CN106792762A - 一种无线桥接方法及无线桥接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无线桥接方法及无线桥接系统。本发明方法包括：1)扩展AP模块获取一定范围内支持自动桥接服务的候选AP,并形成第一候选列表，第一候选列表中包括各个候选AP对应的信号强度、信道利用率和负载率；2)扩展AP模块解析第一候选列表，并将第一候选列表中信号强度低于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表。当确认候选AP开启WDS桥接功能后，扩展AP获取若干候选AP的负载信息，然后根据候选AP的负载信息选择负载最小的候选AP作为WDS桥接目标。通过单播探测请求帧请求候选AP的配置信息，根据这些配置信息完成扩展AP和候选AP之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选AP的目的，优化了整个网络的部署。

Description

一种无线桥接方法及无线桥接系统
技术领域
本发明涉及移动无线桥接自动扩展技术领域，具体为一种无线桥接方法及无线桥接系统。
背景技术
在大型网络拓扑中，需要解决某些区域信号覆盖不到的部署难题。在面积较大的园区或办公环境，由于结构不同、障碍物多，无线网络的信号衰减很大，导致信号覆盖不够全面，尤其是部分区域的无线信号强度弱，无线速率低，甚至存在无线盲点的情况，无法满足用户对无线网络的使用体验要求。
因此，在大多数情况下，会使用有线连接固定的网络，但是有线网络存在以下问题，一方面可能无法满足用户的需求，另一方面使用有线固定网络的成本太大。在大型的园区工厂区中，建筑物之间的距离比较远，往往超过100米，需要通过铺设光缆来进行连接，特别是对于已经建成的园区或厂区来说，道路开挖或铺设光缆都是件即昂贵又费力的事情。有些需要进行临时网络传输的场所，对网络直播等大型的户外活动来说，由于临时性的地方，且不是固定的，若在直播现场通过有线部署网络，不仅在布线和维护上很困难，而且对网络管理会带来大量的麻烦给现场网络管理。
在无线网络扩展中，无线分布式系统(WDS：Wireless Distribution System)起着很重要的作用，它不必使用任何有线连接，通过无线进行桥接(中继)，连接两个独立的局域网段，从而覆盖更广更大的范围。网络管理员在部署无线网络的WDS功能时，往往需要手动配置候选无线访问接入点(AP：WirelessAccessPoint)的信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址等信息，这不仅不利于无线网络的快速部署和扩展，而且手动选择无法根据AP的负载情况，做出最优的部署。
专利CN105163322A(公布号)提出了一种无线网络自动扩展的方法，此方法是基于信号强度和信道利用率选择候选AP的策略，它解决了无线网络部署时的网络稳定性，但没有考虑候选AP的负载情况，所以无法达到最优的网络性能，提高整个网络的吞吐量。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种无线桥接方法及无线桥接系统。当确认候选AP开启WDS桥接功能后，扩展AP获取若干候选AP的负载信息，然后根据候选AP的负载信息选择负载最小的候选AP作为WDS桥接目标。然后通过单播探测请求帧请求候选AP的配置信息，然后根据这些配置信息完成扩展AP和候选AP之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选AP的目的，优化了整个网络的部署。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无线桥接方法，包括以下步骤：
1)扩展AP模块获取一定范围内支持自动桥接服务的候选AP,并形成第一候选列表，所述第一候选列表中包括各个候选AP对应的信号强度、信道利用率和负载率；
2)扩展AP模块解析所述第一候选列表，并将所述第一候选列表中信号强度低于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表；
3)扩展AP模块根据所述第二候选列表查找负载最优的候选AP；
4)扩展AP模块向所述负载最优候选AP发送连接请求以建立与所述负载最优候选AP的无线分布式系统桥接。
作为优选，所述步骤1)之前还包括：各个候选AP计算本地负载率，并将计算出的负载率和是否支持自动桥接的信息加入信标帧或探测响应帧中；
所述步骤1)具体包括：扩展AP监听一定范围内的候选AP发出的信标帧或探测响应帧，获取信标帧或探测响应帧中的负载率和是否支持自动桥接的信息，并将支持自动桥接服务的候选AP信息及对应的负载率加入所述第一候选列表中。
作为优选，所述步骤1)中，候选AP计算本地负载率时具体包括，
11)计算在预设时间内的CPU平均使用率，在预设时间段内的内存平均占用率，和当前接入用户总数；
12)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数中有任意一个达到最大负载门限值时，则将负载率设置为最大负载率；
13)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数均未达到最大负载门限值时，则根据CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数计算平均负载率。
作为优选，所述步骤3)具体包括，当所述第二候选列表中所有候选AP的负载率均为最大负载率时，则在所述第二候选列表中随机选择一个候选AP作为最优候选AP；否则，选择平均负载率最小的候选AP最为最优候选AP。
作为优选，所述步骤4)具体包括：
41)扩展AP模块向最优候选AP发送初始请求报文或通过向所述最优候选AP发送单播探测请求帧，请求最优候选AP开启WDS桥接功能；
42)最优候选AP通过向所述扩展AP模块发送带有配置信息的返回帧以响应所述扩展AP模块的请求；
43)所述扩展AP模块根据所述最优候选AP返回的配置信息，建立与所述最优候选AP的无线分布式系统桥接。
一种无线桥接方法，包括扩展AP模块和候选AP模块；
所述扩展AP模块包括：
第一候选列表生成单元，用于将一定范围内支持自动桥接服务的候选AP列入第一候选列表；
第二候选列表生成单元，用于将所述第一候选列表中信号强度小于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表；
最优候选AP确定单元，用于查找所述第二候选列表中负载最优的候选AP；
连接请求单元，用于向负载最优的候选AP发送连接请求；
连接单元，用于通过负载最优候选AP返回的配置信息与负载最优候选AP建立无线分布式系统桥接；
所述候选AP模块包括，
负载率计算单元，用于计算所述第一候选列表中各个候选AP的本地负载率；
连接请求返回单元，用于将负载最优候选AP的配置信息返回给扩展AP模块。
作为优选，所述负载率计算单元包括CPU平均使用率计算单元，内存平均占用率计算单元和候选AP当前接入用户总数计算单元。
作为优选，所述负载率计算单元还包括CPU平均使用率计算时间设定单元和内存平均占用率计算时间设定单元。
作为优选，所述最优候选AP确定单元包括CPU平均使用率最大负载门限值设定单元，内存平均占用率最大负载门限值设定单元和候选AP当前接入用户总数最大负载门限值设定单元。
作为优选，所述连接请求返回单元中的配置信息包括信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址信息。
本发明的有益效果是，当确认候选AP开启WDS桥接功能后，扩展AP获取若干候选AP的负载信息，然后根据候选AP的负载信息选择负载最小的候选AP作为WDS桥接目标。然后通过单播探测请求帧请求候选AP的配置信息，然后根据这些配置信息完成扩展AP和候选AP之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选AP的目的，优化了整个网络的部署。
附图说明
图1为本发明一种无线桥接方法的流程图；
图2为本发明一种无线桥接系统的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
一种无线桥接方法，包括以下步骤：
1)扩展AP模块获取一定范围内支持自动桥接服务的候选AP,并形成第一候选列表，所述第一候选列表中包括各个候选AP对应的信号强度、信道利用率和负载率。所述步骤1)之前还包括：各个候选AP计算本地负载率，并将计算出的负载率和是否支持自动桥接的信息加入信标帧或探测响应帧中。
所述步骤1)具体包括：扩展AP监听一定范围内的候选AP发出的信标帧或探测响应帧，获取信标帧或探测响应帧中的负载率和是否支持自动桥接的信息，并将支持自动桥接服务的候选AP信息及对应的负载率加入所述第一候选列表中。
所述步骤1)中，候选AP计算本地负载率时具体包括，
11)计算在预设时间内的CPU平均使用率，在预设时间段内的内存平均占用率，和当前接入用户总数；
12)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数中有任意一个达到最大负载门限值时，则将负载率设置为最大负载率；
13)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数均未达到最大负载门限值时，则根据CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数计算平均负载率。
2)扩展AP模块解析所述第一候选列表，并将所述第一候选列表中信号强度低于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表。
3)扩展AP模块根据所述第二候选列表查找负载最优的候选AP。所述步骤3)具体包括，当所述第二候选列表中所有候选AP的负载率均为最大负载率时，则在所述第二候选列表中随机选择一个候选AP作为最优候选AP；否则，选择平均负载率最小的候选AP最为最优候选AP。
4)扩展AP模块向所述负载最优候选AP发送连接请求以建立与所述负载最优候选AP的无线分布式系统桥接。所述步骤4)具体包括：
41)扩展AP模块向最优候选AP发送初始请求报文或通过向所述最优候选AP发送单播探测请求帧，请求最优候选AP开启WDS桥接功能；
42)最优候选AP通过向所述扩展AP模块发送带有配置信息的返回帧以响应所述扩展AP模块的请求；
43)所述扩展AP模块根据所述最优候选AP返回的配置信息，建立与所述最优候选AP的无线分布式系统桥接。
一种无线桥接系统，包括扩展AP模块和候选AP模块；
所述扩展AP模块包括：
第一候选列表生成单元，用于将一定范围内支持自动桥接服务的候选AP列入第一候选列表。
第二候选列表生成单元，用于将所述第一候选列表中信号强度小于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表。
最优候选AP确定单元，用于查找所述第二候选列表中负载最优的候选AP。所述最优候选AP确定单元包括CPU平均使用率最大负载门限值设定单元，内存平均占用率最大负载门限值设定单元和候选AP当前接入用户总数最大负载门限值设定单元。
连接请求单元，用于向负载最优的候选AP发送连接请求。
连接单元，用于通过负载最优候选AP返回的配置信息与负载最优候选AP建立无线分布式系统桥接。
所述候选AP模块包括，
负载率计算单元，用于计算所述第一候选列表中各个候选AP的本地负载率。所述负载率计算单元包括CPU平均使用率计算单元，内存平均占用率计算单元和候选AP当前接入用户总数计算单元。所述负载率计算单元还包括CPU平均使用率计算时间设定单元和内存平均占用率计算时间设定单元。
连接请求返回单元，用于将负载最优候选AP的配置信息返回给扩展AP模块。所述连接请求返回单元中的配置信息包括信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址信息。
当确认候选AP开启WDS桥接功能后，扩展AP模块获取若干候选AP的负载信息，然后根据候选AP的负载信息选择负载最小的候选AP作为WDS桥接目标。然后通过单播探测请求帧请求候选AP的配置信息，然后根据这些配置信息完成扩展AP和候选AP之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选AP的目的，优化了整个网络的部署。
具体实施方式如下，
第一歩.在无线网络信号覆盖较弱的区域，首先启用扩展AP模块。
第二歩.扩展AP模块监听周围候选AP的信标帧或探测响应帧，获得候选AP是否支持自动桥接服务以及相应候选AP的负载率大小。
其中，各个候选AP已事先根据候选AP的最近CPU平均使用率、最近内存平均使用率、以及当前候选AP的接入数，对候选AP的负载量化后，得到负载率LoadRatio。
候选AP的负载率的具体计算方法是：通过CPU平均使用率计算时间设定单元和内存平均占用率计算时间设定单元设定计算时间为最近10分钟。最近10分钟的CPU平均使用率最近10分钟内存平均占用率当前AP接入数CurrentAcessUsers为当前候选AP的接入用户总数。
若最近CPU平均使用率CPU_average、最近内存平均使用率MEM_average和当前候选AP的接入数CurrentAcessUsers三个指标中任意一个达到了候选AP的最大负载门限值，则取候选AP的负载率LoadRatio＝MaxLoadRatio。
若CPU_average、MEM_average和CurrentAcessUsers三个指标都没有达到候选AP的最大负载门限值，则取候选AP的负载率LoadRatio＝(CPU_average+MEM_average+CurrentAcessUsers/MaxAcessUsers)/3，其中MaxAcessUsers为候选AP的允许最大接入数。
候选AP在信标帧或探测响应帧中设定自定义字段，自定义字段携带是否支持自动桥接标志位和候选AP的负载率LoadRatio值。
扩展AP模块获得探测响应帧，解析后，针对附近支持桥接服务的候选建立第一候选列表，第一候选列表的结构例如为<候选AP,LoadRatio>。
第三歩.扩展AP模块在第一候选列表中，先把信号强度小于一定信号阈值或信道利用率大于一定信号阈值的候选AP剔除掉形成第二候选列表，然后在第二候选列表中剩下的候选AP中选择负载率最小的作为负载最优的候选AP。如果第二候选列表中所有候选AP的LoadRatio都等于MaxLoadRatio，则随机选择其中一个候选AP作为负载最优的候选AP，否则选择LoadRatio最小的候选AP作为负载最优的候选AP。
第四步.扩展AP模块向负载最优的候选AP发送初始请求文，请求负载最优的候选AP开启无线分布式系统桥接功能，即扩展AP可以根据ABS(Automatic Bridge Services，自动桥接服务)协议向负载最优候选AP发送初始请求报文，请求候选AP开启无线分布式系统桥接功能。扩展AP模块也可以通过向负载最优候选AP发送单播探测请求帧，开启负载最优候选AP的无线分布式系统桥接功能。
第五歩.负载最优的候选AP通过响应扩展AP模块的请求，带上负载最优候选AP的信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址等配置信息返回给扩展AP模块。
第六歩.扩展AP模块根据负载最优候选AP响应的配置信息，建立与负载最优候选AP的无线分布式系统桥接。
候选AP的负载率计算方法的实施例一，
以某一候选AP为例，假设其最近10分钟的CPU平均使用率CPU_average＝0.8，而CPU平均使用率的最大负载门限值为0.7；最近10分钟的内存平均占用率MEM_average＝0.7，而内存平均占用率的最大负载门限值为0.7；当前AP接入数CurrentAcessUsers为5，其中候选AP的允许最大接入数MaxAcessUsers为10，而候选AP当前接入用户总数最大负载门限值为7。
则CPU平均使用率CPU_average和内存平均占用率MEM_average均达到了各自的最大负载门限值，因此，该候选AP的负载率取其最大的负载率，即LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8。
候选AP的负载率计算方法的实施例二，
以某一候选AP为例，假设其最近10分钟的CPU平均使用率CPU_average＝0.4，而CPU平均使用率的最大负载门限值为0.7；最近10分钟的内存平均占用率MEM_average＝0.7，而内存平均占用率的最大负载门限值为0.7；当前AP接入数CurrentAcessUsers为5，其中候选AP的允许最大接入数MaxAcessUsers为10，而候选AP当前接入用户总数最大负载门限值为7。
则内存平均占用率MEM_average达到其最大负载门限值，因此，该候选AP的负载率取其最大的负载率，即LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.7。
候选AP的负载率计算方法的实施例三，
以某一候选AP为例，假设其最近10分钟的CPU平均使用率CPU_average＝0.4，而CPU平均使用率的最大负载门限值为0.7；最近10分钟的内存平均占用率MEM_average＝0.6，而内存平均占用率的最大负载门限值为0.7；当前AP接入数CurrentAcessUsers为5，其中候选AP的允许最大接入数MaxAcessUsers为10，而候选AP当前接入用户总数最大负载门限值为7。
则CPU平均使用率CPU_average、内存平均占用率MEM_average及当前AP接入数CurrentAcessUsers均未达到其最大负载门限值，因此，该候选AP的负载率取其最大的负载率，即LoadRatio＝(0.4+0.6+5/10)/3＝0.5。
最优候选AP的选取方法实施例一，
当1号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
2号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.7；
3号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
4号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.9；
5号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.6，均为各自的最大负载率时，
则最优候选AP为其中的任意一个，可以是1号候选AP，也可以是2号候选AP，或者是3号候选AP，或者是4号候选AP，或者是5号候选AP。
最优候选AP的选取方法实施例二，
当1号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
2号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.7；
3号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
4号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.9；
5号候选AP的LoadRatio＝0.6，其中5号候选AP的负载率不是其最大负载率，则最优候选AP为5号候选AP。
最优候选AP的选取方法实施例三，
当1号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
2号候选AP的LoadRatio＝0.5；
3号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.8；
4号候选AP的LoadRatio＝MaxLoadRatio＝0.9；
5号候选AP的LoadRatio＝0.6，其中2号候选AP和5号候选AP的负载率均不是其各自的最大负载率，则最优候选AP为负载率最小的候选AP，即最优候选AP为2号候选AP。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种无线桥接方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)扩展AP模块获取一定范围内支持自动桥接服务的候选AP,并形成第一候选列表，所述第一候选列表中包括各个候选AP对应的信号强度、信道利用率和负载率；
2)扩展AP模块解析所述第一候选列表，并将所述第一候选列表中信号强度低于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表；
3)扩展AP模块根据所述第二候选列表查找负载最优的候选AP；
4)扩展AP模块向所述负载最优候选AP发送连接请求以建立与所述负载最优候选AP的无线分布式系统桥接。
2.根据权利要求1所述的一种无线桥接方法，其特征在于：
所述步骤1)之前还包括：各个候选AP计算本地负载率，并将计算出的负载率和是否支持自动桥接的信息加入信标帧或探测响应帧中；
所述步骤1)具体包括：扩展AP监听一定范围内的候选AP发出的信标帧或探测响应帧，获取信标帧或探测响应帧中的负载率和是否支持自动桥接的信息，并将支持自动桥接服务的候选AP信息及对应的负载率加入所述第一候选列表中。
3.根据权利要求2所述的一种无线桥接方法，其特征在于：所述步骤1)中，候选AP计算本地负载率时具体包括，
11)计算在预设时间内的CPU平均使用率，在预设时间段内的内存平均占用率，和当前接入用户总数；
12)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数中有任意一个达到最大负载门限值时，则将负载率设置为最大负载率；
13)当CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数均未达到最大负载门限值时，则根据CPU平均使用率，内存平均占用率，和当前接入用户总数计算平均负载率。
4.根据权利要求3所述的一种无线桥接方法，其特征在于：所述步骤3)具体包括，当所述第二候选列表中所有候选AP的负载率均为最大负载率时，则在所述第二候选列表中随机选择一个候选AP作为最优候选AP；否则，选择平均负载率最小的候选AP最为最优候选AP。
5.根据权利要求1所述的一种无线桥接方法，其特征在于：所述步骤4)具体包括：
41)扩展AP模块向最优候选AP发送初始请求报文或通过向所述最优候选AP发送单播探测请求帧，请求最优候选AP开启WDS桥接功能；
42)最优候选AP通过向所述扩展AP模块发送带有配置信息的返回帧以响应所述扩展AP模块的请求；
43)所述扩展AP模块根据所述最优候选AP返回的配置信息，建立与所述最优候选AP的无线分布式系统桥接。
6.一种无线桥接系统，其特征在于：包括扩展AP模块和候选AP模块；
所述扩展AP模块包括：
第一候选列表生成单元，用于将一定范围内支持自动桥接服务的候选AP列入第一候选列表；
第二候选列表生成单元，用于将所述第一候选列表中信号强度小于一定信号阈值或信道利用率高于一定信道阈值的候选AP剔除以形成第二候选列表；
最优候选AP确定单元，用于查找所述第二候选列表中负载最优的候选AP；
连接请求单元，用于向负载最优的候选AP发送连接请求；
连接单元，用于通过负载最优候选AP返回的配置信息与负载最优候选AP建立无线分布式系统桥接；
所述候选AP模块包括，
负载率计算单元，用于计算所述第一候选列表中各个候选AP的本地负载率；
连接请求返回单元，用于将负载最优候选AP的配置信息返回给扩展AP模块。
7.根据权利要求6所述的一种无线桥接系统，其特征在于：所述负载率计算单元包括CPU平均使用率计算单元，内存平均占用率计算单元和候选AP当前接入用户总数计算单元。
8.根据权利要求7所述的一种无线桥接系统，其特征在于：所述负载率计算单元还包括CPU平均使用率计算时间设定单元和内存平均占用率计算时间设定单元。
9.根据权利要求6所述的一种无线桥接系统，其特征在于：所述最优候选AP确定单元包括CPU平均使用率最大负载门限值设定单元，内存平均占用率最大负载门限值设定单元和候选AP当前接入用户总数最大负载门限值设定单元。
10.根据权利要求6所述的一种无线桥接系统，其特征在于：所述连接请求返回单元中的配置信息包括信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址信息。
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