基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法技术

本发明专利技术属于无线网络协议技术领域，具体涉及一种基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法。利用人们日常生活具有很强规律性和重复性的这一特点，利用手机来记录手机持有人经常活动的区域的手机蜂窝网信号变化规律，并将这一规律与人活动区域尤其是室内大量存在的WiFi接入点(WiFi AP)关联起来。当手机中有需要访问网络的任务时，根据当前手机蜂窝网信号特点判断是否可以在可容忍时间内等待到有WiFi可用，如果可以，则对通信任务进行规划，使其等待一段时间以通过WiFi接入互联网来完成通信任务。通过这种机制，达到节约电池能量和手机资费的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线网络协议
，具体涉及一种基于手机信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法。该机制主要是借助手机信号变化记录人日常活动区域的WiFi可用情况，以此为依据来规划手机中的通信任务，使其尽量利用WiFi代替3G接入网络，从而达到节约电池能量和手机资费的目的。 
技术介绍
近年来，无线网络领域尤其是移动通信技术得到了学术界和工业界的广泛关注，取得了迅猛的发展。 移动通信技术和智能手机终端的不断进步，使移动互联网产业成为IT产业新的增长热点，使人的二十四小时“在线”成为现实，给人们的生活和工作带来了极大的便利。然而，昂贵的3G资费和手机电池的续航能力不足，是当前移动互联网发展中的重要瓶颈。 目前，无论在国内外市场上，由于-3G技术建设、服务成本较高，3G资费均较昂贵。而利用智能手机收发邮件等移动互联行为往往需要大量数据交互。如何节省资费，是全球移动互联网用户共同面对的问题。近几年来，国外出现了一些研究工作，利用WiFi技术来缓解这一矛盾：当前对WiFi的使用日益增多，许多机构或餐饮服务业等场所开始提供免费WiFi，从而为使用WiFi接入互联网代替移动接入成为一种可能。因而当手机需要传输大量数据时，可以首先检查手机附近有无可用的WiFi接入点(WiFi AP)，当存在时，手机自动选择利用WiFi进行互联网访问。如果不存在才使用3G。这样的做法节省了3G流量，从而节省了资费。然而，由于该种方法需要手机频繁探测WiFi AP的存在，能量消耗较大。从用户的角度上讲，这种以能量换资费的思路并不适于日常手机的使用。因为，省电也是一个亟待解决的难题。由于目前智能手机普遍采用大尺寸触屏等耗电量大的硬件，加上手机中操作系统和诸多应用程序的存在，智能手机电池一次充电往往不敷用户一天的使用。而手机的无线数据传输，不论使用3G还是WiFi，都需要耗费大量能量。目前，国内外一些研究人员逐渐开始关注这一问题，寻找各种方法，降低手机的无线数据传输能量开销。文献[3]专利技术了一种利用人的生活规律规划手机任务的机制(名为Bartendr)：由于手机在信号较强时进行数据传输比在信号较弱时传输耗费更少的能量，并且人每天的生活是规律且高度重复的。因而，Bartendr记录手机用户一天生活里经过的地方手机信号的强弱。当手机有数据传输任务时，判断是否需要等 待一段时间到信号较强的地方再进行数据传输。通过规划手机任务，使每次数据传输尽量在信号强的地方进行，从而节省电池能量。 
技术实现思路
本专利技术是针对移动通信领域提出的一种基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法。 本专利技术的技术方案是：利用人们日常生活具有很强规律性和重复性的这一特点，利用手机来记录手机持有人经常活动的区域的手机蜂窝网信号变化规律，并将这一规律与人活动区域存在的WiFi接入点(WiFi AP)关联起来。智能手机具备至少常用蜂窝移动通信网无线接入接口和无线WiFi网络接入接口。当手机中有需要访问网络的任务时，根据当前手机蜂窝网信号特点判断是否可以在可容忍时间内等待到有WiFi可用，如果可以，则对通信任务进行规划，使其等待一段时间以通过WiFi接入互联网来完成通信任务。 通过这种机制，可以更为高效地利用当前日益增多的(尤其是在室内大量存在的)WiFi资源，达到节约电池能量和手机资费的目的。 利用手机来记录手机持有人经常活动的区域的手机蜂窝网信号变化规律，即用手机记录下每天的蜂窝网信号变化序列，对第n天所记录的序列记为Sn，并对Ttrain时问(单位：天)内记录的所有信号序列S1，2，3…Ttrain进行训练以得到基准信号序列Sbase；这样，基准信号序列中的每一项实际是借助蜂窝网信号统计性地记录了手机持有者每一天在特定时刻所处的位置。 用手机记录下的每天蜂窝网络信号变化序列中的每项采用数据结构(BaseStation_ID，BaseStation_Value，Time)来记录每次需要记录的蜂窝网信号信息，其中BaseStation_ID表示蜂窝基站ID，BaseStation_Value表示接收到ID为BaseStation_ID的基站的信号强度，Time表示从当天该手机第一次启动时刻到记录当前值之间的时间间隔；只有当蜂窝网信号发生显著变化时(即：同一基站信号强度变化超过给定阈值，或手机越区切换带来的基站ID改变)，手机才会以该数据结构格式在本地存储序列中记录下新的信号。 基准信号序列Sbase的训练获取方法为：手机记录每天所采集的蜂窝网络信号序列，共计Ttrain天(Ttrain≥1)，产生相应的Ttrain个序列，手机根据该Ttrain个序列进行训练，以去除偶然性信号而得到基准信号序列Sbase；具体训练过程为，对Ttrain个序列中对应的每一项，当该项在所有Ttrain个项中，存在至少个匹配项时，则将该项加入基准序列Sbase，其中Rc为匹配百分比，0＜Rc＜1；不同序列中两项(BaseStation_ID1，BaseStation_Value1，Time1)和(BaseStation_ID2，BaseStation_Value2，Time2)匹配的条件如下：BaseStation_ID1= BaseStation_ID2，|BaseStation_Value1-BaseStation_Value2|≤Mv，|Time1-Time2|≤Mt，其中Mv是两个信号强度匹配允许的偏差，Mt是两个信号检测时间匹配允许的偏差。 将手机蜂窝网信号变化规律与手机持有人活动区域内存在的WiFi AP关联起来，即在基准序列Sbase建立后，手机将根据基准序列中的项来探测WiFi AP；每当手机当前检测到的蜂窝基站ID、接收信号强度和时间与基准序列Sbase中的某一项匹配时，说明手机持有人到达基准序列中有记录的区域，则进行WiFi AP探测；并将探测后WiFi AP的情况以数据结构(BaseStation_ID，BaseStation_Value，Time，AP_number)的形式记录以完成关联；其中AP_number表示该序列项所对应的可用WiFi AP数目，当序列项无对应的可用WiFi AP时，AP_number=0。 根据当前通信任务对延迟的可容忍程度将通信任务分为容迟、普通和不容迟三级；可以容忍较长延迟的通信任务如手机软件升级等为容迟级，可以等待最多Tlong秒；允许一定程度延迟但不允许较大延迟的通信任务如周期性查收电子邮件等为普通级，可以等待最多Tnormal秒；不允许容迟的通信任务如即时通讯软件等为不容迟级，不允许等待，即最多等待时间为0。 对容迟和普通级别的通信任务最大等待时间Tlong、Tnormal的设置依据蜂窝网信号基准序列Sbase的情况，Sbase中各项记为In，其中n=1，2，3…，将Sbase中相邻两项的Time位In.Time与In-1.Time的差值最大的设置为Tlong，Tlong=Max{(In.Time-In-1.Time)|In∈sbase，n=1，2，3，...本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法，其特征在于：利用人们日常生活具有很强规律性和重复性的这一特点，利用手机来记录手机持有人经常活动的区域的手机蜂窝网信号变化规律，并将这一规律与人活动区域尤其是室内大量存在的WiFi接入点(WiFi AP)关联起来；智能手机至少具备蜂窝移动通信网无线接入接口和无线WiFi网络接入接口；当手机中有需要访问网络的通信任务时，根据当前手机蜂窝网信号特点和通信任务的要求判断是否可以在可容忍时间内等待到有WiFi可用，如果可以，则对通信任务进行规划，使其等待一段时间以通过WiFi接入互联网来完成通信任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法，其特征在于：利用人们
日常生活具有很强规律性和重复性的这一特点，利用手机来记录手机持有人经常活动的区域
的手机蜂窝网信号变化规律，并将这一规律与人活动区域尤其是室内大量存在的WiFi接入点
(WiFi AP)关联起来；智能手机至少具备蜂窝移动通信网无线接入接口和无线WiFi网络接
入接口；当手机中有需要访问网络的通信任务时，根据当前手机蜂窝网信号特点和通信任务
的要求判断是否可以在可容忍时间内等待到有WiFi可用，如果可以，则对通信任务进行规划，
使其等待一段时间以通过WiFi接入互联网来完成通信任务。
2.根据权利要求1所述的基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法，其特
征在于：利用手机来记录手机持有人经常活动的区域的手机蜂窝网信号变化规律，即用手机
记录下每天的蜂窝网信号变化序列，对第n天所记录的序列记为Sn，并对Ttrain时间(单位：
天)内记录的所有信号序列S1，2，3...Ttrain进行训练以得到基准信号序列Sbase；这样，基准信号
序列中的每一项实际是借助蜂窝网信号统计性地记录了手机持有者每一天在特定时刻所处的
位置。
3.根据权利要求2所述的基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法，其
特征在于所述用手机记录下的每天蜂窝网络信号变化序列中的每项采用数据结构
(BaseStation_ID，BaseStation_Value，Time)来记录每次需要记录的蜂窝网信号信息，其中
BaseStation_ID表示蜂窝基站ID，BaseStation_Value表示接收到ID为BaseStation_ID的基站
的信号强度，Time表示从当天该手机第一次启动时刻到记录当前值之间的时间间隔；只有当
蜂窝网信号发生显著变化时，即同一基站信号强度变化超过给定阈值，或手机越区切换带来
的基站ID改变，手机才会以该数据结构格式在本地存储序列中记录下新的信号。
4.根据权利要求2所述的基于信号记忆和通信任务的动态智能手机无线接入方法，其特
征在于所述基准信号序列Sbase的训练获取方法为：手机记录每天所采集的蜂窝网络信号序列，
共计Ttrain天(Ttrain≥1)，产生相应的Ttrain个序列，手机根据该Ttrain个序列进行训练，以去除
偶然性信号而得到基准信号序列Sbase；具体训练过程为，对Ttrain个序列中对应的每一项，当
该项在所有Ttrain个项中，存在至少个匹配项时，则将该...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦臻桢，张宝贤，姚郑，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11