CN110099409B - 一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统 - Google Patents

一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统，涉及无线网络技术领域，该方法包括：Mesh网络的节点AP接收客户端发出的探测请求帧；节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；各节点AP根据预估给客户端的带宽速率，以及自身的信道利用率，计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率；各节点AP将计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点，Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP。本发明在接入之前对节点AP的网络状态进行判断，避免多个客户端接入在同一个网络较优的节点AP下，造成节点AP堵塞现象的出现。

Description

一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统
技术领域
本发明涉及无线网络技术领域，具体涉及一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统。
背景技术
传统的无线网络接入技术中，主要采用点到点或者点到多点的拓扑结构，该类拓扑结构中一般都存在一个中心节点，例如移动通信系统中的基站、802.11无线局域网(WLAN)中的接入点(AP)等等。中心节点与各个无线终端通过单跳无线链路相连，中心节点控制各无线终端对无线网络的访问，同时，其又通过有线链路与有线骨干网相连，提供到骨干网的连接。
无线Mesh网络是一种与传统的无线网络完全不同的网络，在Mesh网络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳方式相连。与传统的组网相比，Mesh网络拥有多项优势，如更稳定、覆盖面积更广、自动组网等等，再加入MU-MIMO技术(Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output，多用户多入多出技术)之后，更是让它能够轻松应付复杂、多设备接入，且还能够高效率传输的使用环境。
在无线Mesh网络的接入方式上，客户端根据扫描到Mesh节点AP的RSSI(ReceivedSignal Strength Indication，接收的信号强度指示)来选择接入信号强度大的节点AP，但如果多个客户端接入在同一个信号强度较强的节点AP下，就会造成该节点AP的拥塞，影响用户体验。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法及系统，在接入之前对节点AP的网络状态进行判断，避免多个客户端接入在同一个网络较优的节点AP下，造成节点AP堵塞现象的出现。
为达到以上目的，本发明一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法采取的技术方案是：
Mesh网络的节点AP接收客户端发出的探测请求帧，所述探测请求帧中包括客户端的RSSI信息和MIMO信息；
节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；
各节点AP根据预估给客户端的带宽速率，以及自身的信道利用率，计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率；
各节点AP将计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点，Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP。
在上述技术方案的基础上，所述速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。
在上述技术方案的基础上，所述计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
在上述技术方案的基础上，所述Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP，具体步骤为：
Mesh网络控制节点选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，将客户端接入该节点AP中。
在上述技术方案的基础上，节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表之前，还包括：Mesh网络的节点AP接收客户端广播的探测请求帧，基于探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则Mesh网络的节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
本发明还提供一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，包括：
至少一节点AP，所述节点AP包括，
-接收模块，其用于用于接收客户端发出的探测请求帧；
-查询模块，其用于基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；
-计算模块，其用于根据获得的节点AP预估给客户端的带宽速率和节点AP自身的信道利用率，计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率；
-通信模块，其用于将计算模块计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点；
-接入控制模块，其用于接收Mesh网络控制节点中仲裁模块的通知，允许对应客户端接入；
Mesh网络控制节点，所述Mesh网络控制节点包括，
-仲裁模块，其用于接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，通知最优节点AP允许客户端接入。
在上述技术方案的基础上，所述速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP的工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。
在上述技术方案的基础上，所述计算模块计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
在上述技术方案的基础上，所述仲裁模块接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，具体过程为：
仲裁模块选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，该节点AP作为最优节点AP。
在上述技术方案的基础上，所述接收模块还用于基于所接收探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则驱使查询模块基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在客户端接入节点AP之前，节点AP根据客户端的RSSI信息和MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术)信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，获取节点AP预估给该客户端的带宽速率，并根据节点AP当前自身的信道利用率计算出节点AP实际能够提供给该客户端的带宽速率，Mesh网络控制节点根据所有节点AP实际能够提供给客户端的带宽速率，将客户端接入最优网络的节点AP上，在接入之前对节点AP的网络状态进行判断，避免多个客户端接入在同一个网络较优的节点AP下，造成节点AP堵塞现象的出现。
附图说明
图1为本发明实施例中一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法的流程图；
图2为本发明实施例中一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，在客户端接入节点AP之前，根据客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，获取节点AP预估给该客户端的带宽速率，并计算出节点AP实际能够提供给该客户端的带宽速率，从而将客户端接入最优网络的节点AP上，本发明实施例还相应的提供了一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统。以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，包括以下步骤：
S1：Mesh网络的节点AP接收客户端发出的探测请求帧，探测请求帧中包括客户端的RSSI信息和MIMO信息。
本发明实施例中，客户端首先向Mesh网络广播探测请求帧，Mesh网络的节点AP接收客户端发出的探测请求帧，该事件发生在客户端接入节点AP，进行业务数据交互之前。Mesh网络中包括多个节点AP，所有节点AP均会收到客户端广播的探测请求帧。RSSI信息中含有客户端的RSSI值。本发明实施例中的客户端为接入Mesh网络的无线设备。客户端向Mesh网络广播探测请求帧时，每个探测请求帧均封装有客户端的RSSI信息和MIMO信息。
S2：Mesh网络的节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率。
本发明实施例中，速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，及节点AP当前工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。理想状态指无其它设备干扰，且节点AP的信道利用率为100％，节点AP能够提供给客户端的带宽速率，因此根据客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，进行查表，即可获得节点AP预估给客户端的带宽速率。
通过前期的运行测试，在速率表中，以客户端为单位，记录每个节点AP预估给客户端的带宽速率，即在理想状态下，节点AP能够提供给客户端的带宽速率。后续当节点AP接收到探测请求帧时，即可根据探测请求帧中的RSSI信息和MIMO信息，快速获知节点AP自身预估给客户端的带宽速率。
进一步的，为简化查表操作，在另一种实施方式中，速率表中记录的节点AP能够提供给客户端的带宽速率仅与RSSI信息，其它条件为定值，进行速率表查表时，根据客户端的RSSI信息进行查表，即可得到节点AP能提供给客户端的带宽速率。例如对于某节点AP，在5G工作频段、80MHz频宽、MIMO 2x2条件下，其对应的向客户端提供的带宽速率表参见表1所示：
表1
Figure BDA0002032551980000071
其中，Throughput表示带宽速率，可见，在影响带宽速率的其它条件为定值时，随着RSSI的变化，测得的带宽速率随之发生改变。
因为同一款节点AP采用的芯片，硬件材料相同，同一款节点AP的上述经验数据基本上是一致的。该表是在节点AP出厂前固化在节点AP中的，后期也可以升级微调，在此不再赘述。
S3：各节点AP根据预估给客户端的带宽速率，以及自身的信道利用率，计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率。即节点AP根据当前自身的实际信道利用率，算出当前能够提供给客户端的实际带宽速率。
S4：各节点AP将计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点，Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP。
Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP，具体步骤为：Mesh网络控制节点选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，将客户端接入该节点AP中。
本发明实施例的Mesh组网AP控制客户端接入的方法，在客户端接入节点AP之前，节点AP根据客户端的RSSI信息及MIMO及AP当前工作频段和频宽信息，获取节点AP预估给该客户端的带宽速率，并根据节点AP当前自身的信道利用率计算出节点AP实际能够提供给该客户端的带宽速率，Mesh网络控制节点根据所有节点AP实际能够提供给客户端的带宽速率，将客户端接入最优网络的节点AP上，在接入之前对节点AP的网络状态进行判断，避免多个客户端接入在同一个网络较优的节点AP下，造成节点AP堵塞现象的出现，克服了现有技术中单纯以RSSI信息判断，接入Mesh网络后可能导致Mesh网络拥塞的问题。
可选地，在上述图1对应实施例的基础上，本发明实施提供的一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法的第一个可选实施例中，计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
可选地，在上述一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法的第一个可选实施例的基础上，本发明实施提供的一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法的第二个可选实施例中，节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表之前，还包括：Mesh网络的节点AP接收客户端广播的探测请求帧，基于探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则Mesh网络的节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
参见图2所示，本发明实施例提供的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，包括Mesh网络控制节点和至少一节点AP。
节点AP包括接收模块、查询模块、计算模块、通信模块和接入控制模块。接收模块用于用于接收客户端发出的探测请求帧；查询模块用于基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；计算模块用于根据获得的节点AP预估给客户端的带宽速率和节点AP自身的信道利用率，计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率；通信模块用于将计算模块计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点；接入控制模块用于接收Mesh网络控制节点中仲裁模块的通知，允许对应客户端接入。Mesh网络控制节点包括仲裁模块，仲裁模块用于接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，通知最优节点AP允许客户端接入。
速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。理想状态指无其它设备干扰，且节点AP的信道利用率为100％，节点AP能够提供给客户端的带宽速率。通过前期的运行测试，在速率表中，以客户端为单位，记录每个节点AP预估给客户端的带宽速率，即在理想状态下，节点AP能够提供给客户端的带宽速率。后续当节点AP接收到探测请求帧时，即可根据探测请求帧中的RSSI信息和MIMO信息，快速获知节点AP自身预估给客户端的带宽速率。
仲裁模块接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，具体过程为：
仲裁模块选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，该节点AP作为最优节点AP。
本发明实施例的Mesh组网AP控制客户端接入的系统，在客户端接入节点AP之前，节点AP根据客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，获取节点AP预估给该客户端的带宽速率，并根据节点AP当前自身的信道利用率计算出节点AP实际能够提供给该客户端的带宽速率，Mesh网络控制节点根据所有节点AP实际能够提供给客户端的带宽速率，将客户端接入最优网络的节点AP上，在接入之前对节点AP的网络状态进行判断，避免多个客户端接入在同一个网络较优的节点AP下，造成节点AP堵塞现象的出现。
可选地，在上述一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统的实施例的基础上，本发明实施提供的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统的第一个可选实施例中，计算模块计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
可选地，在上述一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统的第一个可选实施例的基础上，本发明实施提供的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统的第二个可选实施例中，接收模块还用于基于所接收探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则驱使查询模块基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
本发明不局限于上述实施方式，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Mesh网络的节点AP接收客户端发出的探测请求帧，所述探测请求帧中包括客户端的RSSI信息和MIMO信息；
节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；
各节点AP根据预估给客户端的带宽速率，以及自身的信道利用率，计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率；
各节点AP将计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点，Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP；
其中，所述速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。
2.如权利要求1所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，其特征在于，所述计算出节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
3.如权利要求1所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，其特征在于，所述Mesh网络控制节点基于实际带宽速率将客户端接入最优节点AP，具体步骤为：
Mesh网络控制节点选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，将客户端接入该节点AP中。
4.如权利要求1所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的方法，其特征在于，节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表之前，还包括：Mesh网络的节点AP接收客户端广播的探测请求帧，基于探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则Mesh网络的节点AP基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
5.一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，其特征在于，包括：
至少一节点AP，所述节点AP包括，
-接收模块，其用于用于接收客户端发出的探测请求帧；
-查询模块，其用于基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，获得节点AP预估给客户端的带宽速率；
-计算模块，其用于根据获得的节点AP预估给客户端的带宽速率和节点AP自身的信道利用率，计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率；
-通信模块，其用于将计算模块计算出的实际带宽速率上报至Mesh网络控制节点；
-接入控制模块，其用于接收Mesh网络控制节点中仲裁模块的通知，允许对应客户端接入；
Mesh网络控制节点，所述Mesh网络控制节点包括，
-仲裁模块，其用于接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，通知最优节点AP允许客户端接入；
其中，所述速率表基于客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP的工作频段和频宽信息测试得出，用于记录理想状态下节点AP能提供给客户端的带宽速率，且速率表由节点AP维护。
6.如权利要求5所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，其特征在于，所述计算模块计算节点AP自身能够分配给客户端的实际带宽速率，计算公式为：
Pre_Allow_Through_Put＝Pre_Through_Put*(1-channel_utilization)
其中，Pre_Allow_Through_Put为节点AP能够分配给客户端的实际带宽速率，Pre_Through_Put为节点AP预估给客户端的带宽速率，channel_utilization为节点AP自身的信道利用率。
7.如权利要求5所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，其特征在于，所述仲裁模块接收节点AP中通信模块上传的实际带宽速率，并基于实际带宽速率为客户端选择接入最优节点AP，具体过程为：
仲裁模块选取所有上报的实际带宽速率中值最大实际带宽速率对应的节点AP，该节点AP作为最优节点AP。
8.如权利要求5所述的一种Mesh组网AP控制客户端接入的系统，其特征在于，所述接收模块还用于基于所接收探测请求帧中的RSSI信息，判断客户端的RSSI值是否大于设定阈值，若是，则驱使查询模块基于探测请求帧中客户端的RSSI信息和MIMO信息，以及节点AP当前工作频段和频宽信息，查询速率表，若否，则结束。
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