CN116134867A - 用于评估能够由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量的方法、相应的设备、计算机程序产品和计算机可读载体介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种方法和设备，用于评估可以由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量。该方法由通信设备实现，该通信设备已经在预定WiFi频带内的给定WiFi信道(称为当前信道(CC))上连接到接入点，该方法包括第一阶段，第一阶段用于计算代表预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道(称为扫描信道(SC))的信道质量的分数，第一阶段包括以下项的至少一次迭代：获得(11)与扫描信道相关的扫描信道带宽和最大有效全向辐射功率；确定(12)在扫描信道中运行的相邻接入点的数量；估计(13)扫描信道的邻居传播时间占用；以及根据以下项计算(14)扫描信道(SC)的分数：所获得的带宽；所获得的最大有效全向辐射功率；所确定的相邻接入点的数量；以及所估计的邻居传播时间占用。

Description

用于评估能够由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量的方法、相应的设备、计算机程序产品和计算机可读载体介质

技术领域

本公开总体涉及基于IEEE 802.11标准的无线网络的领域。更具体而言，本公开涉及一种技术，该技术允许在连接到WiFi接入点的通信设备处实施Wi-Fi诊断以及一定程度上的故障排除。

背景技术

本部分旨在向读者介绍技术的各个方面，这些方面可能与下面描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关。相信这种讨论有助于为读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应理解将从这个角度来阅读这些陈述，而不是承认为现有技术。

依赖于IEEE 802.11标准的无线网络的使用简单，允许将设备连接到网络而无需排布电缆，这使得它们变得非常流行：WiFi网络现在被广泛地部署在非常多的局域网(LAN)和家庭区域网络(HAN)中。越来越多的设备(包括诸如智能电话、平板电脑、机顶盒、电视机之类的一般的公共消费设备)现在都设有WiFi接口，并且在WiFi网络上交换的数据量不断增加。

在这种情况下，WiFi连接的质量已经变成一个关键点，因此需要能够监视WiFi服务质量。

为此，一些方法依赖于全面的WiFi网络监视，其中在WiFi路由器层面(即在接入点层面)实施深度信道检查和历史记录创建。当被正确实施时，这些解决方案通常被证明在监视WiFi网络特性方面是有效的。然而，在设计WiFi路由器时，它们通常不在主要目标功能之列，而且它们在这种设备中的集成是成本高昂的。因此，它们往往停留在开发阶段。此外，这些解决方案是WiFi路由器集中式解决方案，即以接入点为中心，这意味着它们并不总是适于识别可能涉及网络中的特定WiFi客户端设备的特定问题。例如，由于大多数WiFi客户端是被设计为移动设备的设备(例如，智能电话、平板电脑、笔记本电脑)，这些解决方案通常注重监视提供了与漫游或漫游问题有关的信息的特性，而牺牲了其他特性。

然而，不一定是移动设备的一些WiFi客户端可能会受到接收信号的某些质量变化的严重影响。这在需要数据的实时发送和/或接收的系统中尤其如此。例如，在无线局域网或家庭区域网络中，诸如连接到电视机的机顶盒(STB)之类的通信设备可能需要从另一个设备接收实时数据。例如，实时数据可以是由运营商或内容提供商(即Verizon^TM、T-Mobile^TM、Orange^TM、Deutsche Telekom^TM、Netflix^TM等)提供的电视节目或流视频内容。实时数据还可以是这样的视频和/或音频，它们代表软件在另一个网络中的某处的执行并来自一个或几个服务器(例如，源于云中的多人游戏的执行的流数据)。更一般地，可以把实时数据看作是在时间限制和顺序限制下发送(和接收)的数据，这两种限制决定了在可接受条件下发送和/或接收实时数据的可能性。良好的接收质量在这种为满足特定需求而设计的无线通信设备中可能是至关重要的。

因此，存在对以设备为中心的方法的兴趣，即监视、诊断和故障排除技术不是在接入点层面处被实现，而是在连接到接入点的通信设备处被实现。

然而，可以观察到许多通信设备在这方面根本不提供任何信息。当有关在给定通信设备处的WiFi链路状态的信息被提供时，它在大多数情况下受限于对接收信号强度指示符(RSSI)的测量值的显示。然而，仅仅是接收信号的强度可能不足以确定给定的通信设备是否能够正确接收网络中的实时数据，WiFi链路的质量还高度依赖于几个标准。最后，在提供更多信息的少数情况下，它通常包括对WiFi连接状态的快照的显示，快照基本上是对复杂特征的一连串原始测量值，这些测量值对大多数人(即使是经验丰富的用户)来说是不可理解和/或无法解释的。此外，所提供的信息(如果有的话)受限于与当前用于通信设备和接入点之间的WiFi链路的WiFi信道相关的特性。因此，在通信设备处的WiFi链路的质量方面，没有提供任何方法来比较当前信道在所使用的WiFi频带内的其他可用信道中如何排名。

因此，期望能提供一种技术，该技术将至少能避免现有技术的这些缺点中的一些，而且该技术尤其允许提供一种更准确、更可读、更容易使用的方法，以便在连接到接入点的通信设备层面评估WiFi链路在当前信道上运行的质量、和/或WiFi链路如果在另一个信道上运行的预期质量。

发明内容

根据本公开内容，提出了一种用于评估信道的质量的方法，该信道能够由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接。该方法由通信设备实现，通信设备已经在预定WiFi频带内的给定WiFi信道(称为当前信道)上连接到接入点。该方法包括第一阶段，第一阶段用于计算代表预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道(称为扫描信道)的信道质量的分数，第一阶段包括以下项的至少一次迭代：获得与扫描信道相关的扫描信道带宽和最大有效全向辐射功率；确定在扫描信道中运行的相邻接入点的数量；估计扫描信道的邻居传播时间占用(airtime occupancy)；以及根据以下项扫描信道的分数：所获得的带宽；所获得的最大有效全向辐射功率；所确定的相邻接入点的数量；以及所估计的邻居传播时间占用。因此，该技术允许根据在通信设备所连接的接入点上运行的信道，来获得对通信设备在良好条件下发送和/或接收数据(特别是实时数据)能力的准确指示。

根据实施例，确定使用扫描信道的相邻接入点的数量和估计扫描信道的邻居传播时间占用是根据WiFi驱动器在扫描信道的监视期间传送的数据片段被执行的。

根据本实施例的特定特征，估计的邻居传播时间占用等于重叠基本服务集值和干扰值之和，该重叠基本服务集值和干扰值是从WiFi驱动器在扫描信道的监视期间传送的数据片段获得或推断的。

根据本实施例的补充特征，估计扫描信道的邻居传播时间占用还包括：分析存储在通信设备内的信道使用历史数据结构以识别通信设备与扫描信道上的接入点的至少一个先前连接；检索与至少一个先前连接相关的平均邻居传播时间占用；并且将扫描信道的估计的邻居传播时间占用设置为以下项中的最大值：从信道使用历史数据结构中检索的平均邻居传播时间占用、以及从WiFi驱动器在扫描信道的监视期间传送的数据片段计算出的估计的邻居传播时间占用。

根据实施例，扫描信道是通过将预定WiFi频带的多个相邻信道绑定在一起而形成的扩展带宽信道；与扫描信道相关的相邻接入点的数量被确定为与被绑定以形成扫描信道的多个相邻信道中的每个信道相关的相邻接入点的数量之和；以及与扫描信道相关的邻居传播时间占用被估计为与被绑定以形成扫描信道的多个相邻信道的每个信道相关的估计的邻居传播时间占用值中的最大值。

根据实施例，计算扫描信道的分数包括：如果确定的相邻接入点的数量大于预定阈值数量，则对分数施加分数惩罚，所述分数惩罚与确定的相邻接入点的数量成比例。

根据实施例，计算扫描信道的分数还包括考虑以下项：与当前信道相关的最大有效全向辐射功率、以及代表通信设备在当前信道上接收到的信号的功率的当前接收信号强度指示符。

根据实施例，为预定WiFi频带的包括当前信道在内的每个信道计算分数。

根据实施例，代表当前信道的质量的分数、和代表预定WiFi频带内的至少一个其他信道(称为候选信道)的质量的分数在第一阶段被计算，并且该方法包括用于评估信道切换的益处的第二阶段，第二阶段包括：确定至少一个候选信道中的具有最佳分数的信道，该具有最佳分数的信道被称为最佳候选信道；计算最佳候选信道分数和当前信道分数之间的分数比；以及根据计算的分数比传送数据片段，该数据片段代表针对通信设备和接入点之间的连接使用最佳候选信道来代替当前信道是否具有益处。

根据本实施例的特定特征，传送代表使用最佳候选信道来代替当前信道是否具有益处的数据片段还考虑与通信设备和当前信道上的接入点之间的连接相关的至少一个特性。

根据该实施例的补充特征，该至少一个特性属于包括以下项的组：针对通信设备和当前信道上的接入点之间的连接所测量的平均数据速率；当前信道的平均邻居传播时间占用；以及与通信设备和当前信道上的接入点之间的连接相关的平均服务质量。

根据实施例，通信设备具有多个WiFi天线，并且第二阶段还包括：根据代表在通信设备的每个WiFi天线处测量的一组接收信号强度指示符值的数据片段，传送代表通信设备的非最佳定位的概率、和/或通信设备上的硬件问题的概率的数据片段。

本公开还涉及一种通信设备，该通信设备在预定WiFi频带内的给定WiFi信道(称为当前信道)上连接到WiFi接入点，通信设备包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为通过以下项来计算代表预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道(称为扫描信道)的信道质量的分数：获得与扫描信道相关的扫描信道带宽和最大有效全向辐射功率；确定在扫描信道中运行的相邻接入点的数量；估计扫描信道的邻居传播时间占用；以及根据以下项计算扫描信道的分数：所获得的带宽；所获得的最大有效全向辐射功率；所确定的相邻接入点的数量；以及所估计的邻居传播时间占用。

根据一个实施方式，上文所述的用于评估可由WiFi接入点操作的信道的质量的方法的不同步骤由一个或多个软件程序或软件模块程序来实现，该一个或多个软件程序或软件模块程序包括软件指令，这些软件指令旨在由通过当前信道连接到接入点的通信设备的至少一个数据处理器执行。

因此，本公开的另一个方面涉及至少一个计算机程序产品，其可以从通信网络下载、和/或记录在计算机可读的介质上、和/或可以由处理器执行，该至少一个计算机程序产品包括用于实现如上所述方法的程序代码指令。更具体地，该计算机程序产品包括指令，该指令用于命令执行如上所述的用于评估可由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量的方法的不同步骤。

该程序可以使用任何编程语言，并且可以是以下形式：源代码、目标代码、或源代码与目标代码之间的中间代码(例如，以部分编译形式或任何其他期望形式)。

根据一个实施例，可以借助于软件和/或硬件组件来实现方法/装置。在这方面，术语“模块”或“单元”在本文中可以同等地对应于软件组件、或硬件组件、或一组硬件和软件组件。

软件组件对应于一个或多个计算机程序、程序的一个或多个子程序，或更一般地，对应于能够实现针对有关模块在下文所述的功能或一系列功能的程序或一段软件的任何元素。这样的软件组件由物理实体(终端、服务器等)的数据处理器执行，并且能够访问该物理实体的硬件资源(存储器、记录介质、通信总线、输入/输出电子板、用户界面等)。

以同样的方式，硬件组件对应于能够实现针对有关模块在下文所述的功能或一组功能的硬件单元的任何元素。它可以可编程硬件组件、或者具有用于执行软件的集成处理器的组件(例如，集成电路、智能卡、存储卡、用于执行固件的电子板等)。

此外，本公开还涉及一种非暂态计算机可读介质，包括记录在其上并能够由处理器运行的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于实现上述用于评估可由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量的方法的程序代码指令。

本文所用的计算机可读存储介质被认为是非暂态存储介质，其具有在其中存储信息的固有能力以及提供从中检索信息的固有能力。计算机可读存储介质可以是例如(但不限于)电、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或上述的任何适当组合。应理解，虽然下列项提供了可以应用本原理的计算机可读存储介质的更具体的示例，但下列项只是说明性的而未穷举地列出本领域普通技术人员容易理解的内容：便携式计算机软盘；硬盘；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)；便携式光盘只读存储器(CD-ROM)；光存储设备；磁存储设备；或上述项的任何适当组合。

应理解，前述的一般描述和以下的详细描述两者都是示例性的和解释性的，并且不是对所要求保护的公开内容的限制。

还必须理解的是，说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不一定每个实施例都包括该特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指的是同一实施例。此外，当特定的特征、结构或特性结合实施例被描述时，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围之内，无论是否明确描述。

附图说明

参照以下描述和附图可以更好地理解本公开的实施例，这些描述和附图是以示例的方式给出的并且不限制保护范围，在附图中：

图1是用于说明根据本公开的实施例的用于评估可由WiFi接入点操作的信道的质量的所提出技术的第一阶段的流程图；

图2a示出了根据本公开的实施例的与5GHz WiFi频带的一些信道相关的以下项的示例：确定的相邻接入点的数量、估计的邻居传播时间占用、以及计算的质量分数；

图2b示出了图2a的图例；

图3是用于说明根据本公开的实施例的用于评估可由WiFi接入点操作的信道的质量的所提出技术的第二阶段的流程图；

图4是说明根据本公开的实施例的用于评估可由WiFi接入点操作的信道的质量的通信设备的示例的示意性框图。

附图中的组件不一定是按比例的，重点在于说明本公开的原理。

具体实施方式

本公开涉及一种评估信道的质量的方法，该信道可以由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接。该方法由通信设备实现，该通信设备已经通过WiFi信道(在本公开中称为当前信道)与WiFi接入点连接。当前信道属于预定WiFi频带，例如2.4GHz或5GHz频带。

如已经在上面呈现的，与所提出技术的背景相关，通过给定WiFi信道的数据发送和/或接收条件可能受到若干因素的影响，并且仅通信设备处的接收信号强度指示符(RSSI)(虽然有时被用作无线链路的质量的一种代表)可能实际上被证明在许多情况下不足以正确评估这种链路的质量。例如，通信设备的无线邻域包括创建通信设备所连接的无线网络的接入点，但也包括通信设备附近的其他接入点。这样的其他接入点(其覆盖范围在给定的信号电平(例如-85dBm或更高电平)下与所使用的接入点的覆盖范围重叠)被称为相邻接入点。当在与当前接入点相同的信道上运行时，这些相邻接入点有可能由于传播时间占用和干扰而扰乱通信设备处的数据发送和/或接收。

如下文将参照附图更充分地描述的，在本公开的一个实施例中提供一种经改进并且更准确的方法来评估用于建立与通信设备的WiFi连接的WiFi信道的质量。根据本公开，通过计算代表可以由通信设备所连接的接入点操作的至少一个WiFi信道的信道质量的分数来达成该目标。根据实施例，该分数是从通信设备角度计算的，即它反映了与给定通信设备(实现所提出的技术的设备)与接入点之间的特定连接的发送和接收条件有关的信道的质量。因此，可以认为所提出的技术是以设备为中心的解决方案，与现有技术中存在的以接入点为中心的解决方案形成对比。计算出的分数然后可以被用于识别另一个信道(即与当前在接入点上操作的信道不同的信道)，如果该另一信道由接入点操作，则可能在通信设备处提供显著的数据发送和接收条件的改善。当针对当前信道被计算时，质量分数(可能与其他指标一起)还可以被用于通过允许识别WiFi链路上的可能的弱点或问题、并最终提供修复它们的建议，来对当前信道进行WiFi诊断。

然而，本公开可以以许多替代的形式体现，并且不应被理解为仅限于本文所述的实施例。因此，虽然本公开容易进行各种修改和替代形式，但是其具体的实施例在附图中以示例的方式显示并将在本文中进行详细描述。然而，应该理解的是，并不打算将本公开限制于所公开的特定形式，相反，本公开涵盖落入权利要求所定义的本公开的范围内的所有修改、等同物和替代物。在附图中，相似或类似的元素在其几个视图中都用相同的标号表示。

虽然没有明确描述，但是实施例和变体可以在任何组合或子组合中使用。

如上面所讨论的，该方法由通信设备实现，在本文后面的一个实施例中对该通信设备作进一步详细说明，并且该通信设备包括被适配为并配置为执行下文所述的阶段和步骤的至少一个处理器。

根据本公开的一般原理，所提出的技术包括第一阶段，用于计算代表预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道(该信道称为扫描信道)的信道质量的分数。当前信道可以是扫描信道中的一者，这意味着可以为当前信道本身计算分数。根据实施例，为预定WiFi频带的每个信道(包括当前信道和通过信道绑定技术形成的扩展带宽信道)计算分数，以便获得针对整个预定WiFi频带的信道质量分数图。在本公开的实施例中，第一阶段在图1描绘的流程图中说明。这样的第一阶段P1包括下文所述步骤的至少一次迭代，允许计算预定WiFi频带的至少一个扫描信道(SC)的质量分数。

在步骤11处，通信设备获得扫描信道SC的带宽和与扫描信道SC相关的最大有效全向辐射功率(EIPR)。最大有效全向辐射功率是直接从扫描信道的知识中获得的，因为它是由允许一些良好识别的信道以更高的功率进行发送的本地规范定义的。例如，在欧洲，5GHzWiFi频带被划分为20MHz带宽信道(编号为36、40、44、48、52、56、60、64、100、104、108、112、116、120、124、128、132、136、140)，这些信道可以被绑定以形成40MHz和80MHz带宽信道。根据欧洲规范，针对信道36至64的允许的最大有效全向辐射功率为23dBm，而针对信道100至140的允许的最大有效全向辐射功率为30dBm。

分别在步骤12和13处实现确定在扫描信道SC中运行的相邻接入点的数量、以及估计扫描信道SC的邻居传播时间占用，这将在后文中进一步详述。根据实施例，这些操作是根据WiFi驱动器在扫描信道SC的监视期间传送的数据片段被执行的。WiFi驱动器例如被包括在通信设备本身中，或者被包括在网络中的另一个设备(例如，创建通信设备所连接的接入点的WiFi路由器)中。由于对扫描信道SC的监视可能会扰乱通信设备上通过当前信道(CC)的数据接收，并且考虑到可能处理多个扫描信道，扫描信道的监视期间被限制为短暂时间(例如，一秒钟)，并且在数据流量的非高峰期进行(例如，每天一次、在晚上、或者至少在检查到通信设备当前没有从接入点接收诸如视频数据流之类的大量数据之后)。现在在下文中根据本公开的各种实施例进一步详述步骤12和13。

在步骤12处，通信设备确定在扫描信道SC中运行的相邻接入点的数量。根据实施例，这种确定可以通过以下操作来执行：分析通过上述WiFi驱动器获得的检测到的无线网络的列表、以及可能地使用特定规则来过滤该列表。根据特定特征，使用一些mac地址掩码对与扫描信道SC相关的无线网络列表进行过滤，以便从列表中移除具有相同或类似BSSID的重复接入点。以这种方式，操作扫描信道SC上的一个以上接入点的同一设备(例如，WiFi路由器)只被算作一个单一的接入点(即一个单一的邻居)。此外，如果扫描信道SC是当前信道CC，则通信设备当前连接的接入点在确定与扫描信道SC相关的相邻接入点的数量时不被计数。

在步骤13处，通信设备估计与扫描信道SC相关的邻居传播时间占用。根据实施例，这样的估计可以根据通过上述WiFi驱动器获得的无线电统计数据来执行。更具体地，除其他项外，该驱动器还提供与扫描信道SC相关的以下指标(作为原始数据或者作为从原始数据直接导出的数据)：

-“obss”：表示来自在扫描信道SC中运行的其他Wi-Fi接入点的数据传输所占用的传播时间百分比(重叠基本服务集)；以及

-“interf”：表示被归类为未分类干扰、但在本公开的上下文中被假定为源自于存在相邻接入点的传播时间百分比。

因此在本公开的上下文中并且根据实施例，这两个值之和(“obss”+“interf”)被认为是估计的邻居传播时间占用，因为它代表由于存在一些相邻接入点或类似于存在一些相邻接入点而导致的占用时间(以时间百分比计算)。

根据实施例，估计扫描信道的邻居传播时间占用还包括考虑先前存储在通信设备内的与扫描信道SC有关的一些统计数据。换句话说，并非仅仅依靠当前在当前信道CC(其可能与扫描信道SC不同)中操作的通信设备在对扫描信道SC的短时间扫描期间所进行的一次性监视，而是建议额外地并在可用时考虑先前存储在通信设备内的信道使用历史数据结构CHU中的无线电统计数据。事实上，由于可能的先前信道切换，通信设备所连接的接入点可能过去(特别是在不久以前)在与扫描信道SC相对应的信道中运行。在这种情况下，从信道使用历史数据结构(例如，其可以由一个或多个日志文件或由数据库形成)中检索与这些先前连接相关的统计数据，并分析这些统计数据以获得与扫描信道SC上的这些先前连接中的至少一个相关的平均邻居传播时间占用。根据本实施例的特定特征，为计算平均邻居传播时间占用而考虑的邻居传播时间占用统计数据是信道使用历史数据结构CHU内的与相邻接入点的数量相关的统计数据，该相邻接入点的数量等于在步骤12处确定的相邻接入点的数量(在这种情况下，假定步骤12在步骤13之前执行)。

根据该实施例，并且为了在此后计算扫描信道SC的质量分数时考虑最坏的情况，然后将扫描信道的估计的邻居传播时间占用设置为以下项中的最大值：

-从信道使用历史数据结构中检索的平均邻居传播时间占用；以及

-从WiFi驱动器在扫描信道SC的监视期间传送的数据片段计算的估计的邻居传播时间占用(即“obss”+“interf”之和)。

根据实施例，当扫描信道SC是通过将预定WiFi频带的多个相邻WiFi信道绑定在一起而形成的扩展带宽WiFi信道时：

-在步骤12处，与扫描信道相关的相邻接入点的数量被确定为与被绑定以形成扫描信道的多个相邻WiFi信道的每个信道相关的相邻接入点的数量之和；以及

-在步骤13处，与扫描信道相关的邻居传播时间占用被估计为与被绑定以形成扫描信道的多个相邻WiFi信道的每个信道相关的估计的邻居传播时间占用值中的最大值。

结合图2a和图2b说明了这样的实施例，显示了针对5GHz WiFi频带内的WiFi信道计算的一些示例值：与40MHz或80MHz带宽信道相关的所确定的相邻接入点的数量、以及所估计的邻居传播时间占用分别被设置为与被结合以形成扩展带宽信道的所有20MHz带宽相邻信道相关的相邻接入点的数量之和、以及邻居传播时间占用值中的最大值(与20MHz带宽信道相关的值例如已经根据关于先前描述的实施例所介绍的技术之一进行计算)。例如，为40MHz带宽信道36-40设置以下值：

-6个相邻接入点(5个针对20MHz带宽信道36，并且1个针对20MHz带宽信道40)。

-19％的估计邻居传播时间占用(以下项中的最大值：与20MHz带宽信道36相关的19％的估计邻居传播时间占用、以及与20MHz带宽信道40相关的11％的估计邻居传播时间占用)。

除非另有说明，否则步骤11、12和13可以被并行处理，或者可以一个接一个地处理，无论顺序如何。

在步骤14处，根据在步骤11、12和13处输出的扫描信道特性来计算代表扫描信道SC的质量的分数，该扫描信道特性即：

-所获得的带宽；

-所获得的最大有效全向辐射功率；

-所确定的在同一信道中运行的相邻接入点的数量；

-所估计的邻居传播时间占用。

更具体地，根据实施例，该分数是以这样的方式计算的：更宽的信道带宽(意味着更高的数据速率)和更高的最大有效全向辐射功率对计算的质量分数有积极影响，而更多的相邻接入点的数量和更高的估计邻居传播时间占用对计算的质量分数有消极影响。

下面提供用于计算与5GHz频带内的扫描信道SC相关的质量分数的算法的示例。

#根据SC带宽SC_BW初始化分数

if(SC_BW＝＝80MHz)then score＝400

else if(SC_BW＝＝40MHz)then score＝200

else if(SC_BW＝＝20MHz)then score＝100

#整合SC最大EIRP(SC_EIRP)影响

#整合相邻接入点计数(SC_APnb)影响

if(SC_APnb＞4))then score＝score＊(4/SC_APnb)

#整合邻居传播时间占用(SC OCC)影响

score＝score＊(100％-SC_OCC)

#将分数规范化以落在范围[0％-100％]内

score＝score/800

从该示例性算法中可以注意到，可以在计算代表扫描信道SC的质量的分数时实施各种实施例(可以以任何组合或子组合来采用)。更具体而言：

-根据实施例，扫描信道带宽被用来将分数初始化为初始值，更高的初始值被设置用于更宽的带宽；

-根据实施例，计算包括：如果相邻接入点的数量大于预定数量阈值(在上述示例性算法中，该阈值被设置为4)，则对分数施加分数惩罚，并且该惩罚可以与确定的相邻接入点的数量成比例；

-根据实施例，如果扫描信道是被允许以高于预定WiFi频带的一些其他信道的功率进行发送的信道，则分数乘以严格大于1的相乘系数；

-根据实施例，分数与估计的邻居传播时间占用成反比；

-根据实施例，分数被规范化(在上述示例性算法中，分数被规范化为在0％和100％之间，最大分数100％对应于80MHz带宽信道，该信道具有30dBm的最大EIRP，所确定的相邻接入点的数量小于或等于4，并且邻居传播时间占用被估计为0％)。

根据实施例，计算与扫描信道SC相关的分数还考虑与当前信道CC相关的一些指标。更具体地，在可选步骤15处，分析与当前信道CC相关的最大有效全向辐射功率、以及代表通信设备通过当前信道(CC)接收到的信号的功率的当前接收信号强度指示符(RSSI)，以便估计从当前信道CC切换到发射功率更大的信道是否具有预期的益处。

例如，如果以下两个条件之一为真，则代表这种益处的标志可以被设置为“真(true)”(意味着有预期的益处)，否则可以被设置为“假(false)”(意味着没有预期的益处)：

-当前信道EIRP等于30dBm，并且通信设备处的当前RSSI小于或等于-60dBm；或者

-当前信道EIRP等于23dBm，并且通信设备处的当前RSSI小于或等于-67dBm。

这些条件可以被视为镜像条件(一个用于高功率信道，一个用于低功率信道)，其被用于评估通信设备是否被认为远离接入点，在这种情况下，切换到具有更强的信道具有预期的益处并且标志被设置为“真”。

当然，上面给出的条件只是说明性的示例，并且应当根据与WiFi信道所关联的最大EIRP相关的本地规范行调整(每个国家的规范都不一样)。

然后，可以在计算代表扫描信道SC的质量的分数时考虑该标志的值(在上文中提出的示例性算法中名为CC_SWITCH_BENEF)。

例如，如果通信设备被认为远离接入点(CC_SWITCH_BENEF设置为“真”)，并且如果扫描信道SC是高功率发射信道(SC_EIRP＝30dBm)，则可以认为切换到扫描信道SC具有直接(即，高)的预期益处。然后，扫描信道分数被相应地影响(在该示例性示例中，乘以2)。

如果通信设备被认为已经离接入点足够近(CC_SWITCH_BENEF设置为“假”)，并且如果扫描信道SC是高功率发射信道(SC_EIRP＝30dBm)，则通信设备可能不会从切换到扫描信道SC中直接受益。然而，同一无线网络中的其他设备可能会受益于这种切换，并因此为通信设备释放出传播时间。因此，可以认为切换到扫描信道SC具有间接(即，中等)的预期益处。然后，扫描信道分数被相应地影响(在该示例性示例中，乘以1.5，即乘以严格大于1、但小于在预期直接益处时应用的2的相乘系数)。

在该实施例中，代表扫描信道的质量的分数可以被认为是相对分数，因为它不仅仅取决于扫描信道SC特性，而且还取决于一些当前信道CC特性。这样的实施例是有意义的，因为从通信设备的角度来看它可以更好地评估从当前信道CC切换到扫描信道CC的潜在益处。

已经介绍的图2a和图2b示出了根据所提出技术的实施例所计算的质量分数的一些示例，其针对5GHz频带的所有信道，从而为整个频带传送信道质量分数图。

然后，计算出的分数可以被用于第二阶段，该第二阶段用于从通信设备的角度来评估与当前信道CC相比，将接入点配置为在另一信道上运行的益处(或预期的益处)。

在本公开的实施例中，在图3描绘的流程图中说明了这样的第二阶段P2。假定在所提出技术的第一阶段P1期间已经计算了代表当前信道CC的质量的分数和代表预定WiFi频带内的至少一个其他WiFi信道(例如，XC1、XC2、XC3等)(称为候选信道)的质量的分数。

在步骤21处，通信设备确定候选信道(XC1、XC2、XC3)中的具有最佳质量分数的信道，称为最佳候选信道。

在步骤22处，通信设备然后计算最佳候选信道分数和当前信道分数之间的分数比。

在步骤23处，通信设备使用该分数比，以评估针对通信设备和接入点之间的连接中使用最佳候选信道来代替当前信道是否具有预期的益处，并传送所产生的信息片段。

例如，如果分数比大于预定阈值(例如，150)，则可以在通信设备上呈现信息以建议用户将接入点配置为在最佳候选信道上操作，而不是使用当前信道CC。根据实施例，与当前信道相关的其他指标可以与分数比一起使用，以识别当前WiFi链路中可能存在的弱点，并最终提供对其进行改进的建议。例如，这些补充指标包括：针对通信设备和当前信道上的接入点之间的连接所测量的平均数据速率、当前信道的平均邻居传播时间占用、和/或与通信设备和当前信道上的接入点之间的连接相关的平均服务质量(QoS)。可以从诸如已经关于步骤13描述的信道使用数据结构之类的信道使用数据结构(或者从存储在通信设备内、或可以从通信设备访问的另一数据结构)中获得或计算这些指标。它们可以代表在给定时间段内通过当前信道的WiFi链路的平均状态，该给定时间段例如过去三天或过去一周(假设在该时间段期间没有发生信道切换)、或者例如直到在接入点上执行的上一次信道切换的过去时间段。平均QoS可以是与当前信道相关的一些质量分数的平均值，其根据本技术定期(例如，给定时间段内的每天)进行计算。替代地，它可以是综合QoS指示符的平均值，该综合QoS指标是在通信设备处从通过WiFi驱动器获得的原始数据计算的、或者直接从物理层计算的，例如，通信设备最后接收的数据帧的“PHY速率”、剩余可用传输时间“Tx机会”、以及重新传输百分比“帧重试”。通过将这些补充指标与一些预定的阈值进行比较，可以向通信设备的用户提供其他信息(以及可能的相关建议)，例如，识别通信设备是否离接入点太远(并且如果可能的话，建议用户将通信设备靠近接入点)、和/或警告用户当前信道特别拥挤(即被很多相邻接入点使用，并且例如如果已经找到了具有更好质量分数的信道，则建议用户将接入点配置为在该另一个信道上运行)。

根据实施例，当通信设备具有一个以上的天线时，所提出的技术还包括天线诊断，包括：根据代表在通信设备的每个WiFi天线处测量的一组接收信号强度指示符(RSSI)值的数据片段，传送代表通信设备的非最佳定位的概率、和/或通信设备上的硬件问题的概率的数据片段。这种RSSI值可以例如从已经描述过的信道使用历史数据结构中检索、或从另一个数据结构中检索。更具体地，建议从各种平均值的比较来推断通信设备的不良或不适当的定位、或通信设备的一个或多个天线上的可能的硬件问题。例如，假设通信设备有四个天线，并且给定数量的RSSI值样本可用于每个天线(在预定时间段内定期测量的值)，计算以下指标并将这些指标与预定阈值进行比较(“avg”代表“平均”)：

-delta_avg_RSSI＝max(RSSIlavg,RSSI2avg,RSSI3avg,RSSI4avg)minus min(RSSI1avg,RSSI2avg,RSSI3avg,RSSI4avg)；以及

-avg_delta_RSSI＝average(max(RSSI1,RSSI2,RSSI3,RSSI4)minus min(RSSI1,RSSI2,RSSI3,RSSI4))；

然后认为例如：

-“delta_avg_RSSI”值大于或等于15dBm表明通信设备的至少一个天线可能连接错误；并且

-“avg_delta_RSSI”值大于或等于8dBm可能表明通信设备可能定位不当(例如，设备可能太靠近墙壁或房间的角落)。

如上所述，所提出的技术因此提供了以设备为中心的解决方案，用于从通信设备的角度对WiFi当前信道实施相当详尽的诊断，允许识别和解决大多数问题。此外，它允许对可在接入点上操作的WiFi信道的质量进行比较，使得可以自动识别可能提供比通信设备和接入点之间的当前信道更好的无线连接(例如，在数据速率、稳定性、可用性等方面)的信道。虽然没有以接入点为中心的全面Wi-Fi管理解决方案那么完整，但这样的解决方案相比之下是便宜的。例如，诊断可以每天进行一次，或者根据用户/操作者的要求进行。

诊断的结果和相关的建议可以被格式化并且以各种格式存储。例如，它可以采用JSON或XML格式化文件的形式，易于被读取并且可以被计算机处理。诊断的结果可以在通信设备自身上显示，或/和可以被传输到另一设备。例如，它可以被传输到远程服务器以用于在集成在后端服务中的仪表板上呈现(例如，允许操作者基于诊断采取预防措施)、或者可以在本地被使用以用于在专用应用程序内呈现(允许用户更好地了解可能的WiFi链路问题和解决这些问题的提示)。

图4示出了根据本公开的实施例的图示通信设备300的示例的示意性框图。通信设备连接到在预定WiFi频带内的给定信道(称为当前信道)中运行的WiFi接入点。在实施例中，这样的设备300可以是可以连接到家庭网络或局域网的独立设备，例如，由运营商提供的机顶盒、或电视机。应注意，在机顶盒(或电视机)中实施所提出的技术是特别有意义的，因为它典型地是一类需要良好的WiFi链路质量以便能够在适当的条件(缺乏这些适当的条件可能会对用户产生欺骗性效果，具有更换运营商的风险)下处理IPTV UDP/多播通信的设备。

设备300包括通过总线306连接的处理器301、存储单元302、输入设备303、输出设备304和接口单元305。当然，设备300的组成元素可以通过除了使用总线306的总线连接之外的连接方式来连接。

处理器301控制监视设备300的操作。存储单元302存储将由处理器301执行的至少一个程序以及各种数据，包括例如由处理器301执行的计算所使用的参数，由处理器301执行的计算的中间数据，例如，由设备300获得、确定或估计的扫描信道特性(带宽、最大EIRP、相邻接入点的数量、估计的邻居传播时间占用)，等等。处理器301由任何已知和合适的硬件、或软件、或硬件和软件的组合形成。例如，处理器301由专用硬件(例如，处理电路)形成，或由诸如CPU(中央处理单元)之类的可编程处理单元形成，该可编程处理单元执行存储在其存储器中的程序。

存储单元302由能够以计算机可读的方式存储程序、数据或类似内容的任何合适的存储器或存储装置形成。存储单元302的示例包括非暂态计算机可读存储介质，例如半导体存储设备，以及装入读写单元的磁、光或磁光记录介质。程序使处理器301执行如前所述的根据本公开的实施例的用于评估可由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接的信道的质量的方法。更具体地，程序使处理器301计算代表预定WiFi频带内的至少一个信道的质量的分数，以便从通信设备的角度评估切换到这种信道的益处。

输入设备303用于获得与当前信道和/或扫描信道相关的原始值。输入设备可以采用嵌入在通信设备中的WiFi驱动器的形式。

输出设备304例如由处理单元形成，该处理单元被配置为根据针对预定WiFi频带的各种信道所计算的一组质量分数来对接收条件进行决策或通知。

接口单元305提供通信设备300和外部装置之间的接口。接口单元305典型地是允许与外部装置进行无线通信的WiFi接口。例如，外部装置可以是由路由器操作的接入点。

虽然在图4中示出了仅一个处理器301，但必须理解，这样的处理器可以包括体现根据本公开的实施例的设备300所执行的功能的不同模块和单元，例如，先前关于图1所描述的单元。这些模块和单元也可以体现在彼此之间进行通信和合作的若干处理器301中。

虽然已经参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，可以以各种形式体现本公开，并且不限于上述讨论的示例。

Claims (15)

1.一种用于评估信道的质量的方法，该信道能够由WiFi接入点操作以建立与通信设备的WiFi连接，所述通信设备在预定WiFi频带内的给定WiFi信道上连接到所述接入点，所述给定WiFi信道被称为当前信道(CC)，所述方法由所述通信设备实现，其中，所述方法包括第一阶段，所述第一阶段用于计算代表所述预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道的信道质量的分数，所述至少一个WiFi信道被称为扫描信道(SC)，所述第一阶段包括以下项的至少一次迭代：

获得(11)与所述扫描信道相关的扫描信道带宽和最大有效全向辐射功率；

确定(12)在所述扫描信道中运行的相邻接入点的数量；

估计(13)所述扫描信道的邻居传播时间占用；以及

根据以下项计算(14)所述扫描信道(SC)的分数：

所获得的带宽；

所获得的最大有效全向辐射功率；

所确定的相邻接入点的数量；以及

所估计的邻居传播时间占用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定(12)使用所述扫描信道的相邻接入点的数量和估计(13)所述扫描信道的邻居传播时间占用是根据WiFi驱动器在所述扫描信道的监视期间传送的数据片段被执行的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所估计的邻居传播时间占用等于重叠基本服务集值和干扰值之和，所述重叠基本服务集值和所述干扰值是从所述WiFi驱动器在所述扫描信道的监视期间传送的所述数据片段获得或推断的。

4.根据权利要求2所述的方法，其中估计(13)所述扫描信道的邻居传播时间占用还包括：

分析存储在所述通信设备内的信道使用历史数据结构(CUH)，以识别所述通信设备在所述扫描信道上与所述接入点的至少一个先前连接并检索与所述至少一个先前连接相关的平均邻居传播时间占用；

将所述扫描信道的所估计的邻居传播时间占用设置为以下项中的最大值：

从所述信道使用历史数据结构(CUH)检索的所述平均邻居传播时间占用；以及

从所述WiFi驱动器在所述扫描信道的监视期间传送的所述数据片段计算出的所述估计的邻居传播时间占用。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述扫描信道是通过将所述预定WiFi频带的多个相邻信道绑定在一起而形成的扩展带宽信道，并且其中：

与所述扫描信道相关的相邻接入点的数量被确定为与被绑定以形成所述扫描信道的所述多个相邻信道中的每个信道相关的相邻接入点的数量之和；以及

与所述扫描信道相关的所述邻居传播时间占用被估计为与被绑定以形成所述扫描信道的所述多个相邻信道中的每个信道相关的估计的邻居传播时间占用值中的最大值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述扫描信道的分数包括：如果所确定的相邻接入点的数量大于预定阈值数量，则对所述分数施加分数惩罚，所述分数惩罚与所确定的相邻接入点的数量成比例。

7.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述扫描信道的分数还包括考虑以下项：与所述当前信道(CC)相关的最大有效全向辐射功率，以及代表所述通信设备在所述当前信道(CC)上接收到的信号的功率的当前接收信号强度指示符。

8.根据权利要求1所述的方法，其中为所述预定WiFi频带的包括所述当前信道在内的每个信道计算分数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中代表所述当前信道(CC)的质量的分数、和代表所述预定WiFi频带内的至少一个其他信道的质量的分数在所述第一阶段被计算，所述至少一个其他信道被称为候选信道(XC1、XC2、XC3)，并且其中，所述方法包括用于评估信道切换的益处的第二阶段，所述第二阶段包括：

确定(21)至少一个候选信道中的具有最佳分数的信道，该具有最佳分数的信道被称为最佳候选信道；

计算(22)最佳候选信道分数和当前信道分数之间的分数比；以及

根据所计算的分数比传送(23)数据片段，所述数据片段代表针对所述通信设备和所述接入点之间的连接使用所述最佳候选信道来代替所述当前信道是否具有益处。

10.根据权利要求9所述的方法，其中传送代表使用所述最佳候选信道来代替所述当前信道是否具有益处的数据片段还考虑与所述通信设备在所述当前信道上和所述接入点之间的连接相关的至少一个特性。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个特性属于包括以下项的组：

针对所述通信设备在所述当前信道上和所述接入点之间的所述连接所测量的平均数据速率；

所述当前信道的平均邻居传播时间占用；以及

与所述通信设备在所述当前信道上和所述接入点之间的所述连接相关的平均服务质量。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述通信设备具有多个WiFi天线，并且其中，所述第二阶段还包括：根据代表在所述通信设备的每个WiFi天线处测量的一组接收信号强度指示符值的数据片段，传送代表所述通信设备的非最佳定位的概率和/或所述通信设备上的硬件问题的概率的数据片段。

13.一种通信设备，该通信设备在预定WiFi频带内的给定WiFi信道上连接到WiFi接入点，该给定WiFi信道被称为当前信道(CC)，其中，所述通信设备包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为通过以下项来计算代表所述预定WiFi频带内的至少一个WiFi信道的信道质量的分数，该至少一个WiFi信道被称为扫描信道(SC)：

获得与所述扫描信道相关的扫描信道带宽和最大有效全向辐射功率；

确定在所述扫描信道中运行的相邻接入点的数量；

估计所述扫描信道的邻居传播时间占用；以及

根据以下项计算所述扫描信道(SC)的分数：

所获得的带宽；

所获得的最大有效全向辐射功率；

所确定的相邻接入点的数量；以及

所估计的邻居传播时间占用。

14.一种计算机程序产品，该计算机程序产品能够从通信网络下载、和/或记录在计算机可读的介质上、和/或能够由处理器执行，所述计算机程序产品包括用于实现根据权利要求1至12中任一项所述的方法的程序代码指令。

15.一种非暂态计算机可读介质，包括记录在其上并且能够由处理器运行的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于实现根据权利要求1至12中任一项所述的方法的程序代码指令。

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