一种无线路由器群组管理方法和系统技术方案

一种无线路由器群组管理方法和系统，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作。本发明专利技术属于通信领域，能有效解决商场、医院等公共场所中无线路由器架构所存在的网络自愈能力差、中控维护成本高的瓶颈问题。

A group management method and system for wireless router

A wireless router group management method and system, the information elements of the wireless protocol management frame data fields in the following settings: the first byte is set to the operation field, the number of bits for the partner recognition operation, for the operation of the frame corresponding to the content definition, operation including but not limited to: operation, looking for a partner request partner operation, identity authentication and authentication request operation operation, confirmed the success or failure of the operation of partner / partners, whether there are operation, confirmed the existence of operation, operation, replacement of the base station base station to replace request confirmation operation, replace the back to the base station operation, the network can not connect operation. The invention belongs to the field of communication, and it can effectively solve the bottleneck problem of self healing ability and high maintenance cost of wireless router in public places such as shopping malls and hospitals.

【技术实现步骤摘要】
一种无线路由器群组管理方法和系统
本专利技术涉及一种无线路由器群组管理方法和系统，属于通信领域。
技术介绍
目前应用于商业的无线路由器的架构分为两种：一种是无线AC(AccessPointController)+AP模式，一种是云端中控模式。而商业无线路由器所面临的挑战是流量猛增的短暂高压性以及这种高压位置不确定的分布随机性，但上述两种方案都存在网络自愈能力差、中控维护成本高的瓶颈。因此，如何能有效解决商场、医院等公共场所中无线路由器架构所存在的网络自愈能力差、中控维护成本高的瓶颈问题，已成为技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种无线路由器群组管理方法和系统，能有效解决商场、医院等公共场所中无线路由器架构所存在的网络自愈能力差、中控维护成本高的瓶颈问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种无线路由器群组管理方法，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种无线路由器群组管理系统，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过轻量级通信完成驱动层沟通，通过伙伴识别来判别新加入的路由器是否属于伙伴，通过路由器驱动层交互来进行负载均衡，将伙伴群组的部分功能从远端云层或中控机中释放，并通过局域自组织来实现这些功能，从而可以去中心化，让单体服务容错率提高，突破商业无线路由器中AC过于重要、维护压力大等瓶颈问题，而且轻量级通信有效减少了给云端的通信，使得云端退化为一种监控者，而不是中控；本专利技术基于无线协议中管理帧信息元素的可扩展性，信息元素的载体beacon帧本就是每个路由器设备在打开后都要发送的消息，由于本专利技术只添加几个字节，并不会对无线路由器带来较大的流量压力，并且将消息处理的大部分逻辑放在驱动层，而不是将逻辑放在消耗路由器CPU、内存等大量资源的应用层，因此CPU内存负荷也不会有太大变动，本专利技术只需在信息元素操作字设计一个操作字段，而且携带的信息也尽可能单一，实现了伙伴加入、伙伴存在确认及更换基站等三类场景的基本需求；对于场景中的操作流程则是将AC+AP模式中AC的部分操作简化并入，如AC定期给所有AP发送“心跳”来检测AP是否存在，这里不需要定期发送，而是当长期收不到伙伴的伙伴识别帧的时候，发送伙伴是否存在帧来确认，如果没有收到确认存在帧则可以发送到云端、或者退化的AC，从而简化了检活操作、且AP没有增加过多的处理；本专利技术构建了驱动层到应用层的实时通信通道，应用层可以越过linux内核直接向驱动层下发消息，从而可以在应用层改动一些配置来影响驱动层发生变化。附图说明图1是本专利技术无线路由器群组管理方法的伙伴加入，即当一个路由器进入无线路由器群组所构成的服务区时的流程图。图2是本专利技术无线路由器群组管理方法的终端连接服务区WIFI，即当终端选择其中一个路由器进行连接时的流程图。图3是本专利技术无线路由器群组管理方法的负载均衡，即当路由器监测到自身负载达到负载阈值时的流程图。图4是本专利技术无线路由器群组管理方法的路由器断网，既当路由器监测到自身断网时的流程图。图5是本专利技术无线路由器群组管理系统中的每个路由器的组成结构示意图。图6是每个路由器的伙伴加入装置的组成结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。由于无线介质环境复杂，所以802.11无线标准协议中设计了不同功能帧结构协同工作来适应复杂的无线网络环境。802.11协议中帧分为三类，分别是管理帧、控制帧和数据帧。与无线的发现和连接紧密相关的probe帧和beacon帧就属于管理帧。在管理帧中有功能确定、字长已知的固定位；还包括字长不定、具有可扩展性的信息元素。协议帧可以分为三部分，mac头部分、帧主体、FCS部分。mac头信息中主要包含帧的类型、源地址、目的地址、BSSID等。FCS部分是对整个帧做差错检测。核心部分是帧主体(FrameBody)。而帧主体的数据如果使用长度固定的位则称为固定式位，长度不定的则称为信息元素(informationelement)。而新版的802.11规格允许定义新的信息元素，信息元素结构如下：由一个字节的ID、一个字节的length以及不定长的信息元素数据组成。从标准可知，本专利技术通过定义一个从未使用过的信息元素ID，设计出一套可以进行伙伴识别的无线路由器群组管理系统，将信息元素数据字段的第一个字节设置为操作字节，之后不定长字节为携带信息数据字节。由于伙伴识别(CompanionRecognition)是从未出现的无线路由器群组系统，所以本专利技术的核心是设计帧结构并确定不同操作的流程。而帧操作流程的定义，需要考虑到实际的应用场景。其主要需要处理的场景包括伙伴加入、伙伴存在确认及剔除、终端进入服务区、终端连接服务区WIFI、伙伴之间负载均衡、以及路由器断网。本专利技术一种无线路由器群组管理方法，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位(例如：bit0‐bit5)为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容可以包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作；bit6为确认位，bit7为重传位。当bit7为1时，则表示该帧如果没有收到确认信息(bit6＝1)，需进行重传，发出帧的路由器需要维护一个重传计时器，记录重传次数，从0开始依次累加，而不同帧的重传次数阈值不同；当bit7为0时，则不维护这个计时器。本专利技术中，每个路由器自身存在有一个伙伴表和一个终端选择表，伙伴表用于保存无线路由器群组中的所有其他伙伴路由器信息，包括有伙伴路由器的设备MAC、确认存活字段、负载数目等，终端选择表用于保存与本身相连接的所有终端信息，包括有终端的设备MAC等。下面将分别对无线路由器群组中的伙伴加入、伙伴存在确认及剔除、终端进入服务区、终端连接服务区WIFI、伙伴之间负载均衡、以及路由器断网等业务流程进行具体介绍：1、伙伴加入，即当一个路由器进入无线路由器群组所构成的服务区时，如图1所示，本专利技术包括有:步骤A1、进入服务区的路由器(简称为基站路由器)向周边发送寻找伙伴帧；寻找伙伴帧的伙伴识别操作位是寻找伙伴操作，其之后不携带任何字段，长度为0，用于告知其他具有伙伴识别功能的路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线路由器群组管理方法，其特征在于，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作。

【技术特征摘要】
1.一种无线路由器群组管理方法，其特征在于，将无线协议管理帧中的信息元素数据字段进行如下设置：第一个字节设置为操作字段，其中前若干位为伙伴识别操作位，用于定义该帧对应的操作内容，操作内容包括但不限于：寻找伙伴操作、请求成为伙伴操作、请求身份认证操作、身份认证操作、伙伴确认成功/或失败操作、伙伴是否存在操作、确认存在操作、替换基站请求操作、替换基站确认操作、替换基站反馈操作、网络无法连接操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个路由器自身存在有一个伙伴表和一个终端选择表，伙伴表用于保存无线路由器群组中的所有其他伙伴路由器信息，终端选择表用于保存与本身相连接的所有终端信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当一个路由器进入无线路由器群组所构成的服务区时，包括有:步骤A1、进入服务区的路由器向周边发送寻找伙伴帧，进入服务区的路由器简称为基站路由器；步骤A2、其它路由器扫描出由附近发送寻找伙伴帧的所有路由器的设备MAC构成的临时MAC列表，然后将临时MAC列表和自身伙伴表中的每个设备MAC进行对比，若临时MAC列表中的设备MAC不存在于伙伴表中、且没有接收到发自该设备MAC的请求成为伙伴帧，则向该设备发送包含有自身设备MAC信息的请求成为伙伴帧；若临时MAC列表中的设备MAC也存在于伙伴表中，则将伙伴表中该设备MAC对应的确认存活字段复位；若伙伴表中的设备MAC不存在于临时MAC列表中，则将伙伴表中该设备MAC对应的确认存活字段减1；步骤A3、基站路由器接收其他路由器发来的请求成为伙伴帧，判断其它路由器是否存在于自身的伙伴表中，如果否，则向其它路由器发送请求身份认证帧，其它路由器对基站路由器进行身份认证，并在身份认证成功后，向基站路由器返回身份认证帧，然后继续下一步；步骤A4、基站路由器将发送身份认证帧的其它路由器加入到自身的伙伴表中，并向其它路由器返回伙伴确认成功/或失败帧，当其他路由器收到伙伴确认成功帧时，也将基站路由器加入到其自身的伙伴表中。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当路由器监测到自身伙伴表中的一个设备MAC的确认存活字段为0时，还包括有：路由器向确认存活字段为0的伙伴路由器发送伙伴是否存在帧，并判断是否接收到该伙伴路由器返回的确认存在帧，如果否，则从自身的伙伴表中剔除该伙伴路由器，并将该伙伴路由器的状态信息上报给上层。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，服务区内的每个路由器都各自维持一个待连接状态表，用于保存服务区内的所有终端及其最优可连接路由器，当终端进入服务区、且没有连接路由器时，还包括有：进入服务区的终端向周边发出PROBE帧，接收到PROBE帧的路由器获取该终端当前和自身之间的距离值，然后将所述距离值通知自身的伙伴表中的所有伙伴路由器，同时记录伙伴路由器发送来的该终端和伙伴路由器之间的距离值，从中挑选最小距离值，将最小距离值所对应的路由器作为该终端的最优可连接路由器加入到自身的待连接状态表中。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当终端选择服务区中的一个路由器进行连接时，还包括有：步骤B1、被终端选择的路由器完成和终端之间的连接过程后，读取自身的待连接状态表，判断该终端在待连接状态表中的最优可连接路由器是否是自身，如果否，则向该终端对应的最优可连接路由器发送替换基站请求帧，然后继续下一步；如果是，则本流程结束；步骤B2、该终端对应的最优可连接路由器查看自身的负载是否达到负载阈值，如果是，则本流程结束；如果否，则向被选择的路由器返回替换基站确认帧，然后继续下一步；步骤B3、被选择的路由器判断是否收到最优可连接路由器返回的替换基站确认帧，如果是，则向最优可连接路由器返回替换基站反馈帧，并踢出该终端，从而将终端漫游给最优可连接路由器；如果否，则保持该终端和自身的连接，中止替换基站流程。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当路由器监测到自身负载达到负载阈值时，还包括有：步骤C1、路由器向伙伴表中的伙伴路由器发送替换基站请求帧，然后将其PROBE帧关闭，从而阻止终端联入；步骤C2、能够接收终端的伙伴路由器向该路由器返回替换基站确认帧；步骤C3、路由器收到伙伴路由器返回的基站确认帧后，在自身的终端选择表中筛选出可以剔除的终端，然后向伙伴路由器返回替换基站反馈帧，同时将可以剔除的终端从自身的终端选择表中剔除，并中断被剔除的终端在无线侧的连接；步骤C4、路由器等待自身负载下降到另一阈值时，再打开Probe帧，以允许终端接入。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当路由器监测到自身断网时，还包括有：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思辰，李玄得，张森炜，张志勇，
申请(专利权)人：杭州东信北邮信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33