專利名稱：一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，是一種車載WiFi設(shè)備的應(yīng)用方法，具體涉及一種車載WiFi 設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)會網(wǎng)絡(luò)(opportunistic networks)是近年來出現(xiàn)的一種新型網(wǎng)絡(luò)類型。在機(jī) 會網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被分割成多個孤立的連通區(qū)域，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間可能不存在一 條端到端的路徑，節(jié)點(diǎn)移動使得節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)相遇而形成通信機(jī)會，數(shù)據(jù)隨著節(jié)點(diǎn)的移 動和在移動節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)而實(shí)現(xiàn)傳輸。這類網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是雖然傳輸延遲較大，但數(shù)據(jù)傳 輸成本低，特別適用在不易架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境。隨著IEEE802. 11技術(shù)的成熟，相關(guān)通信設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，無線訪問點(diǎn)(Access Point，簡稱AP)在城市中的覆蓋度也越來越高，通常把使用80211協(xié)議的設(shè)備稱為 WiFi (Wireless Fidelity)設(shè)備?；赪iFi通信技術(shù)的研究成為一大熱點(diǎn)，并逐漸延伸到 多個領(lǐng)域。WiFi通信以其組網(wǎng)方便、傳輸速率高、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，在車載通信應(yīng)用方面也 獲得了大量關(guān)注，研究人員進(jìn)行了一系列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。在機(jī)會網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署應(yīng)用時，WiFi作為節(jié)點(diǎn)間的基礎(chǔ)通信信道，對整個網(wǎng)絡(luò)的性 能有著決定性的作用，而目前WiFi在使用過程還存在AP掃描速度慢，關(guān)聯(lián)過程的時間長， AP切換速度慢等問題，以使得車載WiFi設(shè)備訪問數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄嗑€次數(shù)和丟包率比較高，數(shù) 據(jù)傳輸不穩(wěn)定。因此優(yōu)化WiFi設(shè)備的快速連接和切換性能，使之更適合基于WiFi車輛的 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)用，對于提高基于WiFi設(shè)備的機(jī)會網(wǎng)絡(luò)性能有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，該方法通過監(jiān)測接收到的 AP信號強(qiáng)度(Received Signal Strength Indicator，簡稱RSSI)的變化趨勢來預(yù)測車輛 與AP相遇連接時間，通過選擇相遇連接時間最長的AP進(jìn)行連接，減少車載WiFi設(shè)備訪問 數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄嗑€次數(shù)和丟包率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，包括如下步驟步驟1 :AP信號強(qiáng)度探測。車輛周期性的對其周圍AP的信號強(qiáng)度進(jìn)行探測，記錄 并保存探測結(jié)果，所述的探測結(jié)果為三元組信息記錄(RSSI，MAC address, T)，其中，RSSI 為AP的信號強(qiáng)度，MAC address為MAC (Media Access Control，介質(zhì)訪問控制)地址，T為 探測時刻。步驟2 對同一 MAC地址的信息記錄條數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果m大于設(shè)定的閾值，則執(zhí) 行步驟3，否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)執(zhí)行，其中，m表示同一 MAC地址的信息記錄條數(shù)。所述的設(shè)定 的閾值為正整數(shù)。步驟3 根據(jù)探測到的AP信號強(qiáng)度信息對周圍AP位置進(jìn)行預(yù)估，得到AP的預(yù)測 坐標(biāo)(a，b)。
步驟3所述的AP的預(yù)測坐標(biāo)(a，b)具體通過以下過程得到1)將具有相同MAC地址的三元組記錄按時間Ti大小順序排列，并取最近η次的 探測結(jié)果的信號強(qiáng)度和時間得到(R1, T1)…(Ri, Ti)- (Rn, Tn)，其中，Ti+1 > Ti，1彡i彡n， 3彡η彡5，Ri為車輛WiFi設(shè)備接收到的AP信號強(qiáng)度，Ti為記錄的探測時刻；2)根據(jù)轉(zhuǎn)換公式將信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離值，其中轉(zhuǎn)換公式為
-43.4-Λ；·《；10Τ(1)3)對η個探測結(jié)果兩兩組合，計(jì)算AP的預(yù)測位置
d2-d2 + A2-A2Oij^ J ； ■ J(2)其中，參數(shù)Ai= (Ti-T1)Xv, ν表示當(dāng)前車速，aij為(Ri, Ti) (Rj, Tj)組合得到的 AP預(yù)測位置值的橫坐標(biāo)，1彡i彡n，1彡j彡n，i乒j。4)對所有的aij取算術(shù)平均值得到AP預(yù)測坐標(biāo)的橫坐標(biāo)a，即α = ·ρ^ΣΣαν⑶其中 C 2 = χ(Λ-1)/20計(jì)算AP預(yù)測坐標(biāo)的縱坐標(biāo)b & =K2-( -Δ,)2 >0)⑷步驟4 根據(jù)預(yù)測坐標(biāo)(a，b)計(jì)算AP的相遇連接時間TC。rc = (Vl302 -^+a)(5)
V步驟5 選擇合適的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)。1)如果當(dāng)前未關(guān)聯(lián)AP，則從步驟4中得到相遇連接時間的AP中，選擇相遇連接時 間最長即TC值最大的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)；2)如果當(dāng)前已關(guān)聯(lián)AP，則從步驟4中得到相遇連接時間的AP中，首先選擇信號強(qiáng) 度比當(dāng)前已關(guān)聯(lián)的AP強(qiáng)的AP，再在已選擇的AP中選擇大于當(dāng)前已關(guān)聯(lián)AP的相遇連接時 間，且相遇連接時間最長的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)；步驟6 是否繼續(xù)AP探測，若繼續(xù)探測轉(zhuǎn)步驟1執(zhí)行，若不繼續(xù)探測，結(jié)束本次AP 的選擇。步驟2中所述的設(shè)定的閾值優(yōu)選取值為3。本發(fā)明一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于(1)本發(fā)明的方法中，采用實(shí)時AP探測技術(shù)，能夠根據(jù)AP信號強(qiáng)度實(shí)時預(yù)測車輛 在行進(jìn)道路周圍的AP可持續(xù)連接時間，有助于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；(2)根據(jù)AP可持續(xù)時間可以找到當(dāng)前可用AP連接時間最長的AP，減少AP切換次 數(shù)，減少車載WiFi設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄嗑€次數(shù)和丟包率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中車輛對AP的信號強(qiáng)度進(jìn)行探測的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中車輛掃描AP過程示意圖3為本發(fā)明的選擇訪問點(diǎn)的方法步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的相遇連接時間預(yù)測作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。在本實(shí)施例中，車輛以20米每秒的速度ν經(jīng)過兩個路邊的未知AP，分別稱為A和 B。如圖1所示，車輛對兩個AP的的信號強(qiáng)度進(jìn)行探測，車輛掃描時間間隔為0. 5秒，設(shè)車輛 以速度ν沿χ軸正向行駛，在、(i = 1，2···)時刻測量訪問點(diǎn)A和訪問點(diǎn)B的RSSI值sAi (i =1,2···)和sBi(i = 1，2…)，分別得到一系列樣本( ，、)和(8μ，、)。一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，如圖3所示，包括如下步驟步驟一車輛周期性的掃描AP，將探測到的AP信號強(qiáng)度、MAC地址和探測時間記錄 下來，并根據(jù)不同的MAC地址分類。本發(fā)明實(shí)施例中有兩個訪問點(diǎn)A和B，訪問點(diǎn)A與訪問 點(diǎn)B分別具有不同的MAC地址。步驟二 對同一 MAC地址的信息記錄條數(shù)m進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果m彡3，則執(zhí)行步驟三， 否則轉(zhuǎn)步驟一繼續(xù)執(zhí)行。本發(fā)明實(shí)施例中，對兩個訪問點(diǎn)A和B在、、t2和t3時刻進(jìn)行探測，分別得到3條 信息記錄，其中，、為0時刻，t2為0. 5s時刻，t3為1. Os時刻。步驟三計(jì)算AP相對位置，得到AP的預(yù)測坐標(biāo)。1)將步驟一得到的同一 MAC地址的AP按照時間從小到大排序，如圖2所示，車輛沿箭頭所示路徑前進(jìn)，AP通信范圍如圖中圓形區(qū)域所示。當(dāng)進(jìn)入AP信號感 知范圍內(nèi)時即可獲取該AP的信號強(qiáng)度。車輛以2次/秒的頻率在、、t2和t3時刻分別采 集到信號強(qiáng)度。三次探測結(jié)果A的信號強(qiáng)度和時間依次為(_81，0) (-80,0. 5) (-78，1)，B的 信號強(qiáng)度和時間為(-73,0) (-71,0. 5) (-69，1)。2)計(jì)算A的預(yù)測坐標(biāo)a)根據(jù)式(1)計(jì)算得到 Cli = (75. 8,67.6, 53. 7)。b)根據(jù) Δ i = (Ti-T1) Xv,得到 Ai= (0，10，20)，進(jìn)一步根據(jù)式(2)得到
權(quán)利要求
一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一車輛周期性地對其周圍AP的信號強(qiáng)度進(jìn)行探測，記錄并保存探測結(jié)果，所述的探測結(jié)果為三元組信息記錄，包括AP的信號強(qiáng)度、探測時刻和MAC地址；其中，AP表示訪問點(diǎn)，MAC表示介質(zhì)訪問控制；步驟二對同一MAC地址的信息記錄條數(shù)m進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果m不小于設(shè)定的閾值，則執(zhí)行步驟三，否則轉(zhuǎn)步驟一繼續(xù)執(zhí)行；所述的設(shè)定的閾值為正整數(shù)；步驟三根據(jù)探測到的AP信號強(qiáng)度對周圍AP位置進(jìn)行預(yù)估，得到AP的預(yù)測坐標(biāo)(a，b)；步驟四根據(jù)AP的預(yù)測坐標(biāo)(a，b)得到AP的相遇連接時間TC <mrow><mi>TC</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msqrt><msup> <mn>130</mn> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msup> </msqrt> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>v</mi></mfrac> </mrow>其中，v表示當(dāng)前車速；步驟五選擇合適的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)如果當(dāng)前未關(guān)聯(lián)AP，則從步驟四中得到相遇連接時間的AP中，選擇相遇連接時間最長的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)；如果當(dāng)前已關(guān)聯(lián)AP，則從步驟四中得到相遇連接時間的AP中，首先選擇信號強(qiáng)度比當(dāng)前已關(guān)聯(lián)的AP強(qiáng)的AP，再在已選擇的AP中選擇大于當(dāng)前已關(guān)聯(lián)AP的相遇連接時間，且相遇連接時間最長的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)；步驟六是否繼續(xù)AP探測，若繼續(xù)探測轉(zhuǎn)步驟一執(zhí)行，若不繼續(xù)探測，結(jié)束本次AP的選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟二中 所述的設(shè)定的閾值為3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟三中 所述AP的預(yù)測坐標(biāo)(a，b)具體是通過以下過程得到的1)將具有相同MAC地址的三元組信息記錄按時間大小順序排列，并取最近η次的探 測結(jié)果的信號強(qiáng)度和時間得到(R1, T1)…(Ri, Ti)- (Rn, Tn)，其中，Ti+1 >Ti;l彡i ^n, 3彡η彡5，Ri為車輛WiFi設(shè)備接收到的AP的信號強(qiáng)度，Ti為記錄的探測時刻；2)根據(jù)下式將第i次的探測結(jié)果信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離值Cli
全文摘要
本發(fā)明提出了一種車載WiFi設(shè)備選擇訪問點(diǎn)的方法，屬于通信領(lǐng)域，首先通過車輛周期性地對其周圍AP的信號強(qiáng)度進(jìn)行探測，得到周圍AP的信號強(qiáng)度，對每個具備符合規(guī)定數(shù)目探測記錄的AP，將探測到的AP信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離值，進(jìn)一步對AP的位置進(jìn)行預(yù)估，得到AP的預(yù)測坐標(biāo)，然后根據(jù)AP的預(yù)測坐標(biāo)計(jì)算AP的相遇連接時間，最后選擇相遇時間最長的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本發(fā)明選擇訪問點(diǎn)的方法能夠降低車載WiFi設(shè)備訪問數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄嗑€次數(shù)和丟包率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
文檔編號H04W64/00GK101977423SQ201010519739
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者杜國平, 牛建偉, 童超 申請人:北京航空航天大學(xué)