WIFI自动关联方法及智能终端技术

本发明专利技术提供了一种WIFI自动关联方法及智能终端，该方法包括：智能终端STA根据每个无线接入点AP的忙碌度和信号强度，对可侦听到的AP集合进行初步筛选；STA根据信道的平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算每个AP的干扰强度，并根据信号强度与干扰强度的比值，对初选后的AP集合进行复选；STA根据最优AP判决函数，对复选后的AP集合中的每个AP的判决函数值进行计算；STA根据上述层层筛选后的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的AP。本发明专利技术技术方案综合考虑了覆盖、容量、干扰、切换掉话损失和切换开销进行WIFI自动关联，提高了用户在WIFI网络中的上网体验。

【技术实现步骤摘要】
WIFI自动关联方法及智能终端
本专利技术属于通信
，特别涉及一种WIFI自动关联方法及智能终端。
技术介绍
随着多媒体业务需求的发展，移动性强、组网灵活和可扩展性强的无线局域网络WLAN(WirelessLocalAreaNetworks)倍受青睐，无线局域网是一种基于IEEE802.11标准的、相当便利的数据传输系统，它利用射频RF(RadioFrequency)技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能够利用简单的存取架构，让用户透过它，解除了网线束缚、可享受高速无线接入的同时，在网络内自由地移动，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。如何让用户终端关联到区域内性能最优的AP使得用户拥有一个良好的上网体验,是我们一直在不断追求的目标。在大部分现网中，终端仅仅依靠收到的信号强度进行WIFI选择。接入无线局域网之前，STA必须要关联AP，才能访问网络资源。为了发现区域内可提供关联的邻近AP，STA会进行主动扫描或者被动扫描过程。在主动扫描方式中，STA广播探测请求帧，接收到探测请求帧的AP回复探测请求帧。在被动扫描方式，STA侦听AP广播的信标帧。从探测响应帧以及信标帧中，STA可以提取SSID(ServiceSetIdentifier)，RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)等信息，然后根据这些信息做出判断，选择AP进行关联。IEEE802.11协议标准的选择策略仅仅是通过信号强度的大小的来选择AP，虽然这样实现简单，但是这会导致STA集中关联到信号强度大的AP上，而信号强度小的AP却会保持空闲，导致AP之间的负载波动，造成网络资源利用率下降，甚者还会导致网络拥塞。为了根据网络当前的运行状况以及STA所处环境，合理调度STA关联AP，使得网络流量均衡地分配到各个AP中，不仅为用户提供更好的访问质量，使得网络资源被充分利用，从而提高整个资源的利用率，避免单点负载过大而导致的用户访问质量变差或者单点失效，也有研究提出将信号强度和负载量作为无线局域网关联AP的指标。然而，经过多年发展，尤其是近年来，无线局域网新标准的推出、WIFI芯片组出货量的飓增和全球WIFI热点的大规模布署，无线局域网已经得到了广泛应用，并且还在蓬勃发展。可以预见，在不久的将来，势必出现各种不同标准的AP密集并存的区域环境。在这种环境下，各个企事业机构和个人均可以根据自己的需求随意布置AP，并且每个AP的负载情况以及自身算法比如如何选择信道配置等都可能存在明显的差异，加上无线频谱的有限性，将很有可能导致AP之间互相干扰。因此，单纯考虑信号强度和负载量已经无法保证STA在一个AP密集且随意分布的区域内关联到一个最优的AP。在传统的IEEE802.11b/g标准中，规定了13个可用信道，相邻两个信道的带宽间隔是5MHz。但是，每个信道占用的带宽为22MHz，网络中的两个相邻AP所使用的信道必须至少相距5个信道，否则将会产生干扰。然而，部分AP厂商为了使AP支持更高带宽，有时会将频带拓宽到40MHz甚至更高。特别的，IEEE802.11n和IEEE802.11ac/ad分别允许用户使用40MHz和80MHz带宽。在一个AP密集且AP随意分布的区域内，13个可用信道可能都存在着不同的AP，而在无线局域网中，信道之间存在着能量泄露和能量干扰。此时，虽然IEEE802.11协议拥有CSMA/CA机制，在一定程度能减缓不同AP之间的干扰程度，然而那些侦听不到RTS/CTS帧的AP将会对当前正在通信的STA和AP造成干扰，而且由于干扰AP的数量众多，造成干扰叠加从而使得此时STA的通信质量大大下降，影响用户体验。因此，如何综合考虑各方面因素来选择当前区域内性能最优的AP进行关联，就成为了当前亟待解决的问题。由此可见，现有技术中终端仅靠信号强度和负载量进行WIFI选择导致STA集中关联到信号强度大的AP上，而信号强度小的AP却会保持空闲，导致AP之间的负载波动，造成网络资源利用率下降，甚者还会导致网络拥塞。
技术实现思路
本专利技术提供了一种WIFI自动关联方法，用以提高网络资源利用率，降低网络拥塞，该方法包括：智能终端(STA)扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接入点(AP)发送探测请求帧；STA接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中；STA根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每个AP的干扰强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与干扰强度的比值；STA根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决函数，并根据所述最优AP判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP。本专利技术还提供一种智能终端，用以提高网络资源利用率，降低网络拥塞，该智能终端包括：获取模块，用于扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接入点(AP)发送探测请求帧；初选模块，用于接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中；复选模块，用于根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每个AP的干扰强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与干扰强度的比值；AP判决函数计算模块，用于根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决函数，并根据所述最优AP判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；终选模块，用于根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP。本专利技术技术方案，首先，智能终端(STA)根据每个AP的忙碌度和信号强度进行初步筛选：将忙碌度小于预设忙碌度的AP且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中；其次，智能终端STA根据初选集合中每个AP的干扰强度，计算出STA与每个AP通信时的信干比，并根据信干比进行复选：将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；再次，STA根据最优AP判决函数，计算复选集合中的每个AP的判决函数值；最后，STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP。综上所述，本专利技术技术方案不仅能够满足覆盖和容量要求，而且能够避免区域干扰，同时能够最大程度地保证用户能够连续不断地上网通信，避免因为关联AP效果不好而导致的频繁掉线或者频繁切换。本专利技术技术方案综合考虑了覆盖、容量、干扰、切换掉话损失和切换开销进行WIFI自动关联，提高了用户在WIFI网络中的上网体验。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WIFI自动关联方法，其特征在于，包括：智能终端STA扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接入点AP发送探测请求帧；STA接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中；STA根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每个AP的干扰强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与干扰强度的比值；STA根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决函数，并根据所述最优AP判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP。

【技术特征摘要】
1.一种WIFI自动关联方法，其特征在于，包括：智能终端STA扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接入点AP发送探测请求帧；STA接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中；STA根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每个AP的干扰强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与干扰强度的比值；STA根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决函数，并根据所述最优AP判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP；STA接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度的AP且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集合中，包括：STA将在当前信道上接收到的探测请求响应帧的AP加入到可侦听AP集合中；STA提取所述加入到可侦听AP集合中的，位于当前信道上的AP的探测请求响应帧中的信号强度和忙碌度；STA将所述忙碌度小于预设忙碌度阈值的AP且信号强度大于预设信号强度阈值的AP加入到初选集合中。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最优AP判决函数为：其中，Ω为AP的判决函数值，RSSI为信号强度，B为的忙碌度，I为干扰强度，γ为奖励因子；当候选AP与当前关联AP相同时，使γ值大于1；当候选AP与当前关联AP不同时，使γ值小于1。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP，包括：STA自动关联复选集合中判决函数值最大的AP作为当前关联AP。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述STA根据复选集合中每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP，包括：STA根据用户的选择，关联复选集合中忙碌度最优的AP、信号强度最优的AP、信干比最优的AP或判决函数值排名的前三名中任一AP作为当前关联AP；STA根据用户的选择，关联复选集合中判决函数值排名中的任一AP作...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，陈东涌，耿刘杨，王振东，纪晓东，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11