CN111885616B - 一种高密度wlan环境下的高能效站点分组方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法以及基于该方法的系统,包括建立各AP下的所有站点的关联图;根据关联图判断各站点所在的AP覆盖区间;将仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行着色分组;将着色分组分为至少一个大组;划分每个大组的休眠时段;根据休眠时段规划站点唤醒时间。通过该发明,能够有效利用分组机制,提高网络吞吐率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域,更具体的说是涉及一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法及系统。
背景技术
现有的WLAN站点密集部署环境中,大量同时传输站点共同竞争有限的频谱资源造成高碰撞率和强干扰,导致信道资源和移动站点能耗的浪费。
IEEE 802.11ax标准草案中的广播TWT机制包含了分组的概念,但具体如何分组、如何调度站点的休眠时间并未提及。对于个体站点,TWT调度问题转为能耗与时延的权衡,站点休眠时间越长,则可节省更多的能源,但会引入更多的时延。对于AP是在存储空间的考虑,过长的休眠时间会引起AP缓冲区溢出。而对于整体网络看来,站点同时醒来的个数不均衡,性能下挫;个数过少,则信道利用率不高,若同时醒来的站点过多,信道竞争致使碰撞概率激增,最终导致整体吞吐率低。
如何充分利用分组机制,是能够快速解决因信道竞争使得碰撞概率激增,导致整体吞吐率低的有效手段。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法及系统,能够有效利用分组机制,提高网络吞吐率。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法,包括
步骤1:建立各AP下的所有站点的关联图;
步骤2:根据关联图判断各站点所在的AP覆盖区间;
步骤3:将仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行着色分组;
步骤4:将着色分组分为至少一个大组;
步骤5:划分每个大组的休眠时段;
步骤6:根据休眠时段规划站点唤醒时间。
作为本发明的进一步改进,步骤3中的着色分组由同时处于多个AP覆盖区间的站点开始向外寻找不同AP覆盖区间的站点进行关联。
作为本发明的进一步改进,步骤3中的着色分组还根据站点数量均分为多个小组并以小组为单位进行不同颜色的着色。
作为本发明的进一步改进,步骤6中的规划站点唤醒时间,通过TWT(目标唤醒时间)机制分配各大组内的站点唤醒时间。
一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,包括若干AP,包括
站点采集模块,采集对应AP覆盖区间内的所有站点信息;
关联模块,关联同一个AP覆盖区间内所有站点;
关联分析模块,根据站点的关联信息分析各站点所处的AP覆盖区间,并判断是否同时处于多个AP覆盖区间内;
着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行相同着色;
小组分组模块,根据着色种类分配小组;
大组分组模块,将若干小组分为至少一个大组。
作为本发明的进一步改进,着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行数量均分后分别以均分后的单位分配着色,该单位内部站点分配相同着色。
作为本发明的进一步改进,所述AP还包括信号调节组件和风速检测组件;所述风速检测组件与信号调节组件联动,当风速检测组件检测到的风速大于设定的阈值时,带动信号调节组件收回。
作为本发明的进一步改进,所述信号调节组件包括多节同轴且可相对活动的依次套接在一起的天线、设置在相邻两节天线之间的离合机构,多节天线之间通过离合机构相互联动,且位于最高位置的天线与风速检测组件联动,当风速检测组件带动天线伸缩到位后,该天线带动相邻的天线伸缩,且其伸缩到位后带动另一端相邻的天线伸缩,多节天线之间循环动作。
作为本发明的进一步改进,所述离合机构包括与风速检测组件联动的转轴、与转轴联动的传动轴,所述传动轴与天线联动,以带动最高一节的天线伸缩;所述传动轴与最高一节的天线固定连接,最高的一节天线还与相邻一节的天线套接的位置设置有滑块,该相邻的天线内侧面开设有螺旋滑槽,所述滑块位于滑槽内,且与滑槽滑动连接,当传动轴带动天线转动时,滑块在滑槽中滑动,当滑块滑到滑槽的尽头后,带动相邻的天线转动,相邻的天线的滑块在另一个天线的滑槽中滑动,并重复上述动作,依次伸缩多节天线。
作为本发明的进一步改进,所述转轴的侧壁上延转轴的长度方向开设有燕尾槽,所述传动轴为套接在转轴上的空心管,且管内对应该燕尾槽的位置设置有与燕尾槽相适配的凸条,当传动轴套接在转轴上时,所述凸条位于燕尾槽内,且与燕尾槽滑动连接;当风速检测组件带动转轴转动时,转轴通过燕尾槽与凸条带动传动轴转动,进而带动最高一节天线转动。
本发明的有益效果,通过关联图能够显而易见的表示该站点所处的位置情况。并根据该站点所处的位置情况来分析各站点之间的相互关系,对于两个及以上的站点仅处于不同的AP覆盖区间内,则将该两个及以上的站点归为同一组,并进行着色,并将多个站点以该规律分为多组,进行不同组件的不同颜色的着色,每组颜色都不同,进而将站点进行归类。在小组分类之后,在进行大组划分,此时大组与大组之间设置休眠时段,进而给各个大组内的站点规划唤醒时间,通过大组轮流的方式进行信道分配,能够非常大限度的避免信道竞争激烈导致碰撞激增的现象出现,进而避免了有该现象导致的干扰,进而提高整体的网络吞吐率,使得通信更加稳定快速。
附图说明
图1为本发明各AP覆盖区间下的站点的关联图示意图;
图2为本发明各站点的着色示意图;
图3为本发明的分组结构示意图;
图4为本发明的方法流程示意图;
图5为本发明的风速检测组件和信号调节组件配合关系示意图;
图6为本发明的风速检测组件内部联动结构示意图;
图7为本发明的天线结构剖面示意图;
图8为本发明的相邻两节天线配合示意图;
图9为本发明的滑块和滑槽配合结构示意图;
图10为本发明的凸条和燕尾槽配合示意图。
附图标记:1、信号调节组件;2、风速检测组件;3、天线;5、转轴;6、传动轴;7、滑块;8、滑槽;9、凸条;10、燕尾槽;11、橡胶片。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
参照图1至图10所示,
本实施例的一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法,包括
步骤1:建立各AP下的所有站点的关联图;
步骤2:根据关联图判断各站点所在的AP覆盖区间;
步骤3:将仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行着色分组;
步骤4:将着色分组分为至少一个大组;
步骤5:划分每个大组的休眠时段;
步骤6:根据休眠时段规划站点唤醒时间。
通过该方法,能够利用AP获取该AP覆盖区间下所有的站点信息,并且通过该站点信息构建处于同一个AP覆盖下的各个站点关联图,通过将同一个AP下的各个站点进行关联,能够获得该站点所处的位置情况,例如某个站点处于多个AP覆盖区间重叠的范围内,该站点就会关联多个额外的站点,同时处于多个AP的关联圈,由此能够构建关联图;通过该关联图能够显而易见的表示该站点所处的位置情况。并根据该站点所处的位置情况来分析各站点之间的相互关系,对于两个及以上的站点仅处于不同的AP覆盖区间内,则将该两个及以上的站点归为同一组,并进行着色,并将多个站点以该规律分为多组,进行不同组件的不同颜色的着色,每组颜色都不同,进而将站点进行归类。在小组分类之后,在进行大组划分,此时大组与大组之间设置休眠时段,进而给各个大组内的站点规划唤醒时间,通过大组轮流的方式进行信道分配,能够非常大限度的避免信道竞争激烈导致碰撞激增的现象出现,进而避免了有该现象导致的干扰,进而提高整体的网络吞吐率,使得通信更加稳定快速。
作为另一种具体的实施方式,基于以上方法,其中步骤3中的着色分组由同时处于多个AP覆盖区间的站点开始向外寻找不同AP覆盖区间的站点进行关联。
该着色分组中,优先对多个AP覆盖区间内的站点向外进行搜寻,匹配与其所在的区域对应的所有AP所覆盖的区间完全不同的站点。由此优先匹配竞争较为激烈的重叠区,能够有效排除重叠区的竞争,避免在分组完毕后落单的站点存在于重叠区,导致该落单站点对整体的分配效果造成影响。
更进一步的,步骤3中的着色分组还根据站点数量均分为多个小组并以小组为单位进行不同颜色的着色。
根据站点数量将站点平均分为多个小组,并且以小组为单位进行着色,此时每个小组内的站点均为相同的颜色,让AP或者WLC(无线局域网控制器)更方便的辨识各个站点的分组情况,此时AP根据颜色进行唤醒和信道分配,能够让分配效率更高。
另外,步骤6中的规划站点唤醒时间,通过TWT(目标唤醒时间)机制分配各大组内的站点唤醒时间。
TWT机制是IEEE 802.11ax标准中制定的新的调度机制,本方案基于该标准,充分结合其本身的机制,利用该机制分配各大组内部的小组站点唤醒时间,此时结合大组的休眠时段,能够让其他大组进入休眠,并且在目前大组内部进行唤醒调度,总结上述方案,整体的方案能够让AP和站点之间高效、有规划、高抗干扰、吞吐率高进行通信。
基于上述方法,本方案提供一种系统,同样用于解决和实现相同的技术效果和技术问题,其具体如下:
一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,包括若干AP,包括
站点采集模块,采集对应AP覆盖区间内的所有站点信息;
关联模块,关联同一个AP覆盖区间内所有站点;
关联分析模块,根据站点的关联信息分析各站点所处的AP覆盖区间,并判断是否同时处于多个AP覆盖区间内;
着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行相同着色;
小组分组模块,根据着色种类分配小组;
大组分组模块,将若干小组分为至少一个大组。
其中各个模块均可以为单独运行的硬件模块,也可以是集成在同一个软件程序中的软件模块。
本方案以下参照设置在AP或者WLC结合AP内的软件程序解释:
首先,AP通过站点采集模块采集对应的AP覆盖区间内的所有站点,此后将站点信息发送给AP的处理器或者WLC,站点通过关联模块进行关联,关联模块对每个AP所覆盖的站点进行AP范围内的关联,此时部分站点会处于多个关联圈,意味着其处于重叠区域;通过关联分析模块将关联的站点所处的AP覆盖区间进行分析,进而判断这些站点是否同时处于多个AP覆盖区间内以及位于哪一个AP覆盖区间内;此后,利用着色模块,通过AP的BSS着色功能对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行相同着色,能够让不会相互竞争信道的站点进行归类,通过小组分组模块根据着色的颜色种类进行小组分配,例如将相同颜色的站点划分到同一小组,大组分组模块又可以将小组划分至若干个大组中,通过AP自带的TWT机制,针对各个大组进行休眠时段的分配。
作为优化,着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行数量均分后分别以均分后的单位分配着色,该单位内部站点分配相同着色。
由于小组内的站点数量过大也会导致信道产生竞争,此时通过着色模块对站点进行数量上的分配,均分数量后进行着色,此时能够让相同着色的站点数量减少,而颜色种类增加,此时能够大幅减小信道竞争。作为优选,本方案进一步提供一种方案,着色模块根据AP数量进行分配,即每个小组内包含各AP的一个站点,如果AP数量为3个,则一个小组中包含3个AP的各一个站点,并进行相同着色,每个AP仅选用一个站点,作为一个小组,能够最大限度的避免信道竞争,通过大组的轮流唤醒进而完成抗干扰。
为了提高户外的AP抗风效果,所述AP还包括信号调节组件1和风速检测组件2;所述风速检测组件2与信号调节组件1联动,当风速检测组件2检测到的风速大于设定的阈值时,带动信号调节组件1收回。
在风速检测组件2检测到风速过大时,风速检测组件2会带动信号调节组件1收回,其中,具体的风速检测组件2可以采用现有技术中申请号为CN201810859949.5的一种抗风交通指示牌中公开的测风装置,通过该测风装置的离心作用,能够在风速达到阈值后与信号调节组件1联动,进而带动信号调节组件1收回。
具体的来说,所述信号调节组件1包括多节同轴且可相对活动的依次套接在一起的天线3、设置在相邻两节天线3之间的离合机构,多节天线3之间通过离合机构相互联动,且位于最高位置的天线3与风速检测组件2联动,当风速检测组件2带动天线3伸缩到位后,该天线3带动相邻的天线3伸缩,且其伸缩到位后带动另一端相邻的天线3伸缩,多节天线3之间循环动作。
通过多节天线3组成一根完整的天线3,并且该天线3之间进行伸缩的套接,相互之间还通过接触导电,以此传递信号。由于相邻的天线3之间具有离合机构,因此在风速检测组件2开始带动天线3运动时,会先带着最高位置的天线3收回,收回到位之后,在通过离合机构带动与其相邻的一节天线3收回,循环动作之后即可将多节天线3收回,以此提高抗风效果,避免在大风情况下影响AP的天线3寿命,有助于通信的稳定。
进一步的,所述离合机构包括与风速检测组件2联动的转轴5、与转轴5联动的传动轴6,所述传动轴6与天线3联动,以带动最高一节的天线3伸缩;所述传动轴6与最高一节的天线3固定连接,最高的一节天线3还与相邻一节的天线3套接的位置设置有滑块7,该相邻的天线3内侧面开设有螺旋滑槽8,所述滑块7位于滑槽8内,且与滑槽8滑动连接,当传动轴6带动天线3转动时,滑块7在滑槽8中滑动,当滑块7滑到滑槽8的尽头后,带动相邻的天线3转动,相邻的天线3的滑块7在另一个天线3的滑槽8中滑动,并重复上述动作,依次伸缩多节天线3。
风速检测组件2采用现有技术,利用齿轮组与转轴5进行联动,进而带动转轴5转动,转轴5转动之后带动传动轴6转动,进而通过传动轴6带动天线3,天线3转动时,滑块7在滑槽8内滑动,沿着滑槽8的形状向下滑动,当滑到尽头时,会由于与滑槽8的尽头抵触,进而带动该滑槽8对应的一节天线3转动,如此循环,便可以将整个天线3收回,进而避免大风导致天线3折断,影响通信质量和效率。
所述转轴5的侧壁上延转轴5的长度方向开设有燕尾槽10,所述传动轴6为套接在转轴5上的空心管,且管内对应该燕尾槽10的位置设置有与燕尾槽10相适配的凸条9,当传动轴6套接在转轴5上时,所述凸条9位于燕尾槽10内,且与燕尾槽10滑动连接;当风速检测组件2带动转轴5转动时,转轴5通过燕尾槽10与凸条9带动传动轴6转动,进而带动最高一节天线3转动。
利用燕尾槽10和凸条9,能够相互配合带动传动轴6升降,使其具有紧密配合作用,并且结构简单。具体的来说,传动轴6采用绝缘材料,而滑块7以及滑槽8采用导电材料,并且与对应的天线3本体之间导电,此时相邻的天线3通过滑槽8和滑块7的配合进行导电,进而完成信号的传递。
除此之外,滑槽8和滑块7之间还绝缘的橡胶片11,该橡胶片11一端固定在滑块7上,另一端与滑槽8的槽底相抵触,该橡胶片11的长度大于滑块7相对滑槽8槽底的一端到槽底的距离,当滑块7在滑槽8中滑动时,橡胶片11与滑槽8的槽底抵触,且被滑块7带着移动,能够支撑滑块7,减少滑块7在滑槽8中的抖动,提高接触效果,并且能够刮除滑槽8中的灰尘,使得接触效果更好,避免堆积的灰尘随时扬起导致滑块7与滑槽8的槽壁的接触效果受到影响。由于橡胶片11的长度大于滑块7到槽底的距离,此时橡胶片11与滑槽8的槽底成一定角度,使得刮除时阻力更小,并且该橡胶片11的夹角为滑块7移动方向上的一锐角夹角,在滑块7滑动到位时,由于该橡胶片11的存在,能够一定程度上提供摩擦力的支撑,避免滑块7倒滑。在滑块7改变滑动方向时,需要先克服橡胶片11的摩擦,直到橡胶片11改变夹角方向,并且橡胶片11与槽底的夹角重新调整到滑块7移动的方向上的一锐角夹角。由此能够提供一定的限位效果,同时也能够刮除灰尘,也具有抗震,提高接触效果的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法,其特征在于:包括步骤1:建立各AP下的所有站点的关联图;
步骤2:根据关联图判断各站点所在的AP覆盖区间;
步骤3:将仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行着色分组;
步骤4:将着色分组分为至少一个大组;
步骤5:划分每个大组的休眠时段;
步骤6:根据休眠时段规划站点唤醒时间;
步骤3中的着色分组由同时处于多个AP覆盖区间的站点开始向外寻找不同AP覆盖区间的站点进行关联;
步骤3中的着色分组还根据站点数量均分为多个小组并以小组为单位进行不同颜色的着色。
2.根据权利要求1所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法,其特征在于:步骤6中的规划站点唤醒时间,通过TWT(目标唤醒时间)机制分配各大组内的站点唤醒时间。
3.一种高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,包括若干AP,其特征在于:该系统基于如权利要求1所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组方法,且包括
站点采集模块,采集对应AP覆盖区间内的所有站点信息;
关联模块,关联同一个AP覆盖区间内所有站点;
关联分析模块,根据站点的关联信息分析各站点所处的AP覆盖区间,并判断是否同时处于多个AP覆盖区间内;
着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行相同着色;
小组分组模块,根据着色种类分配小组;
大组分组模块,将若干小组分为至少一个大组。
4.根据权利要求3所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,其特征在于:着色模块,对仅存在于不同AP覆盖区间的站点进行数量均分后分别以均分后的单位分配着色,该单位内部站点分配相同着色。
5.根据权利要求4所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,其特征在于:所述AP还包括信号调节组件(1)和风速检测组件(2);所述风速检测组件(2)与信号调节组件(1)联动,当风速检测组件(2)检测到的风速大于设定的阈值时,带动信号调节组件(1)收回。
6.根据权利要求5所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,其特征在于:所述信号调节组件(1)包括多节同轴且可相对活动的依次套接在一起的天线(3)、设置在相邻两节天线(3)之间的离合机构,多节天线(3)之间通过离合机构相互联动,且位于最高位置的天线(3)与风速检测组件(2)联动,当风速检测组件(2)带动天线(3)伸缩到位后,该天线(3)带动相邻的天线(3)伸缩,且其伸缩到位后带动另一端相邻的天线(3)伸缩,多节天线(3)之间循环动作。
7.根据权利要求6所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,其特征在于:所述离合机构包括与风速检测组件(2)联动的转轴(5)、与转轴(5)联动的传动轴(6),所述传动轴(6)与天线(3)联动,以带动最高一节的天线(3)伸缩;所述传动轴(6)与最高一节的天线(3)固定连接,最高的一节天线(3)还与相邻一节的天线(3)套接的位置设置有滑块(7),该相邻的天线(3)内侧面开设有螺旋滑槽(8),所述滑块(7)位于滑槽(8)内,且与滑槽(8)滑动连接,当传动轴(6)带动天线(3)转动时,滑块(7)在滑槽(8)中滑动,当滑块(7)滑到滑槽(8)的尽头后,带动相邻的天线(3)转动,相邻的天线(3)的滑块(7)在另一个天线(3)的滑槽(8)中滑动,并重复上述动作,依次伸缩多节天线(3)。
8.根据权利要求7所述的高密度WLAN环境下的高能效站点分组系统,其特征在于:所述转轴(5)的侧壁上延转轴(5)的长度方向开设有燕尾槽(10),所述传动轴(6)为套接在转轴(5)上的空心管,且管内对应该燕尾槽(10)的位置设置有与燕尾槽(10)相适配的凸条(9),当传动轴(6)套接在转轴(5)上时,所述凸条(9)位于燕尾槽(10)内,且与燕尾槽(10)滑动连接;当风速检测组件(2)带动转轴(5)转动时,转轴(5)通过燕尾槽(10)与凸条(9)带动传动轴(6)转动,进而带动最高一节天线(3)转动。
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无线传感器网络分布式调度方法研究;牛建军等;《自动化学报》(第05期);全文 * |
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