CN111954273A - 无线ap频段切换方法、装置及无线ap - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线AP频段切换方法，包括：在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力；根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换。本发明技术方案可实现使用一颗无线芯片实现双频的效果，使无线AP能够根据无线AP的网络质量参数，实现频段间的自动切换。本发明还提供了相应的无线AP频段切换装置及无线AP。
Description
技术领域
本发明属于无线AP组网领域，更具体地，涉及一种无线AP频段切换方法、装置及无线AP。
背景技术
随着互联网行业的发展和智能家居设备的普及，2.4G频段网络越来越拥挤，网络性能下降，频谱资源被利用到极限。而与2.4G频段网络相比，5G频段网络的优势明显，一般来说，得益于5G频段的高带宽优势，同一颗WLAN芯片，工作在5GHz频段的性能可达2.4GHz频段性能的4倍。当前很多WLAN芯片在基带层面上一般都支持IEEE802.11a/b/g/n/ac/，双频无线AP(无线访问接入点，Wireless Access Point)产品化的时候，可以使用两颗一样的WLAN芯片，并分别增加不同的RF(Radio Frequency，射频)FEM(Front-End Module，前端模块)电路，分别提供2.4GHz和5GHz两个频段可接入的双频AP。但是目前的AP产品的2.4GHz和5GHz频段是固定的，无法做到可配。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种无线AP频段切换方法，可以实现使用一颗无线芯片实现双频的效果。使无线AP能够根据无线AP的网络质量参数，实现频段间的自动切换。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无线AP频段切换方法，包括：
在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力；
根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换。
本发明的一个实施例中，所述根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换，包括：
周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
如判断需要进行切换，则将所述无线AP从当前频段切换到另一频段。
本发明的一个实施例中，所述无线AP当前频段的网络质量参数，包括：
当前频段的信道空闲率TXOP，误码率，STA的接收信号强度指示RSSI。
本发明的一个实施例中，根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从2.4GHz频段切换到5GHz频段，包括：
判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限，如果是则需要切换，如果否则继续下一步判断；
判断当前频段的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
判断当前的误码率是否大于误码率门限，如果是则需要切换，如果否则不需要切换；
其中所述高信号强度门限、信道空闲百分比门限和误码率门限均为预设值。
本发明的一个实施例中，根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从5GHz频段切换到2.4GHz频段，包括：
判断当前下挂的STA的RSSI是否全部小于低信号强度门限，如果否则把低信号计数器的计数清零，不需要切换，如果是则给低信号计数器加1并进行下一步判断；
把当前的低信号计数器和比较次数门限比较，如果大于比较次数门限则需要切换，如果否则转上一步继续下一次判断；
其中所述低信号强度门限和比较次数门限为预设值，低信号计数器的初始值为0。
本发明的一个实施例中，在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力，具体为：
在一颗WLAN芯片上，配置有FEM开关切换电路和两套射频前端FEM，通过CPU的GPIO口控制：
当需要工作在2.4GHz频时，拉低GPIO设置GPIO＝0，从而选择2.4GHz的射频FEM；反之，当需要工作在5GHz频时，拉高GPIO设置GPIO＝1，从而选择5GHz的射频FEM；或者，
当需要工作在2.4GHz频时，拉高GPIO设置GPIO＝1，从而选择2.4GHz的射频FEM；反之，当需要工作在5GHz频时，拉低GPIO设置GPIO＝0，从而选择5GHz的射频FEM。
按照本发明的另一方面，还提供了一种无线AP频段切换装置，其特征在于，包括参数获取模块、判断模块和频段切换模块，其中：
所述参数获取模块，用于周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
所述判断模块，用于根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
所述频段切换模块，用于在判断出需要进行切换时，将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
其中，在所述无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力。
本发明的一个实施例中，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从2.4GHz频段切换到5GHz频段，包括：
判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限，如果是则需要切换，如果否则继续下一步判断；
判断当前频段的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
判断当前的误码率是否大于误码率门限，如果是则需要切换，如果否则不需要切换；
其中所述高信号强度门限、信道空闲百分比门限和误码率门限均为预设值。
本发明的一个实施例中，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从5GHz频段切换到2.4GHz频段，包括：
判断当前下挂的STA的RSSI是否全部小于低信号强度门限，如果否则把低信号计数器的计数清零，不需要切换，如果是则给低信号计数器加1并进行下一步判断；
把当前的低信号计数器和比较次数门限比较，如果大于比较次数门限则需要切换，如果否则转上一步继续下一次判断；
其中所述低信号强度门限和比较次数门限为预设值，低信号计数器的初始值为0。
按照本发明的另一方面，还提供了一种无线AP，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述无线AP频段切换方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明技术方案可实现使用一颗无线芯片实现双频的效果，使无线AP能够根据无线AP的网络质量参数，实现频段间的自动切换；
(2)主要使用场景是用户终端都支持5GHz的时候，普通双频AP通过本技术可以工作在双5GHz模式，提供最大的性能。尤其是Multi AP组网的场景，如果双频AP作为一个无线repeater(中继器)，让双频AP工作在双5GHz，可以使用其中一个独立的5GHz作为Backhaul(回程无线网络)，另外一个独立的5GHz作为Fronthaul(前传无线网络)，这样如果STA连接在repeater上时，两跳组网性能将不再减半，依然可以获得全性能，即组网性能将增加一倍，达到类似于高端3频AP的性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种无线AP频段切换方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中射频FEM切换电路的结构示意图；
图3为本发明实施例中频段自动切换总体流程示意图；
图4为本发明实施例中从2.4GHz切换到5GHz的判断逻辑流程图；
图5为本发明实施例中从5GHz切换到2.4GHz的判断逻辑流程图；
图6是本发明实施例提供的一种无线AP频段切换装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
为了解决现有技术存在的问题，如图1所示，本发明提供了一种无线AP频段切换方法，包括：
S1、在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力；
为了实现本发明的无线AP频段切换方案，首先必须使无线AP频段具备可切换的能力，具体地：
首先，如图2所示，需要在一颗WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，需要有两套射频前端FEM，为此设计了一套FEM开关切换电路，通过CPU的GPIO口控制：当当前工作在2.4GHz的时候，拉低GPIO设置GPIO＝0，从而选择2.4GHz的射频FEM；反之，当需要切换到5GHz频段工作时，拉高GPIO设置GPIO＝1，从而选择5GHz的射频FEM。当然，该电路也可以相反，即当GPIO＝0时为5GHz频段，当GPIO＝1时为2.4GHz频段；
第二，由于不同的FEM有不同的射频校准参数，需要在开机的时候把两套校准参数导入到系统中，在切换FEM切换开关的同时，计算机程序会加载对应的校准参数，以让射频FEM正常工作；
第三，由于2.4GHz和5GHz的两个频段的工作模式不一样，可支持的工作频宽也不一样，一般来说，2.4GHz的工作模式是IEEE802.11b/g/n，工作频宽是20MHz，而5GHz的工作模式是IEEE802.11a/n/ac，工作频宽是80MHz。因此在切换频段的同时，也需要把工作模式和频宽切换到符合目标切换频段的参数，以保证目标频段能正常工作；
第四，如果一个无线AP中有不止一个WLAN芯片，当切换频段后两个WLAN芯片处于同一频段，则需要防止两个频段占用同一信道；
例如，如果将一个WLAN芯片切换到5GHz频段，而一个芯片也在5GHz频段，则需要读取另一芯片5GHz频段的当前工作信道，以错开5GHz信道，避免双5GHz工作模式时互相干扰。
S2、根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换。
如图3所示，为了实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换，需要判断当前网络情况并进行切换，包括：
S21、周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
周期性地获取当前下挂STA支持的无线通信频段，以及当前频段的网络质量参数，包括信道的空闲率(TXOP，Transmission Opportunity，传送机会，与信道空闲率等价，比如有50％的传送机会说明当前的信道空闲率为50％)，误码率，STA的RSSI(Receive SignalStrength Indicator，接收信号强度指示)等信息；
根据获取模块所搜集的信息，通过一系列的判断逻辑，以决定是否切换频段，并利用无线AP频段已具备的可切换能力，进行2.4GHz/5GHz频段的相互切换。整个过程是一个循环的过程，需要不停地搜集数据进行实时判断。
S22、根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
可以通过手动方式来配置无线AP的频段，具体说来，就是AP的信道参数可以配置2.4GHz和5GHz的信道，当用户配置为2.4GHz信道(1～13)的时候，WLAN芯片工作在2.4GHz频段；当用户配置为5GHz信道(36～149)的时候，WLAN芯片工作在5GHz频段。另外一种是自动，就是相当于一种高级的自动信道选择，同一个SSID，根据一定的策略，自动动态地选择工作频段，可以工作在2.4GHz，也可以工作在5GHz。
自动判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段主要有两种判断逻辑，一种是从2.4GHz切换到5GHz的判断逻辑，另外一种是从从5GHz切回到2.4GHz的判断逻辑。
先说明第一种，如图4所示：
S2201、系统开机的时候，可以默认工作在2.4GHz模式，以兼容所有新老设备。
S2202、判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果是再进行后面的判断，否则的话，直接结束判断，即不需要切换。
S2203、继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限HighRssiThreshold，范围在-60dBm～-40dBm之间，默认取-50dBm，如果是的话，说明所有STA都在近距离连接，就可以置切换5GHz的标记了。否则的话，说明有的STA离的比较远，不具备马上切换的条件，需要继续进行后续的判断。
S2204、判断当前的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限CCAPercentThreshold，范围在20％～60％之间，默认取40％，如果是的话，说明当前2.4GHz干扰很大，2.4GHz的使用不是很顺畅，可继续进行后面的判断。否则的话说明当前2.4GHz干扰可以接受，不必进行后续的切换。
S2205、判断当前的误码率是否大于误码率门限BERThreshold，范围在10％～50％之间，默认取20％；
S2206、如果是的话，说明当前2.4GHz的信号质量太差，需要切换到5G因此置切换标记后退出；
S2207、否则的话，说明当前2.4GHz的信号质量尚可，无需进行切换，直接退出。
需要说明的是，在图4中所有的判断参数均取的是最优值，在产品实施中可根据实际情况调整。
当频段切换到5GHz频段之后(或工作于5GHz)，需要进行第二种判断逻辑，即何时从5GHz切换到2.4GHz的判断。如图5所示：
S2211、首先，判断当前下挂的STA是否全部小于低信号强度门限LowRssiThreshold，范围在-65dBm～-85dBm之间，默认取-75dBm；
S2212、如果否，把低信号计数器LowRssiCount清零后退出，不进行切换；
S2213、如果是的话，需要给低信号计数器加1，其中低信号计数器的初始值为0；
S2214、然后再把当前的低信号计数器和比较次数门限M(范围在5和15之间，默认取10次)比较；
S2215、如果大于M，说明次数已达到标准，即连续M次检测到当前下挂的STA是否全部小于低信号强度门限LowRssiThreshold，需要进行切换；
S2216、如果小于等于M，说明次数还未达标，先结束本次循环，待下一次循环到来的时候继续进行判断。
需要说明的是，在图5中所有的判断参数均取的是最优值，在产品实施中可根据实际情况调整。
S23、如判断需要进行切换，则将所述无线AP从当前频段切换到另一频段。
当需要切换时，利用WLAN芯片的频段切换能力，实现2.4GHz和5GHz全频段；
进一步地，根据本发明的思路，还可以实现多频段(例如2.4G、5G、6G以及将来更多可能的WiFi频段)的切换，只是频段间切换的判断逻辑和判断标准可能不同，但是整体实现思路与本发明技术方案相同。
进一步地，在当前的无线AP产品中，可以把其中的一个频段做成固定5GHz频段，通过本发明把另一个频段做成2.4GHz和5GHz可切换频段，这样，双频设备可以工作在普通的2.4G和5G的双频模式，以满足兼容老设备的要求。当用户所有STA都支持5GHz的时候，可以把双频设备工作在双5GHz的状态，发挥芯片的最大能力，提供最大的性能。
实施例2
如图6所示，本发明实施例提供了一种无线AP频段切换装置，包括参数获取模块、判断模块和频段切换模块，其中：
所述参数获取模块，用于周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
其中，所述无线AP当前频段的网络质量参数，包括：当前频段的信道空闲率TXOP，误码率，STA的接收信号强度指示RSSI；
所述判断模块，用于根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
所述频段切换模块，用于在判断出需要进行切换时，将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
其中，在所述无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力。
进一步地，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从2.4GHz频段切换到5GHz频段，包括：
判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限，如果是则需要切换，如果否则继续下一步判断；
判断当前频段的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
判断当前的误码率是否大于误码率门限，如果是则需要切换，如果否则不需要切换；
其中所述高信号强度门限、信道空闲百分比门限和误码率门限均为预设值。
进一步地，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从5GHz频段切换到2.4GHz频段，包括：
判断当前下挂的STA的RSSI是否全部小于低信号强度门限，如果否则把低信号计数器的计数清零，不需要切换，如果是则给低信号计数器加1并进行下一步判断；
把当前的低信号计数器和比较次数门限比较，如果大于比较次数门限则需要切换，如果否则转上一步继续下一次判断；
其中所述低信号强度门限和比较次数门限为预设值，低信号计数器的初始值为0。
实施例3
本发明实施例提供了一种无线AP，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述无线AP频段切换方法。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线AP频段切换方法，其特征在于，包括：
在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力；
根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换。
2.如权利要求1所述的无线AP频段切换方法，其特征在于，所述根据无线AP的网络质量参数，实现2.4GHz频段和5GHz频段间的自动切换，包括：
周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
如判断需要进行切换，则将所述无线AP从当前频段切换到另一频段。
3.如权利要求2所述的无线AP频段切换方法，其特征在于，所述无线AP当前频段的网络质量参数，包括：
当前频段的信道空闲率TXOP，误码率，STA的接收信号强度指示RSSI。
4.如权利要求3所述的无线AP频段切换方法，其特征在于，根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从2.4GHz频段切换到5GHz频段，包括：
判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限，如果是则需要切换，如果否则继续下一步判断；
判断当前频段的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
判断当前的误码率是否大于误码率门限，如果是则需要切换，如果否则不需要切换；
其中所述高信号强度门限、信道空闲百分比门限和误码率门限均为预设值。
5.如权利要求3所述的无线AP频段切换方法，其特征在于，根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从5GHz频段切换到2.4GHz频段，包括：
判断当前下挂的STA的RSSI是否全部小于低信号强度门限，如果否则把低信号计数器的计数清零，不需要切换，如果是则给低信号计数器加1并进行下一步判断；
把当前的低信号计数器和比较次数门限比较，如果大于比较次数门限则需要切换，如果否则转上一步继续下一次判断；
其中所述低信号强度门限和比较次数门限为预设值，低信号计数器的初始值为0。
6.如权利要求1或2所述的无线AP频段切换方法，其特征在于，在无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力，具体为：
在一颗WLAN芯片上，配置有FEM开关切换电路和两套射频前端FEM，通过CPU的GPIO口控制：
当需要工作在2.4GHz频时，拉低GPIO设置GPIO＝0，从而选择2.4GHz的射频FEM；反之，当需要工作在5GHz频时，拉高GPIO设置GPIO＝1，从而选择5GHz的射频FEM；或者，
当需要工作在2.4GHz频时，拉高GPIO设置GPIO＝1，从而选择2.4GHz的射频FEM；反之，当需要工作在5GHz频时，拉低GPIO设置GPIO＝0，从而选择5GHz的射频FEM。
7.一种无线AP频段切换装置，其特征在于，包括参数获取模块、判断模块和频段切换模块，其中：
所述参数获取模块，用于周期性获取所述无线AP当前下挂STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数；
所述判断模块，用于根据所述STA所支持的无线通信频段，以及所述无线AP当前频段的网络质量参数，判断是否需要将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
所述频段切换模块，用于在判断出需要进行切换时，将所述无线AP从当前频段切换到另一频段；
其中，在所述无线AP的WLAN芯片上，实现2.4GHz和5GHz全频段均可以正常工作，使无线AP频段具备频段可切换的能力。
8.如权利要求7所述的无线AP频段切换装置，其特征在于，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从2.4GHz频段切换到5GHz频段，包括：
判断当前所有下挂的STA是否全部都支持双频，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
继续判断当前下挂STA的RSSI是否全部大于高信号强度门限，如果是则需要切换，如果否则继续下一步判断；
判断当前频段的信道空闲率TXOP是否小于信道空闲百分比门限，如果否则不需要切换，如果是则继续下一步判断；
判断当前的误码率是否大于误码率门限，如果是则需要切换，如果否则不需要切换；
其中所述高信号强度门限、信道空闲百分比门限和误码率门限均为预设值。
9.如权利要求7所述的无线AP频段切换装置，其特征在于，所述判断模块判断是否需要将所述无线AP从5GHz频段切换到2.4GHz频段，包括：
判断当前下挂的STA的RSSI是否全部小于低信号强度门限，如果否则把低信号计数器的计数清零，不需要切换，如果是则给低信号计数器加1并进行下一步判断；
把当前的低信号计数器和比较次数门限比较，如果大于比较次数门限则需要切换，如果否则转上一步继续下一次判断；
其中所述低信号强度门限和比较次数门限为预设值，低信号计数器的初始值为0。
10.一种无线AP，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6任一项所述的方法。
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