CN107995633A - 一种用于家庭环境的多热点无线网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于家庭环境的多热点无线网络系统，包括内置双频无线射频电路的接入网关和至少一个双频无线扩展器；接入网关作为主热点设备，双频无线扩展器作为从热点设备，接入网关与双频无线扩展器之间通信连接，双频无线扩展器实时采集与各自连接的无线客户端的运行参数，接入网关实时采集与其连接的无线客户端的运行参数并接收双频无线扩展器发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端的网络接入点。由此可见，本系统中接入网关和双频无线扩展器均能够提供信号，使得这些热点能够分布在家庭环境中，扩大了信号的覆盖范围，提高了信号的稳定性，能够根据无线客户端的移动而动态切换与其连接的热点。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信领域，特别是涉及一种用于家庭环境的多热点无线网络系统。
背景技术
网络是现代人生活必不可少的工具，家庭网络是用户接口的起点部分，而无线网络在其中起着至关重要的作用。随着互联网的发展，设备的智能化发展趋势，功能越来越强大，特别是物联网、云计算和大数据飞速发展，来自家庭的无线网络流量激增。据统计有线上网设备产生或消耗的流量已经下降到20％，因其移动性差，布线困难等原因还在持续下降中。为了克服有线上网设备的缺点，目前无线上网设备发展迅速，但是随着家用无线电子设备数量却不断增长，无线干扰也日益加剧。
在外部宽带网络不断提速的同时，家庭无线网络也急需跟上。无线网络的性能直接关乎用户体验，引起了越来越多的关注，因传统无线本身的弱点，提升无线体验已成为当今一个相当重要的技术难题。家庭无线网络的优势在于它通常使用2.4G或5G射频频段，开放性好，无需布线，安装简单，无需任何电信运营执照，费用极其低廉，相对蓝牙有更大的覆盖范围和更高的传输速率，且提升潜力大。无线网络无疑是宽带接入端最理想的接入方式。然而无线网络的覆盖范围有限，且信号不够稳定，造成无线客户端无法在使用过程中，视频卡顿，速率不够高等问题。
由此可见，如何克服上述问题是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于家庭环境的多热点无线网络系统，用于扩大无线网络的覆盖范围，提高信号的稳定性，使得无线客户端在使用过程中具有更好的用于体验。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于家庭环境的多热点无线网络系统，包括内置双频无线射频电路的接入网关和至少一个双频无线扩展器；
所述接入网关作为主热点设备，所述双频无线扩展器作为从热点设备，所述接入网关与所述双频无线扩展器之间通信连接，所述双频无线扩展器实时采集与各自连接的无线客户端的运行参数，所述接入网关实时采集与其连接的无线客户端的运行参数并接收所述双频无线扩展器发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端的网络接入点。
优选地，所述双频无线扩展器的数量小于或等于4。
优选地，所述接入网关具体通过星形拓扑结构与所述双频无线扩展器之间通信连接。
优选地，所述接入网关的网络传输频带为5GHz，所述双频无线扩展器的网络传输频带具体为两种，分别为2.45GHz和5GHz。
优选地，所述接入网关与所述双频无线扩展器之间具体通过HTTPS通信协议通信连接。
优选地，所述双频无线扩展器与自身对应的无线客户端之间具体通过IEEE802.11k、r、v协议通信连接。
优选地，还包括与所述接入网关互为冗余的有线网络接入网关。
优选地，所述无线客户端具体为手机、平板电脑、电视或笔记本电脑。
本发明所提供的用于家庭环境的多热点无线网络系统，包括内置双频无线射频电路的接入网关和至少一个双频无线扩展器；接入网关作为主热点设备，双频无线扩展器作为从热点设备，接入网关与双频无线扩展器之间通信连接，双频无线扩展器实时采集与各自连接的无线客户端的运行参数，接入网关实时采集与其连接的无线客户端的运行参数并接收双频无线扩展器发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端的网络接入点。由此可见，本系统中接入网关和双频无线扩展器均能够提供信号，使得这些热点能够分布在家庭环境中，扩大了信号的覆盖范围，提高了信号的稳定性，能够根据无线客户端的移动而动态切换与其连接的热点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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。
图1为本发明实施例提供的一种用于家庭环境的多热点无线网络系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种无线网络系统的实际原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种用于家庭环境的多热点无线网络系统，用于扩大无线网络的覆盖范围，提高信号的稳定性，使得无线客户端在使用过程中具有更好的用于体验。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种用于家庭环境的多热点无线网络系统的结构图。如图1所示，该系统包括内置双频无线射频电路的接入网关10和至少一个双频无线扩展器11(图1中包含三个双频无线扩展器)。
接入网关10作为主热点设备，双频无线扩展器11作为从热点设备，接入网关10与双频无线扩展器11之间通信连接，双频无线扩展器11实时采集与各自连接的无线客户端12的运行参数，接入网关10实时采集与其连接的无线客户端12的运行参数并接收双频无线扩展器11发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端12的网络接入点。
作为优选的实施方式，接入网关10具体通过星形拓扑结构与双频无线扩展器11之间通信连接，星形拓扑结构使通信敏捷，网络响应快，在其中一个无线扩展器出现故障时，不会引起整个无线网络的中断，可靠性高。在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点上，由该中央节点向目的节点传送信息。中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担比各节点重得多。在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。如图1所示，对应在本发明中，接入网关10就是主热点，而各双频无线扩展器11为从热点。本发明中的热点是指由接入网关10或双频无线扩展器11发射的wifi信号。
主热点相对于从热点来说，除了向与其连接的无线客户端12提供信号外，还需要对与双频无线扩展器11连接的无线客户端12统一分配。例如图1中，包含3个双频无线扩展器11，有4个无线客户端12，则接入网关10控制其中的3个无线客户端12分别与3个双频无线扩展器11连接，剩余的一个与自身连接，使得无线客户端12能够均匀分布在各热点上，避免集中在一个热点上导致信号差的问题。可以理解的是，本发明中的预定规则可以根据实际情况设定，例如预定规则中可以为：每个热点上均匀分布、或每个热点上连接的数量有上限规定、或优先连接到信号强度较高的热点上等，本发明不再赘述。
为了实现上述内容，需要在上述硬件上配置相关的应用程序，本发明涉及的应用程序运行在这些硬件系统之上，除了这个核心应用外，需配备与各自硬件相适应的无线热点设备驱动应用程序。在具体实施中，该应用程序中设置两种可选的运行模式(一种是主热点对应的运行模式，另一种是从热点对应的运行模式)，那么当应用程序运行在接入网关10和双频无线扩展器11两种设备中时，通过初始化后确定采用哪种影响模式，运行后通过应用程序配置在设备中呈现出主从热点两种不同的工作模式。相同的应用程序运行在不同的硬件角色中可使整个网络应用程序维护升级变得简单可控，从而降低网络部署总成本。
如图1所示，接入网关10与双频无线扩展器11之间具体通过HTTPS通信协议通信连接，接入网关10与自身对应的无线客户端12之间具体通过HTTPS通信协议通信连接，相互具备主动和被动两种通信模式。双频无线扩展器11与自身对应的无线客户端12之间通过IEEE802.11k、r、v协议通信连接。应用程序主程序与厂商设备驱动通过netlink协议和设备驱动接口通信。
本发明充分考虑到2.4GHz穿墙能力强，传输距离长，但易受干扰；而5GHz速度快，衰减快的特点，采用5GHz无线作为接入网关10到无线扩展器11之间的主干网传输频带，而双频无线扩展器11的网络传输频带具体为两种，分别为2.45GHz和5GHz，在无线客户端12与各热点(无线扩展器11和接入网关10)之间根据实际情况确定使用哪种无线频带，但对不支持5GHz的设备仍旧使用2.4GHz。
在无线客户端12的移动过程中主热点分别采集自身和接收所有其它无线客户端12的状态和性能测量值来确定是否需要将这个无线客户端12切换到另外的无线热点上，来确保所有设备的整体无线性能。
为简化组网及维护过程，本方案通过上电后按照网线对接的方式自动加入现有的主热点所在无线网络，之后用户修改的无线安全设置将会被同步到所有无线热点设备上，从而消除多个热点之间的差异性。
作为优选地实施方式，本发明中无线扩展器11的数量小于或等于4。如图1所示，包括3个无线扩展器11，让所有热点设备和无线客户端12直接获取无线参数并上报接入网关10，集中在主热点统一决策和维护整个无线网络，信息传递快，频道整体切换，雷达信号侦测共享，反应相当迅速。
在具体实施中，接入网关10可以控制无线客户端12动态连接，无论移动在哪个地方都可以切换到信号较好的频带，另外，本系统提供远程和本地两种网络管理接口。
图2为本发明实施例提供的一种无线网络系统的实际原理图。如图2所示，从硬件设备上包括接入网关10、双频无线扩展器11和无线客户端12。每个硬件设备上对应的应用程序模块，以及通信接口，如图所示。
1)为运行在无线客户端12上的App。
4)为使用HTTPS请求，并与双频无线扩展器11的HTTPS server交互，查询配置无线扩展器。
5)为TR-069客户端应用程序，为ACS提供通常的接入网关(主热点)服务。在些还可以查询三个双频无线扩展器11的firmware版本号，向ResidentialGateway推送双频无线扩展器的新firmware，但本身并不完成双频无线扩展器11的升级功能，这个需双频无线扩展器11自助完成。
7)为家庭网关的配置HTTPS server，向PC brower和无线客户端12的APP提供配置及查询服务。像一般网关一样能提供接入网关(主热点)自身无线的查询及配置服务，但查询配置双频无线扩展器11需要Master Agent协助完成。
b)为BCM应用程序平台核心。
d)为接入网关10的厂商芯片的无线应用层wlctl接口。
f)为接入网关10上的Linux kernel。
g)为接入网关10上BCM双频无线驱动。
i)为使用HTTPS请求，并与接入网关10的HTTPS server交互，查询接入网关信息。
k)为双频无线扩展器11上HTTPS server，获取接入网关10的信息需要SlaveAgent支持。
p)为双频无线扩展器11上的配置管理模块，这个不支持BCM CMS功能，与Redidential Gateway有不同之处
r)为双频无线扩展器11上的无线芯片厂商无线应用层wlctl接口。
t)为双频无线扩展器11上的Linux Kernel。
v)为双频无线扩展器11无线芯片厂商的双频无线驱动。
III.通信接口
2)为接入网关10与无线客户端12之间高级通信接口，使用HTTPS协议，Mobile APP所有有关多热点无线网络的的配置及查询都通过此接口传递。
i)为接入网关10主动查询配置双频无线扩展器11时的通信接口，同样采用HTTPS协议。
j)为双频无线扩展器11主动查询接入网关10时的通信接口，同样采用HTTPS协议
w)为双频无线扩展器11与接入网关10之间的低端通信接口，不使用HTTPS协议，这部分由无线芯片厂商决定。
基于上述说明，在具体实施中，需要预先进行前期工作，具体包括如下操作：
1、在各厂商的硬件上开发调整开发无线驱动适应层，以便本无线网络程序能获取必要信息和配置相应参数。
2、在各硬件系统中集成上述应用应用程序。
3、向各设备中写入特有组网标识串。
4、集成各厂商硬件，做应用程序兼容性测试。
5、各双频无线扩展器11的应用程序从射频驱动接口层获取当前从热点的各项无线参数，送往接入网关10，为接入网关10网维护提供依据。
6、接入网关10向各双频无线扩展器11下发配置无线参数，向各无线客户端12发出配置组网指令。
7、接入网关10根据热点设备收集的各项网络参数后，分析决策算出最优组网方案，并试图调整各热点设备和客户端设备组网参数和模式，这个循环反馈式的管理方式使无线网络总是处理良好工作状态。
8、管理接口模块提供对接入网关10的接口及监管，并与运营商TR-069自动配置服务器对接。
本发明提供的用于家庭环境的多热点无线网络系统，包括内置双频无线射频电路的接入网关和至少一个双频无线扩展器；接入网关作为主热点设备，双频无线扩展器作为从热点设备，接入网关与双频无线扩展器之间通信连接，双频无线扩展器实时采集与各自连接的无线客户端的运行参数，接入网关实时采集与其连接的无线客户端的运行参数并接收双频无线扩展器发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端的网络接入点。由此可见，本系统中接入网关和双频无线扩展器均能够提供信号，使得这些热点能够分布在家庭环境中，扩大了信号的覆盖范围，提高了信号的稳定性，能够根据无线客户端的移动而动态切换与其连接的热点。
在上述实施例的基础上，还包括与接入网关互为冗余的有线网络接入网关。
有线网络接入网关及无线接入网关共存，使得有线网络起到辅助补充无线网络的作用，在条件允许时可用网线链接热点设备。
在上述各实施例中，无线客户端具体为手机、平板电脑、电视或笔记本电脑。可以理解的是，无线客户端除上述设备外还可以是其它包含无线上网模块的设备，本发明不再赘述。
以上对本发明所提供的用于家庭环境的多热点无线网络系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (8)
1.一种用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，包括内置双频无线射频电路的接入网关和至少一个双频无线扩展器；
所述接入网关作为主热点设备，所述双频无线扩展器作为从热点设备，所述接入网关与所述双频无线扩展器之间通信连接，所述双频无线扩展器实时采集与各自连接的无线客户端的运行参数，所述接入网关实时采集与其连接的无线客户端的运行参数并接收所述双频无线扩展器发送的无线客户端的运行参数，以按照预定规则分配各无线客户端的网络接入点。
2.根据权利要求1所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述双频无线扩展器的数量小于或等于4。
3.根据权利要求1所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述接入网关具体通过星形拓扑结构与所述双频无线扩展器之间通信连接。
4.根据权利要求2所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述接入网关的网络传输频带为5GHz，所述双频无线扩展器的网络传输频带具体为两种，分别为2.45GHz和5GHz。
5.根据权利要求2所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述接入网关与所述双频无线扩展器之间具体通过HTTPS通信协议通信连接。
6.根据权利要求5所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述双频无线扩展器与自身对应的无线客户端之间具体通过IEEE802.11k、r、v协议通信连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，还包括与所述接入网关互为冗余的有线网络接入网关。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的用于家庭环境的多热点无线网络系统，其特征在于，所述无线客户端具体为手机、平板电脑、电视或笔记本电脑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180504 |