一种设备接入网络的方法、接入点、入网设备及系统与流程

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种设备接入网络的方法、接入点、入网设备和系统。

背景技术：

无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。

WiFi的最基本的网络结构为一个接入点(Access Point，AP)带上若干个支持IEEE 802.11协议的站点(Station，STA)，AP为STA提供接入服务。AP与STA之间以无线信号作为交互媒介。AP周期性的向周边广播信标(Beacon)消息，该消息里面包含有AP所属的网络名称，AP的MAC地址，Beacon的周期等很多的信息。STA可以通过Beacon来获取AP及其网络的信息，也可以通过向AP广播probe request消息来得到AP的probe response回复，从中获取AP及其网络的信息。STA广播probe request可以指定专门的AP接收(通过指定专门的BSSID)，也可以是向所有AP广播(通过指定通配的BSSID)。指定专门AP接收，这可能是该STA发起入网申请的第一个消息；向所有AP广播，意味着STA仅是查询当前可用的AP资源信息。

STA如果想要跟AP进行通信，首先要通过Beacon或者probe request/probe response过程来发现网络，然后通过接入过程后，变成跟AP有关联的状态。然后就能相互通信了。接入过程是指STA发现网络后，发起的一系列的跟AP交互的过程。这个交互过程成功结束后，STA跟AP之间便处于有关联的状态。

AP跟STA之间是通过特定的频率进行无线传输的，这意味着在无线媒介上同一时刻仅能有一个STA跟AP进行数据传输。这样，当多个STA同一时刻向AP发送接入请求的时候，就会发生冲突。

因此，为了避免冲突，必须得有一个冲突避免的机制。802.11标准使用的是名为CSMA/CA(带有冲突避免的载波侦听多路访问)这样一种冲突避免机制。其竞争原理为：1、每个STA在试图发送消息前，都先监测无线信道是否空闲；2、如果确认空闲，则在确定的退避窗口范围内随机产生一个退避时间；3、因为各个STA的退避时间是随机且相互独立的，所以很大可能是不一样的；4、不断侦听信道，若信道空闲，经过一个退避时间单位后，递减退避时间值；若信道忙，暂停递减退避时间,直到下一次确认信道空闲后，接着递减处理；5、STA自身的退避时间减少到0了以后，发送消息；6、如发送消息后能收到对应的确认信息，则说明这次仅有该STA的退避时间递减到0，竞争到了资源，且发送成功；否则，就说明不止一个STA的退避时间同时递减到0，引起了冲突，这种情况下只能再次竞争。

其中，上述的随机退避时间在一定的范围内产生，这个范围称为退避窗，当前的技术标准对退避窗的大小有明确限制，最小退避窗的上限值根据物理层规范的不同和业务流QoS要求的不同而有所不同，最小3(语音数据)，最大63。最大退避窗的上限则都是1023。在这个现有的技术方案中，所有STA都是平等关系，他们有可能同一时刻进行竞争，退避窗最小的那个(或者那几个)，将最先减少到0，其可以尝试发送消息，如果能收到返回的确认信息，则发送成功，否则，就是遇到了冲突，必须重新竞争。

因为当前标准中一个AP仅支持2007个STA，上述的竞争策略尚未有突出问题。但在802.11ah中，一个AP所要支持的STA将扩展到6000多个。当这些大量的STA同时竞争入网的话，按照上述退避窗的策略，生成两个或多个相同最小退避窗的情况会很多，这种情况下，它们的退避窗会同时减少到0，然后同时尝试发送消息，这样势必会导致大量的冲突，从而影响总体的STA接入效率。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种设备接入网络的方法、接入点入网设备及系统。可以通过特征信息指示可接入网络的入网设备，减少接入站点之间的竞争冲突。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种设备接入网络的方法，所述方法包括：

接入点生成广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；

所述接入点广播所述广播帧，以使特定入网设备向所述接入点发起网络接入过程；所述特定入网设备为接收到所述广播帧，且具有所述特征信息指示的特征的入网设备。

另一方面，本发明实施例还提供了一种设备接入网络的方法，所述方法包括：

入网设备接收接入点广播的广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；

所述入网设备判断自身是否具有所述特征信息所指示的特征，若有，则向所述接入点发起网络接入过程。

另一方面，本发明实施例还提供了一种接入点，所述接入点包括：

生成模块，用于生成广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；

广播模块，用于广播所述广播帧，以使特定入网设备向所述接入点发起网络接入过程；所述特定入网设备为接收到所述广播帧，且具有所述特征信息指示的特征的入网设备。

另一方面，本发明实施例还提供了一种入网设备，所述入网设备包括：

获取模块，用于接收接入点广播的广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；

判断模块，用于判断所述终端设备是否具有所述特征信息所指示的特征；

接入模块，用于当所述判断模块的判断结果为是时，向所述接入点发起网络接入过程。

另一方面，本发明实施例还提供了一种无线保真网络系统，该系统包括：接入点，用于生成并广播广播帧；所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；

一个或多个入网设备，用于接收所述接入点广播的广播帧；判断自身是否具有所述特征信息所指示的特征，若有，则向所述接入点发起网络接入过程。

实施本发明实施例，通过设定入网设备的特征信息对潜在的入网设备进行区别，使得只有具有该特征信息指示的特征的设备可以相应的接入网络，大大减少了同一时刻要求接入接入点的设备的数量，从而减少了竞争冲突。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的设备接入网络的方法的一个具体流程示意图；

图2是本发明实施例中的设备接入网络的方法的另一个具体流程示意图；

图3是本发明实施例中的设备接入网络的方法的另一个具体流程示意图；

图4是本发明实施例中的无线保真网络系统的一个具体组成示意图；

图5是本发明实施例中的接入点的一个具体组成示意图；

图6是本发明实施例中的入网设备的一个具体组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，以及将本发明揭示的技术用于其它领域，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过设定特征信息(例如,特征信息指示入网设备的标识信息具有的特征)等对STA进行区别，使得只有具有该特征信息指示的特征的入网设备可以相应的接入网络，这样，通过在不同的时间段发送不同的特征信息，就可以实现入网设备可以在不同时间段内分批进行接入，降低同一时刻竞争入网的STA数量，从而降低冲突的可能，提高入网效率。在确定特征信息时，本发明的具体实施例中的多个特征信息可以实现接入设备的全部覆盖，如，可以设定每个STA的MAC地址特征都符合某一个特征信息所指示的特征，以保证所有的STA都有机会接入。

如图1所示，为本发明实施例中的一种设备接入网络的方法，该方法可用于无线保真网络系统或其他类似无线网络系统中，该方法包括如下步骤。

101、接入点生成广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征。具体的，在本发明的一个实施例中,该广播帧可以是信标帧。

在确定特征信息时，接入点可以根据设备唯一标识对潜在入网设备进行分组，并根据所述分组获得对应的特征信息，在各特征信息中可以包括对应分组的设备的标识信息。

即，所述特征信息具体用于指示入网设备的标识信息的特征，如，在本发明的一个实施例中,所述入网设备的标识为入网设备的MAC地址。更具体的，所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值为所述特征信息所指示的值，或入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值，经过特定运算所得的结果值为所述特征信息所指示的值。具体是MAC地址的哪一位或哪几位的哪些值，可以是接入点自行按照一定规则生成，或系统管理服务器进行配置。

如，该设备的标识信息为设备的媒体访问控制(Media Access Control，MAC)地址。则可以将所有可能的MAC地址进行分组，具体分组数目和分组标准可以根据实际情况来确定。如按MAC地址分为两组，其中一组的MAC地址的某一位为1，而另一组的MAC地址的同一位为非1。在本发明的具体实施例中，为了保证对所有可能的MAC地址纳入分组中，即在分组时将48位MAC地址的所有组合可能都纳入分组中。

而各特征信息则分别对应上述的覆盖了全部潜在入网设备的分组中的一个分组，即具有各特征信息所指示的特征的入网设备也覆盖了全部潜在入网设备。

102、所述接入点广播所述广播帧，以使特定入网设备向所述接入点发起网络接入过程；所述特定入网设备为接收到所述广播帧，且具有所述特征信息指示的特征的入网设备。进一步的，所述特征信息具体用于指示入网设备的标识信息的特征；所述特定入网设备具体为接收到所述广播帧，且标识信息具有所述特征信息指示的特征的入网设备。

其中，特征信息在所述广播帧对应的接入时间内有效。即，不同的特征信息可以在不同的时间段内有效，在其有效的时间段内，只有符合该特征信息的入网设备可以发起网络接入过程。

则在本步骤中，接入点广播广播帧时，该接入点可以在一定时间内，将N个特征信息携带在M个广播帧中进行广播，其中，所述M个广播帧中的每一个携带所述N个特征信息中的一个，N为大于或等于1的整数，M为大于或等于N的整数；分别具有所述N个特征信息所指示的特征的入网设备的集合构成所有入网设备的全集。

即，接入点广播特征信息时，为了保证分组中的所有潜在入网设备都可能被接入，可循环广播覆盖了所有潜在入网设备的特征信息。即，接入点向其接入范围的设备循环广播N个特征信息。

那么，循环广播时从广播一个特征信息到广播另一个特征信息时，接入点可根据切换条件在循环中切换广播的特征信息。如，接入点的负载情况、当前接入的设备情况、切换周期中的一种或多种。

相应的，本发明实施例还提供了一种设备接入网络的方法，该方法可用于无线保真网络系统或其他类似无线网络系统中，如图2所示，该方法包括如下步骤：

201、入网设备接收接入点广播的广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征。具体的，该广播帧可以是信标帧。

其中，所述特征信息在所述广播帧对应的接入时间内有效。进一步的，所述特征信息具体用于指示入网设备的标识信息的特征，如，所述入网设备的标识为入网设备的MAC地址。更具体的，所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值为所述特征信息所指示的值。

如，所述特征信息为所述接入点根据设备的标识信息对潜在入网设备进行分组，并根据所述分组获得的对应各分组的特征信息，其中，各个特征信息用于指示对应分组的设备的标识信息具有的特征。

202、入网设备判断自身是否具有所述特征信息所指示的特征。

在本发明的一个实施例中，所述特征信息是用于指示入网设备的标识信息的特征；则本步骤对应为：入网设备判断自身的标识信息是否具有所述特征信息所指示的特征。

在本发明的一个实施例中，所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值为所述特征信息所指示的值；则本步骤对应为：所述入网设备判断自身的MAC地址的所述一个或多个特定位的值是否为所述特征信息所指示的值。

在本发明的一个实施例中，所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值，经过特定运算所得的结果值为所述特征信息所指示的值；则本步骤对应为：所述入网设备判断自身MAC地址的所述一个或多个特定位的值，经过所述特定运算所得到的结果值是否为所述特征信息所指示的值。

其中，上述“一个或多个特定位”可以是接入网和入网设备事先约定的，也可以是特征信息中指定的，或通过其他方法配置的。所述“特定运算”也可以是接入点和入网设备事先约定的，也可以是携带在特征信息中的，或是通过其他方法配置的。

203、当判断结果为有时，入网设备向所述接入点发起网络接入过程。具体的网络接入过程可以为现有技术中的竞争接入的入网过程，此处不做赘述。

通过上述描述可以理解，本实施例是与图1对应的方法实施例，其区别在于执行主体的不同，但都是针对同一流程，对于其中共同的术语等此处不做赘述。

为了进一步阐述上述方法实施例，以下以AP通过Beacon帧广播特征信息为例进一步说明本发明实施例中的细节。如图3所示。

301、AP广播广播Beacon帧，在该Beacon帧中附带一个特征信息(或称为限制信息)。该特征信息用于指示入网设备的具有的特征，只有具有该特征信息所指示的特征的入网设备(在802.11系列标准中称为STATION，简称STA)允许竞争接入。本例中，通过MAC地址来区别不同类别的STA。

在现有技术中，MAC地址为固定的48位地址，是为全球可入网的设备不重复分配的物理地址。因此AP并不需要知道可能接入的STA的具体MAC地址，而只需要对所有的MAC地址进行分类即可。

如，直接按照MAC地址某几位的数值特征。比如，使用最低三位，则限制条件分别为“000”，“001”，……，“111”，共分成8类，所述的特征信息即指示这8类MAC地址中的每一类所具有的特征；或者，按照MAC地址全部位数进行某种摘要运算得到的结果特征，这个结果的位数较少，例如三位，如此所有的STA实际被分成八组。这种方法是希望通过把所有位数的信息都使用上，得到的分类结果更加均匀。

以下则是以将MAC地址分为4类为例进行描述。

302、STA监听Beacon帧，并根据接收到的特征信息判断自己当前是否被允许接入网络和被允许广播probe request消息。

如，当特征信息指示的特征为：MAC地址的最低两位为00，则该STA判断自身的MAC地址的最低两位为00时，该STA可以竞争接入。否则，继续监听Beacon，等待符合自己条件的Beacon帧出现。

303、AP根据STA的接入情况判断是否允许下一类STA的接入。如，AP如果发现具有当前特征信息所指示的特征的STA正在入网的数量较少使得信道比较空闲，则允许下一批入网设备接入网络，即修改Beacon帧中携带的特征信息，例如使得该特征信息所指示的特征为：MAC地址最低两位为01，允许MAC地址最低两位为01的入网设备接入网络。如果AP发现具有特征信息指示的特征的STA正在入网的数量较多使得信道比较忙，则下一个Beacon仍设定相同的特征信息。或者AP设定给每个特征信息一定时间，时间到了以后就切换到下一类接入，不管具有该特征信息所指示的特征的STA是否已经接入完了。

当然，AP在广播Beacon帧时，可以在连续的Beacon帧中允许同一批STA(即具有同一个特征信息所指示的特征的STA)接入，直到AP通过自身负载和STA接入情况认为可以允许其他批的STA接入了的时候，切换到允许下一批STA接入的Beacon帧；直到最后一批接入结束后又从第一批开始循环。

通过上述实施例的描述可以理解，AP先广播包含特征信息Restriction0的Beacon消息，Restriction0允许的STA开始竞争接入。AP对何时该切换到允许下一批的STA结束有自己的判断。AP可以在该批STA引起的负载达到某个阈值以后，或者在达到阈值前已经不再有该批STA接入(已经接入完了)，或者经过一个固定的时间段以后，切换到允许下一批的STA接入。切换后，Beacon里面应该包含下一个特征信息Restriction1。其他的特征信息以此类推，到达最后一批后又从头开始循环。如果所有的STA给AP引起的负载超过了某个阈值，AP可以暂停允许所有STA的入网。

这样通过分批的方式，可以减少同一时刻要求接入该AP的STA的数量，从而减少竞争冲突。

如图4所示，为本发明实施例中的一种无线保真网络系统，包括本文记载的各实施例中所描述的接入点10和入网设备20。其中，接入点10，用于生成并广播广播帧；所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；一个或多个入网设备20，用于接收所述接入点广播的广播帧；判断自身是否具有所述特征信息所指示的特征，若有，则向所述接入点发起网络接入过程。图4中仅示意了一个入网设备20，在具体实施例中可以有多个入网设备图中未示。

如图5所示，为本发明实施例中的接入点的一个具体组成示意图，接入点10包括：生成模块100，用于生成广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；广播模块102，用于广播所述广播帧，以使特定入网设备向所述接入点发起网络接入过程；所述特定入网设备为接收到所述广播帧，且具有所述特征信息指示的特征的入网设备。

具体的，该广播帧可以是信标帧。所述特征信息具体用于指示入网设备的标识信息的特征；所述特定入网设备具体为接收到所述广播帧，且标识信息具有所述特征信息指示的特征的入网设备。

进一步的，所述入网设备的标识为入网设备的介质访问控制MAC地址。所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值为所述特征信息所指示的值，或入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值，经过特定运算所得的结果值为所述特征信息所指示的值。

其中，所述广播模块102还用于在一定时间内，将N个特征信息携带在M个广播帧中进行广播，其中，所述M个广播帧中的每一个携带所述N个特征信息中的一个，N为大于或等于1的整数，M为大于或等于N的整数；分别具有所述N个特征信息所指示的特征的入网设备的集合构成所有入网设备的全集。

如图6所示，为本发明实施例中的一种入网设备，该入网设备20包括：获取模块200，用于接收接入点广播的广播帧，所述广播帧中包括入网设备的特征信息；所述特征信息用于指示入网设备的特征；判断模块202，用于判断所述终端设备是否具有所述特征信息所指示的特征；接入模块204，用于当所述判断模块的判断结果为是时，向所述接入点发起网络接入过程。

其中，该广播帧可以是信标帧。所述特征信息具体用于指示入网设备的标识信息的特征；所述判断模块具体用于判断所述入网设备的标识信息是否具有所述特征信息所指示的特征。

更进一步的，所述入网设备的标识可为入网设备的介质访问控制MAC地址。

所述特征信息指示的特征可为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值为所述特征信息所指示的值；则所述判断模块202具体用于判断所述入网设备的MAC地址的所述一个或多个特定位的值是否为所述特征信息所指示的值；或者

所述特征信息指示的特征为：入网设备的MAC地址的一个或多个特定位的值，经过特定运算所得的结果值为所述特征信息所指示的值；所述判断模块202具体用于判断所述入网设备的MAC地址的所述一个或多个特定位的值，经过所述特定运算所得到的结果值是否为所述特征信息所指示的值。

上述装置实施例中涉及的术语和细节与前述方法实施例中的一致，此处不做赘述。

通过上述实施例的描述可知，本发明实施例通过设定入网设备的特征信息对潜在的入网设备进行区别，使得只有具有该特征信息指示的特征的设备可以相应的接入网络，大大减少了同一时刻要求接入接入点的设备的数量，从而减少了竞争冲突。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。