專利名稱：基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法。
背景技術(shù)：
Wi-Fi (又稱802. lib),是一種無(wú)線通訊技術(shù)，工作在2. 4GHz的 ISM(IndustrialScientific Medical)步頁(yè) 段， 米 用 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)擴(kuò)頻技術(shù)，能提供最高IlMbps的速率，有效距離達(dá)100m，具有速度快，通訊范圍 大，成本低等特點(diǎn)。Wi-Fi因其高帶寬，低成本的優(yōu)勢(shì)，目前已成為無(wú)線通訊的主流，大部分 的移動(dòng)設(shè)備都配備了 Wi-Fi接口。然而，Wi-Fi也存在功耗大的缺陷。研究數(shù)據(jù)表明，移動(dòng)設(shè)備超過(guò)50%的耗電量 都來(lái)自于Wi-Fi接口，因而移動(dòng)設(shè)備將不足以支持長(zhǎng)時(shí)間的Wi-Fi通訊，這極大地阻礙了 Wi-Fi在移動(dòng)設(shè)備中的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。因此，如何有效降低Wi-Fi接口的耗電量成為一 個(gè)亟待解決的問(wèn)題。根據(jù)802. Ilb協(xié)議，Wi-Fi的啟動(dòng)過(guò)程主要包括四個(gè)階段掃描(kan)，關(guān)聯(lián) (Association)，驗(yàn)證(Authentication)，地址配置(DHCP)，其中掃描階段的持續(xù)時(shí)間最 長(zhǎng)，耗電量最大，若能減少掃描階段的電量消耗，就能有效地降低Wi-Fi接口的耗電量。目前，研究者已提出一些方案，以有效降低Wi-Fi掃描階段的耗電量，其中一 種主要的方案就是利用移動(dòng)設(shè)備配備的其他低功耗網(wǎng)絡(luò)接口(Bluetooth，GPRS)，如 Footprint, Blue-Fi等。Footprint利用設(shè)備從蜂窩網(wǎng)絡(luò)中獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，如監(jiān)聽到的 蜂窩塔的ID，信號(hào)強(qiáng)度等，來(lái)推測(cè)設(shè)備當(dāng)前的位置，只有當(dāng)設(shè)備的位置發(fā)生較大的改變時(shí)才 啟動(dòng)Wi-Fi掃描以獲得周圍可用的接入點(diǎn)(Access Point, AP)信息，通過(guò)減少不必要的掃 描次數(shù)來(lái)降低耗電量。Blue-Fi利用周圍藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)及蜂窩信號(hào)的相關(guān)信息，例如藍(lán)牙節(jié)點(diǎn) 的ID，蜂窩塔ID等，來(lái)判斷當(dāng)前是否有可用的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，只有在存在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)時(shí)才啟動(dòng) Wi-Fi掃描并連接到相關(guān)AP。Footprint與Blue-Fi都是利用其他鏈路獲取的信息以預(yù)測(cè) 當(dāng)前Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，以減少不必要的Wi-Fi掃描與連接，從而節(jié)省電量，但存在預(yù)測(cè)不 準(zhǔn)確的問(wèn)題。上述幾種方案，大都使用GPRS和藍(lán)牙作為輔助鏈路，然而GPRS存在準(zhǔn)確度低的問(wèn) 題，不能很好地用于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)，藍(lán)牙也存在通訊距離短，節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)等限制， 因此上述幾種方案都不能很有效地解決Wi-Fi接口功耗大的問(wèn)題，且實(shí)現(xiàn)起來(lái)都較為復(fù)
ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)Wi-Fi接口功耗大的問(wèn)題，以及現(xiàn)有方案中存在的一些不足，提出一 種基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，移動(dòng)設(shè)備之間利用高效的消息廣播機(jī)制通 過(guò)ZigBee接口共享AP信息，并利用AP信息直接連接到相關(guān)AP而無(wú)需事先掃描AP。此外，可使設(shè)備能夠根據(jù)獲取的AP信息，利用有效地AP選擇機(jī)制選取當(dāng)前最佳AP連接。本發(fā)明一種基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，采用ZigBee作為通訊 鏈路，包括以下步驟步驟1 初始化建立本地Wi-Fi接入點(diǎn)AP列表，然后啟動(dòng)ZigBee接口接收數(shù)據(jù)，并 啟動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器Timer-u及Timer-s ；所述的AP列表記錄了所有本地保存的AP記錄APRec， 所述的AP記錄的結(jié)構(gòu)為APRec<APhfo，count, lifetime〉，其中，lifetime表示該AP記錄 的生存時(shí)間，count表示在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)重復(fù)收到相同AP信息的次數(shù)，APhfo指連接AP 所必須的信息。步驟2 判斷ZigBee接口是否收到數(shù)據(jù)，若是，轉(zhuǎn)步驟3 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟4。步驟3 從ZigBee接口接收的數(shù)據(jù)包中提取AP信息，記為RecAP，隨后掃描本地AP 列表，針對(duì)每個(gè)AP記錄，查看其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)集標(biāo)識(shí)wlan_SSid是否與RecAP的相同，若 相同，則將該AP記錄的count及l(fā)ifetime的值重置為0 ；若不存在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)集標(biāo)識(shí) wlan_ssid與RecAP的wlan_ssid相同的AP記錄，則新建一條AP記錄，將新建的AP記錄的 APInfo賦值為RecAP，count與lifetime的值初始為0。步驟4 判斷定時(shí)器Timer-u是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟5 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟6。步驟5 遍歷整個(gè)AP列表，檢查每個(gè)AP記錄的lifetime值，若超過(guò)特定閾值，則 刪除該條AP記錄。步驟6 判斷定時(shí)器Timer-s是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟7 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟8。步驟7 遍歷整個(gè)AP列表，選取AP信息通過(guò)ZigBee接口廣播出去。步驟8 判斷是否有連接請(qǐng)求，若有連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟9 ；若無(wú)連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟10。步驟9 檢查本地AP列表中是否存有AP記錄，若有，則選擇當(dāng)前最佳AP連接，若 無(wú)，則開啟Wi-Fi接口，啟動(dòng)Wi-Fi掃描并連接到AP。步驟10 判斷用戶是否發(fā)出結(jié)束命令，若是，結(jié)束本方法；若不是，轉(zhuǎn)步驟2執(zhí)行。本發(fā)明一種新型節(jié)能的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于(1)采用低功耗ZigBee鏈路作為輔助鏈路實(shí)現(xiàn)AP信息的共享，相比于傳統(tǒng)方案使 用藍(lán)牙或GPRS更能有效降低Wi-Fi接口的耗電量。(2)充分利用移動(dòng)設(shè)備之間的相互協(xié)作，使得信息更加準(zhǔn)確，更易于實(shí)現(xiàn)高效信息(3)提出一種有效的基于連接時(shí)間與信號(hào)強(qiáng)度的AP選擇策略，相對(duì)于傳統(tǒng)的只依 據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的方案更加高效，能有效選擇當(dāng)前最佳AP接入，更能有效提高用戶使用無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)的體驗(yàn)。


圖1為本發(fā)明的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；圖2為本發(fā)明的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法的整體步驟流程圖；圖3為本發(fā)明的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)方法同普通Wi-Fi掃描方法的功耗對(duì)比示意 圖；圖4為本發(fā)明中AP選擇基于連接時(shí)間的性能分析結(jié)果示意圖；圖5為本發(fā)明中AP選擇基于信號(hào)強(qiáng)度的性能分析結(jié)果示意圖6為本發(fā)明中選擇性AP信息廣播策略同普通洪泛策略的數(shù)據(jù)發(fā)送量對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。近幾年來(lái)，隨著移動(dòng)終端設(shè)備的普及及無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的用戶使 用移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，其中Wi-Fi (802. 11)是最主流的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，幾乎所有的移動(dòng)設(shè)備都 配備了 Wi-Fi接口，用戶大多使用Wi-Fi上網(wǎng)。通常情況下，用戶欲獲取Wi-Fi連接，需事先 啟動(dòng)Wi-Fi掃描周圍AP，然后選取特定AP連接。然而Wi-Fi掃描往往持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(3-5 秒)且耗電量大，且通常很多掃描都是無(wú)用的，尤其對(duì)于周圍沒(méi)有部署Wi-Fi AP的情況。 ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低響應(yīng)延遲、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要適 用于自動(dòng)控制、傳感、監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功 能。本發(fā)明提出的一種基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，移動(dòng)設(shè)備之間利用低 功耗的ZigBee鏈路共享AP信息，設(shè)備利用AP信息可以直接連接到相關(guān)AP而無(wú)需事先掃 描，大大減少了 Wi-Fi掃描的次數(shù)，從而有效降低Wi-Fi接口的耗電量。本發(fā)明提出的基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)及選擇方法，其應(yīng)用場(chǎng)景是部署有 多個(gè)AP且有多個(gè)移動(dòng)設(shè)備的區(qū)域，如圖1所示。下面結(jié)合圖1，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明協(xié) 同AP發(fā)現(xiàn)的流程。圖1描述了一個(gè)部署有三個(gè)AP的區(qū)域R，圖中三條虛線分別表示每個(gè) AP的覆蓋范圍。區(qū)域R被這三條曲線劃分成七個(gè)子區(qū)域區(qū)域1-區(qū)域7。假設(shè)初始時(shí)，區(qū) 域R中沒(méi)有任何移動(dòng)設(shè)備，一段時(shí)間后1)設(shè)備A首先進(jìn)入?yún)^(qū)域1并請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)連接。設(shè)備A 首先檢查本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)是否存有可用的AP信息，若沒(méi)有，則設(shè)備A啟動(dòng)Wi-Fi掃描周圍的可 用AP并將獲得APl的信息；設(shè)備A隨后連接到AP1，保存APl的信息至本地，并通過(guò)ZigBee 鏈路周期性地廣播APl的信息。2)隨后，設(shè)備B與設(shè)備C分別進(jìn)入?yún)^(qū)域2和區(qū)域6。同設(shè) 備A —樣，當(dāng)有連接請(qǐng)求時(shí)，設(shè)備B與設(shè)備C首先檢查本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)是否存有可用的AP信息。 在此場(chǎng)景下，本發(fā)明方法中的AP信息可靠性保證機(jī)制將會(huì)保證設(shè)備B與設(shè)備C不會(huì)收到 APl的信息，因此，設(shè)備B與設(shè)備C啟動(dòng)Wi-Fi掃描并分別連接到AP2及AP3，隨后周期性地 廣播AP2及AP3的信息。3)幾分鐘后，設(shè)備D進(jìn)入?yún)^(qū)域1。若設(shè)備D處于設(shè)備A的通訊范 圍之內(nèi)，則設(shè)備D將收到APl的信息。設(shè)備D將APl的信息保存在本地，并依照本發(fā)明方法 中選擇性AP信息廣播策略選取滿足條件的AP信息廣播。當(dāng)有連接請(qǐng)求時(shí)，設(shè)備D可以直 接連接到APl而無(wú)需事先掃描。若設(shè)備D沒(méi)有收到APl的信息，則設(shè)備D啟動(dòng)Wi-Fi掃描 搜索可用AP，顯然，隨著區(qū)域1中設(shè)備數(shù)目的增加，設(shè)備B收到APl信息的概率也隨之增大。 4)處于區(qū)域3，區(qū)域4，區(qū)域5，區(qū)域6及區(qū)域7中的移動(dòng)設(shè)備將收到多個(gè)AP的信息。當(dāng)有 連接請(qǐng)求時(shí)，設(shè)備將根據(jù)本發(fā)明方法中AP選擇方法選擇最佳AP連接。從上述例子可以看 出，在一個(gè)部署有多個(gè)AP的區(qū)域中，只需要少數(shù)幾臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)Wi-Fi掃描獲取周圍AP的信 息并通過(guò)ZigBee接口共享這些AP信息，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的消息擴(kuò)散之后，區(qū)域中的其他設(shè)備 都可以利用AP信息直接連接到AP而無(wú)需事先掃描，從而可以大大減少Wi-Fi掃描的次數(shù)， 降低Wi-Fi接口的耗電量。本發(fā)明提出的基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其流程如圖2所示， 具體包括如下步驟步驟一初始化本地AP列表(APList)，隨后啟動(dòng)ZigBee接口接收數(shù)據(jù)并啟動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器Timer-u及Timer-s。所述的初始化即為建立APList，APlist是所有保存的AP 記錄(APRec)的列表，APRec 的格式如下 APRec {APhfο，count，lifetime}，其中，lifetime 表示該APRec的生存時(shí)間；count表示在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)重復(fù)收到相同AP信息的次數(shù)，所 述的發(fā)送周期是指定時(shí)器Timer-s的超時(shí)時(shí)間間隔；APhfo指連接AP所必須的信息，其格 式為APInfo {wlan_ssid, wlan_name, wlan_type, signal_strength, ipv4_type, wlan_ security, wlan_hidden, connecting_time},其中，wlan_ssid 表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的月艮務(wù)集標(biāo)識(shí) (Service Set Identification) ；wlan_name 表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的名稱；wlan_type 表示無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)的類型；signalstrength表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度；Wlan_seCurity表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全 性設(shè)置；wlanjiidden標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)是否隱藏；cormectingjime表示連接網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間。定時(shí) 器Timer-u用于周期性地更新AP列表并檢查AP記錄的有效性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，其周期 超時(shí)時(shí)間間隔設(shè)為ls，定時(shí)器Timer-s用于周期性地廣播本地保存的AP信息以實(shí)現(xiàn)AP信 息的共享，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，其超時(shí)時(shí)間間隔設(shè)為3s。步驟二 判斷ZigBee接口是否收到數(shù)據(jù)，若是，轉(zhuǎn)步驟三；若不是，轉(zhuǎn)步驟四。步驟三當(dāng)ZigBee接口收到數(shù)據(jù)后，從接收的數(shù)據(jù)包中提取AP信息，記為RecAP， 掃描本地APList，對(duì)每個(gè)APRec，查看其APhfo的wlan_ssid值是否與RecAP的相同，若相 同，則將該APRec的count值及l(fā)ifetime重置為O。若不存在wlan_ssid值與RecAP相同 的APRec，則新建一條APRec，將其APhfo賦值為RecAP，count值及l(fā)ifetime初始為O。步驟四、判斷定時(shí)器Timer-u是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟五；若不是，轉(zhuǎn)步驟六。步驟五當(dāng)定時(shí)器Timer-u超時(shí)時(shí)，更新AP列表，遍歷整個(gè)更新AP列表，檢查每個(gè) APRec的lifetime值，若超過(guò)特定閾值，則刪除該條APRec，從而保證AP信息的可靠性與有 效性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，所述的特定閾值設(shè)為6。AP信息的可靠性與有效性是整個(gè)算法的核心，步驟二與步驟三通過(guò)動(dòng)態(tài)地更新 AP列表并檢測(cè)AP信息有效性以保證AP信息的有效性與可靠性。下面對(duì)本發(fā)明方法保證 AP信息的有效性與可靠性做進(jìn)一步地說(shuō)明AP信息的可靠性與有效性是指設(shè)備能夠利用該AP信息成功連接到相應(yīng)AP。本 發(fā)明的方法主要從兩個(gè)方面來(lái)保證AP信息的可靠性與有效性首先，對(duì)于設(shè)備收到的任何 一條AP信息，均能在區(qū)域中找到一臺(tái)連接到該AP的設(shè)備——這是由AP信息的共享機(jī)制決 定的，任何一條AP信息都是由最先連接到這個(gè)AP的設(shè)備產(chǎn)生的，然后通過(guò)其他設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā) 來(lái)在整個(gè)區(qū)域中傳播，從而保證了 AP信息的可靠性；另一方面，通過(guò)記錄AP信息的生存期 lifetime及周期性的檢測(cè)AP列表及時(shí)刪除失效的AP信息，從而保證AP信息的有效性。步驟六、判斷定時(shí)器Timer-s是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟七；若不是，轉(zhuǎn)步驟八。步驟七當(dāng)定時(shí)器Timer-s超時(shí)時(shí)，遍歷整個(gè)AP列表，按照本發(fā)明提出的選擇性 AP信息廣播機(jī)制選取滿足條件的AP信息通過(guò)ZigBee接口廣播出去以有效實(shí)現(xiàn)AP信息的為有效實(shí)現(xiàn)AP信息共享，本發(fā)明提出選擇性AP信息廣播機(jī)制，在保證AP信息擴(kuò) 散濃度的同時(shí)進(jìn)一步降低系統(tǒng)的開銷，減少耗電量。其具體步驟如下當(dāng)定時(shí)器Timer-s超 時(shí)，遍歷AP列表，選取信號(hào)強(qiáng)度signalstrength不低于1且count值小于3的AP信息發(fā) 送。選擇性AP信息廣播機(jī)制對(duì)本地AP信息進(jìn)行一定的過(guò)濾，從而減少消息的發(fā)送量，降低 系統(tǒng)的消耗。下面說(shuō)明采用本發(fā)明的選擇性AP信息廣播機(jī)制的這種過(guò)濾對(duì)AP信息擴(kuò)散的影響1)通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)過(guò)濾，只發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度較大的AP信息，對(duì)AP信息的濃度不會(huì)產(chǎn)生 較大的影響。根據(jù)本發(fā)明的AP選擇策略，設(shè)備在連接AP時(shí)，也會(huì)自動(dòng)過(guò)濾信號(hào)強(qiáng)度較低的 AP,從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，信號(hào)較低的AP信息對(duì)設(shè)備是無(wú)用的，可視為冗余信息，從而可以在發(fā) 送時(shí)就將其過(guò)濾。2、通過(guò)count值來(lái)過(guò)濾，count值表示一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)重復(fù)收到某條AP 信息的次數(shù)，從一定程度上反映該條AP信息在區(qū)域中的擴(kuò)散程度。當(dāng)count值超過(guò)一定 范圍時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)為3，即可認(rèn)為該條信息已經(jīng)達(dá)到一定的濃度，使得區(qū)域中的節(jié)點(diǎn) 都能收到該AP的信息，從而不需要再發(fā)送這條AP信息。此外，count值在每個(gè)發(fā)送周期初 始都被重置為0，從而可以動(dòng)態(tài)適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)以及區(qū)域中節(jié)點(diǎn)分布的變化，進(jìn)一步保證了 AP信息的有效性。 步驟八、判斷是否有連接請(qǐng)求，若有連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟九；若無(wú)連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟步驟九當(dāng)設(shè)備有網(wǎng)絡(luò)連接請(qǐng)求時(shí)，首先檢查本地AP列表中是否存有AP記錄，若 有，則根據(jù)本發(fā)明提出的AP選擇策略選擇當(dāng)前最佳AP連接；若無(wú)，則開啟Wi-Fi接口，啟動(dòng) Wi-Fi掃描并連接到AP。本發(fā)明提出的AP選擇策略旨在通過(guò)本地保存的AP信息選擇當(dāng)前最佳AP連接以 提高用戶訪問(wèn)internet的體驗(yàn)，具體通過(guò)P值來(lái)評(píng)估AP的性能P = SS/CT其中SS表示AP的信號(hào)強(qiáng)度，其值為AP記錄中APhfo中表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度 signal_strength的值，CT表示連接AP所需的時(shí)間，指從發(fā)起連接請(qǐng)求到連接到指定AP的 時(shí)間，其值為AP記錄中APhfo中表示表示連接網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間connecting_time的值。當(dāng) 設(shè)備有連接請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)遍歷AP列表，計(jì)算每個(gè)AP記錄的P值，選擇P值最大的AP連接。步驟十、判斷是否結(jié)束，若是，結(jié)束本方法；若不是，轉(zhuǎn)步驟二繼續(xù)執(zhí)行。具體是否 結(jié)束由用戶根據(jù)需要來(lái)控制。下面將結(jié)合附圖和實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明提出的基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選 擇方法相比普通的Wi-Fi方式在功耗及性能方面的改進(jìn)，所述的普通的Wi-Fi方式是指利 用操作系統(tǒng)自帶的Wi-Fi掃描功能掃描并連接AP。如圖3所示，為本發(fā)明的接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方式同普通Wi-Fi掃描方式在功耗方 面的對(duì)比。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景為一臺(tái)諾基亞N810采用普通Wi-Fi模式連接AP，另一臺(tái)諾基亞N810 采用本發(fā)明方法連接AP，記錄設(shè)備兩分鐘內(nèi)的實(shí)時(shí)功率。其中，采用普通Wi-Fi掃描方式有 兩個(gè)明顯的能量高峰第22秒至28秒，表示W(wǎng)i-Fi掃描階段；第32秒至47秒，表示AP連 接階段。與普通Wi-Fi模式不同，采用本發(fā)明方法只有一個(gè)能量高峰，即AP連接階段，這是 因?yàn)樵赯igBee模式下設(shè)備可以直接連接到AP而無(wú)需事先掃描。圖3表明本發(fā)明的方法能 夠大大減少設(shè)備掃描Wi-Fi的次數(shù)，從而降低設(shè)備的耗電量。圖4，圖5演示了本發(fā)明方法中AP選擇的性能分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如下選取1臺(tái) 諾基亞N810，依據(jù)本發(fā)明的AP選擇策略從本地保存的可用AP中選取當(dāng)前最佳AP并連接， 記錄該AP的實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度及連接時(shí)間以及本地AP記錄的連接時(shí)間及信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)記錄 本地AP記錄的信號(hào)強(qiáng)度及連接時(shí)間的最大值及最小值。圖4與圖5中橫坐標(biāo)都表示實(shí)驗(yàn) 次數(shù)，本實(shí)施例中是在不同地點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn)12次。圖4為連接時(shí)間的對(duì)比，可以看出，實(shí)際的 AP連接時(shí)間與本地保存的最佳AP的連接時(shí)間幾乎沒(méi)有差別，且最佳AP的連接時(shí)間基本接近最短連接時(shí)間。圖5為信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比，可以看出，實(shí)際獲得的AP信號(hào)強(qiáng)度與本地保存 得當(dāng)前最佳AP信號(hào)的強(qiáng)度也無(wú)明顯差別，且也非常接近本地保存的最大AP信號(hào)強(qiáng)度，由此 可以看出本發(fā)明中選擇的AP信息的有效性。 圖6為本發(fā)明方法中的選擇性AP信息廣播策略與普通的洪泛策略的性能對(duì)比的 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如下在一個(gè)部署有8個(gè)AP的區(qū)域中，兩臺(tái)諾基亞N810分別采用 本發(fā)明方法中選擇性AP廣播策略及洪泛策略廣播本地保存的AP信息，發(fā)送周期設(shè)為3s，記 錄一分鐘內(nèi)的耗電量及發(fā)送數(shù)據(jù)量。圖6為兩種策略的發(fā)送數(shù)據(jù)量對(duì)比，可以看出，隨著周 圍節(jié)點(diǎn)的增多，收到的AP信息增多，發(fā)送數(shù)據(jù)量呈上升趨勢(shì)，且兩種轉(zhuǎn)發(fā)策略的發(fā)送數(shù)據(jù) 量沒(méi)有太大差別；隨后，節(jié)點(diǎn)收到的的AP信息逐漸達(dá)到飽和，本發(fā)明實(shí)施例中即獲得所有8 個(gè)AP的信息，此時(shí)，洪泛策略，由于其轉(zhuǎn)發(fā)所有收到的AP信息，所以在達(dá)到信息飽和后，發(fā) 送數(shù)據(jù)量沒(méi)有變化，始終保持最大；而本發(fā)明方法中的選擇性AP廣播策略由于對(duì)AP信息進(jìn) 行一定過(guò)濾，發(fā)送的數(shù)據(jù)量逐漸下降，最后同樣趨于穩(wěn)定。由圖6可以看出，相比于洪泛機(jī) 制，本發(fā)明方法中的選擇性AP信息廣播策略能夠大大減少發(fā)送數(shù)據(jù)量，降低鏈路消耗。
權(quán)利要求
1.一種基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，該方法采用ZigBee 作為通訊鏈路，包括如下步驟步驟1 初始化建立本地Wi-Fi接入點(diǎn)AP列表，然后啟動(dòng)ZigBee接口接收數(shù)據(jù)，并啟 動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器Timer-u及Timer-s ；所述的AP列表記錄了所有本地保存的AP記錄APRec， 所述的AP記錄的結(jié)構(gòu)為APRec<APhfo，count, lifetime〉，其中，lifetime表示該AP記錄 的生存時(shí)間，count表示在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)重復(fù)收到相同AP信息的次數(shù)，APhfo指連接AP 所必須的信息；步驟2 判斷ZigBee接口是否收到數(shù)據(jù)，若是，轉(zhuǎn)步驟3 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟4 ； 步驟3 從ZigBee接口接收的數(shù)據(jù)包中提取AP信息，記為RecAP，隨后掃描本地AP列 表，針對(duì)每個(gè)AP記錄，查看其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)集標(biāo)識(shí)wlan_SSid是否與RecAP的相同，若 相同，則將該AP記錄的count及l(fā)ifetime的值重置為0 ；若不存在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)集標(biāo)識(shí) wlan_ssid與RecAP的wlan_ssid相同的AP記錄，則新建一條AP記錄，將新建的AP記錄的 APInfo賦值為RecAP, count與lifetime的值初始為O ；步驟4 判斷定時(shí)器Timer-u是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟5 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟6 ； 步驟5 遍歷整個(gè)AP列表，檢查每個(gè)AP記錄的lifetime值，若超過(guò)特定閾值，則刪除 該條AP記錄；步驟6 判斷定時(shí)器Timer-s是否超時(shí)，若是，轉(zhuǎn)步驟7 ；若不是，轉(zhuǎn)步驟8 ； 步驟7 遍歷整個(gè)AP列表，選取AP信息通過(guò)ZigBee接口廣播出去； 步驟8 判斷是否有連接請(qǐng)求，若有連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟9 ；若無(wú)連接請(qǐng)求，轉(zhuǎn)步驟10 ； 步驟9 檢查本地AP列表中是否存有AP記錄，若有，則選擇當(dāng)前最佳AP連接，若無(wú)，則 開啟Wi-Fi接口，啟動(dòng)Wi-Fi掃描并連接到AP ；步驟10 判斷用戶是否發(fā)出結(jié)束命令，若是，結(jié)束本方法；若不是，轉(zhuǎn)步驟2繼續(xù)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟一中所述 的連接 AP 所必須的信息 APhfo，其結(jié)構(gòu)為APhfo<wlan_ssid，wlan_name, wlan_type, signal_strength, wlan_security, wlan_hidden, connecting_time>,其中，wlan_ssid 表 示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)集標(biāo)識(shí)；wlan_name表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的名稱；wlan_type表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的類 型；signalstrength表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度；wlar^security表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性設(shè) 置；wlan_hidden表示網(wǎng)絡(luò)是否隱藏；connecting_time表示連接網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟1中所述的 定時(shí)器Timer-u用于周期性地更新AP列表并檢查AP記錄的有效性，所述的定時(shí)器Timer-s 用于周期性地廣播本地保存的AP信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，定時(shí)器Timer-u 的超時(shí)時(shí)間間隔設(shè)為ls，定時(shí)器Timer-s的超時(shí)時(shí)間間隔設(shè)為3s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟5所述的特 定閾值為6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟7所述的選 取AP信息，具體是選取信號(hào)強(qiáng)度不低于1且AP記錄中的count值小于3的AP信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟1中所述的 count值在每個(gè)發(fā)送周期初始都被重置為0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，其特征在于，步驟9中所述的 選擇當(dāng)前最佳AP，具體選擇方法為為每個(gè)本地AP記錄計(jì)算一個(gè)評(píng)估AP性能的P值 P = SS/CT其中，SS表示AP的信號(hào)強(qiáng)度，CT表示連接AP所需的時(shí)間； P值最大的AP就是當(dāng)前最佳AP。
全文摘要
本發(fā)明為基于ZigBee的Wi-Fi接入點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與選擇方法，以一個(gè)部署有多個(gè)AP且有多臺(tái)移動(dòng)便攜設(shè)備的區(qū)域?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)景，采用ZigBee作為通訊鏈路。首先初始化建立Wi-Fi接入點(diǎn)AP列表，然后啟動(dòng)ZigBee接口接收數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)兩個(gè)定時(shí)器。當(dāng)ZigBee接口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，提取AP信息并更新AP列表。當(dāng)兩個(gè)定時(shí)器超時(shí)時(shí)分別進(jìn)行更新AP列表與廣播AP信息的操作。當(dāng)收到連接請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)行連接請(qǐng)求處理。本發(fā)明方法可使移動(dòng)設(shè)備之間通過(guò)ZigBee接口共享AP信息，并利用AP信息直接連接到相關(guān)AP而無(wú)需事先掃描AP，根據(jù)AP信息，選取當(dāng)前最佳AP連接，大大減少AP掃描的次數(shù)，有效降低Wi-Fi接口的耗電量。
文檔編號(hào)H04W48/20GK102076060SQ20111002134
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者吳菲菲, 張錦鋒, 牛建偉, 陳燦峰 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)