用户数量X、Y其中之一者已经超出其最大值时，则产生关联信息令关联模块400将无线终端关联至用户数未达最大值的网络。以及当判断模块判断用户数量X、Y均未达到其对应的最大值Xmax、Ymax时，则根据上述统计信息中的无线信道占用信息统计、流量统计、无线终端RSSI信息统计进行处理以确定无线终端2接入2.4G网络或5G网络，以下则进一步详细介绍在用户数量X、Y均未达到其对应的最大值Xmax、Ymax情形下，处理模块400的运作原理。
处理模块400首先比较R2.4和R5：当R2.4>R5时，无线终端尝试连接时，关联到2.4G；当R2.4＝<R5时，无线终端尝试连接时，关联到5G；当R5＝0时，无线终端仅仅只能关联到2.4G。
其次，处理模块400根据上述无线信道占用信息计数2.4G信道占用系数Sr，Sr＝n+1/2*na+1/4*nb，一般当Sr＝1时，干扰较小Sr不超过4，4个干扰为相当严重的信道占用情况。处理模块还计数2.4G与5G流量比以获得流量系数Tn＝Tx/Ty。当Tn>＝1/2时，无线终端连接到5G网络，而当0<Tn<1/2时，Sr<4时，无线终端连接到2.4G网络，Sr>4时，无线终端连接切换到5G网络。
最终处理模块400根据其内在处理原理形成关联信息发送给关联模块以便其执行关联作业将无线终端2关联至2.4G或5G网络。
透过本发明第一实施例所揭示的系统执行本发明之无线网络接入导航方法如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：探测无线终端2的信息，包括上述无线终端2的R2.4及R5信息，探测双频无线路由器1端的信息，包括上述无线信道占用信息(包含2.4G所处信道及5G所处信道占用信息)、用户信息(包括双频无线路由器上2.4网络上的用户数量信息及5网络上的用户数量信息)及流量信息等，接着进行步骤S2。
步骤S2：根据步骤S1所探测的无线终端2的信息及无线路由器1端的信息进行统计分析以获取上述无线信道占用统计信息、用户数量统计信息、流量统计信息以及无线终端RSSI统计信息，并根据统计分析产生统计信息，接着进行步骤S3。
步骤S3：根据步骤S2统计的用户数量统计信息，判断2.4G网络和5G网络上的用户数量X、Y是否分别达到2.4G网络和5G网络上的用户数量最大值Xmax、Ymax，若是则禁止无线终端2关联至2.4G网络和5G网络(步骤S7)；若是2.4G网络和5G网络上的用户数量X、Y是否分别小于2.4G网络和5G网络上的用户数量最大值Xmax、Ymax，则进行下一步骤S4；若X、Y中有一个达到其最大值，另一个未达到最大值，则将无线终端2关联至用户数量未达最大值的网络(2.4G或5G)。
步骤S4：比较R2.4与R5，若R5＝0，令无线终端2直接关联至2.4G网络(步骤S8)，若R当R2.4>R5时，无线终端尝试连接时，关联到2.4G网络(步骤S8)；当R2.4＝<R5时，无线终端尝试连接时，关联到5G网络(步骤S9)，接着进行步骤S5。
步骤S5：根据统计信息中的无线信道占用统计信息计数2.4G信道占用系数Sr，若Sr大于等于设定值(例如4)，则进入下一步骤S6，否则无线终端尝试连接时将其关联至2.4G网络。
步骤S6：根据上述统计信息中的流量统计信息计数2.4G网络流量与5G网络流量比以获得流量系数Tn，Tn＝Tx/Ty，并判断Tn是否大于等于设定值例如1/2，若是则令无线终端2在尝试连接时，关联到5G网络，若否(0<Tn<1/2)，则令无线终端2在尝试连接时，关联到2.4G网络。
图3所示者为本发明之无线网络接入导航系统第二实施例，本实施例与图1所示实施例不同之处在于，本实施例是在图1所示实施例基础上增加了监控模块500。监控模块500用于定期监控无线路由器1的上述信息变化情况(无线信道占用信息、流量、用户数等信息变化情况)，并将该信息变化情况提供给信息统计模块200进行无线路由器信息更新，并利用更新后的信息进行统计分析以便处理模块根据新的统计信息进行处理以使得其输出的关联信息能够实现定期动态更新，以实现无线终端无线接入最优化。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种无线网络接入导航系统，用于将无线终端透过双频无线接入设备连接至第一频谱网络或第二频谱网络，其特征在于，包括：
探测模块，用于探测待接入之无线终端信息、该无线接入设备端信息，其中，该无线终端信息包括第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度，该无线接入设备端的信息包括无线信道占用信息、用户信息、流量信息，并将探测结果发送给信息统计模块；
信息统计模块；用于对该探测模块所获取的信息进行统计分析，以产生统计信息输出，其中，该统计信息包括无线信道占用统计信息、用户数统计信息、第一、第二频谱网络接收信号强度统计信息以及流量统计信息；
处理模块，用于根据该信息统计模块输出的统计信息进行计算处理以产生将待接入的无线终端设备关联至第一频谱网络或第二频谱网络的关联信息输出；以及
关联模块，用于根据处理模块输出的关联信息执行关联动作以将将待接入的无线终端关联至第一频谱网络或第二频谱网络。
2.如权利要求1所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该处理模块根据统计信息中的用户数量统计信息，判断第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量是否达到最大值，若是则产生的关联信息令该关联模块禁止关联操作，若第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量均为达到最大值，则进一步比较该第一频谱网络接收信号强度与第二频谱网络接收信号强度以产生关联信息供该关联模块操作，而该处理模块判断出该第一、第二频谱网络用户数量中之一者达到最大值，则产生关联信息令该关联模块将待接入的无线终端关联至用户数量未达最大值的频谱网络。
3.如权利要求2所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：在该第一、第二频谱网络数量均未达到最大值时，该处理模块比较该第一频谱网络接收信号强度是否大于第二频谱网络接收信号强度，根据统计信息中的无线信道占用统计信息计算第一频谱网络信道占用系数，以及根据该统计信息中的流量统计信息计数第一频谱网络流量与第二频谱网络流量比以获得流量系数，在该第一频谱网络接收信号强度不大于第二频谱网络接收信号强度、信道占用系数小于设定值且流量系数大于设定值时令该关联模块将待接入的无线终端关联至第二频谱网络，否则令该关联模块将待接入的无线终端关联至第一频谱网络。
4.如权利要求1所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：还包括监控模块，用于定期监控双频无线接入设备端的信息变化情况，并将其提供给信息统计模块进行无线接入设备端的信息更新。
5.如权利要求1所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该第一频谱网络即第二频谱网络分别为2.4G网络及5G网络。
6.如权利要求1所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该双频无线接入设备为双频无线路由器。
7.如权利要求1所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度的范围为-15dbm～80dbm。
8.一种无线网络接入导航方法，用于将无线终端透过双频无线接入设备连接至第一频谱网络或第二频谱网络，其特征在于包括：
步骤S1：探测待接入的无线终端信息，该无线接入设备端信息，其中，该无线终端信息包括第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度，该无线接入设备端的信息包括无线信道占用信息、用户信息、流量信息；
步骤S2：根据步骤S1所探测的进行统计分析以产生统计信息，其中，该统计信息包括无线信道占用统计信息、用户数统计信息、第一、第二频谱网络接收信号强度统计信息以及流量统计信息；
步骤S3:根据步骤S2统计的用户数统计信息，判断第一频谱网络用户数量、第二频谱网络用户数量是否达到最大值，若是则禁止该待接入无线终端接入第一、第二频谱网络，若二者均小于最大值则进行下一步骤S4，否则接入用户数量未达到最大值的网络；
步骤S4：比较第一频谱网络接收信号强度是否大于该第二频谱网络接收信号强度，若是则将待接入无线终端关联至第一频谱网络，否则进行下一步骤S5：
步骤S5：根据统计信息中的无线信道占用统计信息计算第一频谱网络信道占用系数，并判断该信道占用系数是否大于等于设定值，若是则进行步骤S6，否则将待接入无线终端关联至第一频谱网络；以及
步骤S6：根据该统计信息中的流量统计信息计数第一频谱网络流量与第二频谱网络流量比以获得流量系数，判断该流量系数是否大于等于设定值，若是则将待接入无线终端关联至第二频谱网络，否则关联至第一频谱网络。
9.如权利要求8所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该第一频谱网络即第二频谱网络分别为2.4G网络及5G网络。
10.如权利要求8所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该双频无线接入设备为双频无线路由器。
11.如权利要求8所述的无线网络接入导航系统，其特征在于：该第一频谱网络接收信号强度及第二频谱网络接收信号强度的范围为-15dbm～80dbm。
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