多终端接入无线网络优化控制方法、系统以及装置与流程

本发明涉及通信
技术领域：
，特别是涉及多终端接入无线网络优化控制方法、系统以及装置。
背景技术：
：随着互联网技术的发展，互联网技术给人们生活带来了巨大的便利，与此同时，越来越多的终端的使用都需要接入互联网，例如手机上网浏览网页、手机在线购物、平板在线浏览视频等。以移动终端接入wi-fi网络为例，wi-fi的应用过程中，对于接入的用户数量是有限制的。一般wi-fi路由器的可接入用户的理论最大值是254个。而且在实际应用中，受限于无线网络带宽，家用路由器的最大接入用户数量一般不超过20个，企业级路由器的最大接入用户数量不超过60个。在有的应用场合，例如大型的培训会议、企业股东代表大会、政府会议、大学及中小学教育等，用户数量往往会超过300人，有的甚至会突破3000人。显然，在这些应用场合，采用常规的wi-fi接入方案难以满足应用需求，需要架设多ap(wirelessaccesspoint，无线访问接入点)接入等特殊wi-fi网络设备，成本高，构建复杂，用户设置繁琐。可见在传统移动通信
技术领域：
中，多终端接入无线网络容易造成无线网络阻塞，导致终端通过无线网络传输数据效率低，给用户带来不便操作。技术实现要素：基于此，有必要针对一般多终端接入无线网络方式未进行优化，导致多终端接入无线网络容易出现无线网络阻塞的问题，提供一种多终端接入无线网络优化方法、系统以及装置，避免多终端接入无线网络造成无线网络阻塞，提高终端通过无线网络传输数据效率。一种多终端接入无线网络优化控制方法，包括步骤：获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时；按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对；当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。一种多终端接入无线网络优化控制系统，包括：耗时获取模块，用于获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时；第一配对模块，用于按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对；第二配对模块，用于当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。一种多终端接入无线网络优化控制装置，包括主控模块和多个私有协议通信模块，单个私有协议通信模块与单个外部接入终端连接，多个私有协议通信模块与主控模块连接，主控模块与外部无线网络连接；主控模块输出采用如上述的多终端接入无线网络优化控制方法进行控制生成的控制指令至各私有协议通信模块，私有协议通信模块根据控制指令控制自身所处外部接入终端的通信功能开启或关闭。本发明多终端接入无线网络优化控制方法与系统，获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对，当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。整个过程中，基于终端通过无线网络接入设备传输数据所需时间最小原则，合理将终端与无线网络接入设备进行配对，最终有效降低多个终端与多个无线网络优化设备之间通信整体耗时，避免多终端接入无线网络造成无线网络阻塞，提高终端通过无线网络传输数据效率。另外，本发明还提供多终端接入无线网络优化控制装置，包括主控模块和多个私有协议通信模块，单个私有协议通信模块与单个外部接入终端连接，多个私有协议通信模块与主控模块连接，主控模块与外部无线网络连接，主控模块输出采用如上述的多终端接入无线网络优化控制方法进行控制生成的控制指令至各私有协议通信模块，私有协议通信模块根据控制指令控制对应外部接入终端自身通信功能开启或关闭。基于终端通过无线网络接入设备传输数据所需时间最小原则，合理将终端与无线网络接入设备进行配对，最终有效降低多个终端与多个无线网络优化设备之间通信整体耗时，避免多终端接入无线网络造成无线网络阻塞，提高终端通过无线网络传输数据效率。附图说明图1为本发明多终端接入无线网络优化控制方法第一个实施例的流程示意图；图2为本发明多终端接入无线网络优化控制方法第二个实施例的流程示意图；图3为本发明多终端接入无线网络优化控制系统第一个实施例的结构示意图；图4为本发明多终端接入无线网络优化控制系统第二个实施例的结构示意图；图5为本发明多终端接入无线网络优化控制装置第一个实施例的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种多终端接入无线网络优化控制方法，包括步骤：s200：获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。终端是指可以通过有线或无线方式接入无线网络的终端设备，具体来说，其可以为智能手机、平板电脑、掌上电脑以及智能电视机等。无线网络接入设备是指与终端连接，将终端上传的数据发送至无线网络(互联网或局域网)以及将无线网络下发的数据下发至终端的设备，例如路由器(大型路由器)或基站等。在步骤s200中，获取当前各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，由于终端与无线网络接入设备之间信号传输环境(距离、噪音环境等)不同，不同终端通过不同无线网络接入设备传输数据所需耗时一般是不相同的。在这里获取可以采用实时测量+计算获取，或从历史经验数据中获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。具体来说，我们可以是应用私有通信机制获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，这种私有通信机制是不同于当前无线网络环境存在的无线网络的方式，例如，当当前无线网络环境为wi-fi网络时，私有通信协议可以通过433mhz通信模块实现、也可以通过2.4ghz通信模块实现、还可以3g/4g蜂窝移动网络实现。在其中一个实施例中，步骤s200具体包括：步骤一：获取各个终端与各个无线网络接入设备之间的信号连接强度。终端与无线网络接入设备之间的信号连接强度可以采用现有仪器设备进行采集与测试，例如常见的网优网规设备等。非必要的，可以将获取的数据采用表格或者数据矩阵方式进行记录、表征，采用矩阵时，可以用行记录无线网络接入设备，可以用列记录终端，最终构成构建信号强度矩阵。步骤二：根据各个终端与各个无线网络接入设备之间的信号连接强度，计算各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。基于步骤一得到的各个终端与各个无线网络接入设备之间的信号连接强度，计算各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。具体来说，这个计算过程还需要参考各个终端对应的通信任务来确定。更进一步来说，可以将步骤一得到的信号强度矩阵转换为通信耗时矩阵。需要注意的是，针对某个终端与某个无线网络接入设备两者之间可能无法传输数据，此时该终端通过该无线网络接入设备传输数据所需耗时为无穷大。s400：按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对。根据步骤s200得到的各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，并且基于按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对。一般而言，单个无线网络接入设备有多个通信通道，例如某些基站有3个通信通道，某款大型路由器有多大十几个网线接口等。由于正常情况下(不采用频分或码分处理)在同一时刻，单个无线网络接入设备的单个通信通道仅能支持单个终端传输数据，因此，在进行终端与无线网络接入设备时需要以单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则。另外，又由于需要实现多终端高效接入无线网络，则需要按照所需耗时最小原则，尽量选择传输数据所需耗时小的配对方案。s600：当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。如之前所述，同一时刻单个无线网络接入设备中单个通道仅能支持单个终端传输数据，这样在步骤s400分配之后会存在未配对的终端，当存在此类终端时，需要进行二次配对，二次配对需要按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。具体来说，二次配对过程分为两个阶段，一个阶段是针对单个终端选择合适的无线网络接入设备，选择的原则是终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小，例如现有平板电脑a、基站x、基站y、基站z，平板电脑a与基站x、基站y以及基站z传输数据所需耗时分别为1秒、2秒、3秒。则第一阶段控制平板电脑a与基站x配对。第二阶段，在选定的无线网络接入设备内选择合适的通信通道。选择的原则是:按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小。继续上述实例，假设在基站x内有1号通信通道、2号通信通道以及3号通信通道，步骤s400处理之后1号通信通道承载有2秒数据传输的任务，2号通信通道承载有3秒数据传输的任务，3号通信通道承载有1秒数据传输的任务，则选择平板电脑a与基站x中3号通信通道配对，即安排平板电脑a通过基站x中3号通道传输数据(接入无线网络)。本发明多终端接入无线网络优化控制方法，获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对，当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。整个过程中，基于终端通过无线网络接入设备传输数据所需时间最小原则，合理将终端与无线网络接入设备进行配对，最终有效降低多个终端与多个无线网络优化设备之间通信整体耗时，避免多终端接入无线网络造成无线网络阻塞，提高终端通过无线网络传输数据效率。如图2所示，在其中一个实施例中，步骤s400之前还包括：s300：识别将各个终端中仅能与单个无线网络接入设备通信的终端，并将识别的终端与对应的无线网络接入设备配对。在某些情况下可能存在某个终端仅能通过单个无线网络接入设备通信，即对于该终端而言，该能够进行通信的无线网络接入设备为其唯一配对的无线网络接入设备。针对这种特殊的情况，优先将该终端于对应的唯一的能够通信的无线网络接入设备配对。非必要的，当某个无线网络接入设备为多个终端的唯一能够通信的无线网络接入设备时，可以将该多个终端分配在该无线网络接入设备不同通信通道中。在后续具体应用实例中，还将对该特殊情况进行更进一步的实例说明。如图2所示，在其中一个实施例中，步骤s600之后还包括：s700：对同一无线网络接入设备中不同通信信道已配对的终端进行均衡。具体来说，步骤s700包括：获取同一无线网络接入设备中不同通信信道已配对的终端所对应任务所需耗时；计算所述不同通信信道已配对的终端所对应任务所需耗时之间的差值，记录为差值；判断所需耗时最大的通信信道已配对的终端的数量是否为多个；当所需耗时最大的通信信道已配对的终端的数量为多个、且所述差值大于所述所需耗时最大的通信信道已配对的终端中耗时相对较小的终端所对应任务所需耗时时，将所述所需耗时最大的通信信道已配对的终端中耗时相对较小的终端调整到所需耗时最小的通信信道。非必要的，在步骤s600二次配对之后还可能存在单个无线网络接入设备内部通信通道已配对终端不均衡，例如某个无线网络接入设备有3个通信通道，1号通信通道承载1个通信任务，所需耗时为4秒，2号通信通道承载2个通信任务所需耗时为7秒，2个通信任务分别为所需耗时为5秒的1号任务以及所需耗时为2秒的2号任务，3号通信通道承载1个通信任务，所需耗时为3秒，此时进行无线网络接入设备内不同通信通道已配对的终端均衡，均衡的目的是使同一无线网络接入设备中不同通信通道承载任务的所需耗时尽量均衡，即将2号通信通道中耗时为2秒的2号任务均衡调整至3号通信通道。如图2所示，在其中一个实施例中，步骤s700之后还包括：s820：当无线网络接入设备内不同通信通道已配对终端无法均衡时，识别无法均衡的通信通道已配对终端，记录为剩余终端。在步骤s700针对无线网络接入设备内部通信导通均衡之后，在这里针对不同无线网络接入设备之间进行再次均衡，该均衡过程可以理解为一个跨无线网络接入设备之间的均衡。首先，当无线网络接入设备内不同通信通道已配对终端无法均衡时，识别无法均衡的通信通道已配对终端。例如某个无线网络接入设备包括1号通信通道，承载1个所需耗时为10秒的任务、2号通信通道承载1个所需耗时为10秒的任务以及3号通信通道承载2个分别所需耗时为1秒以及10秒的任务，步骤s700针对该终端进行无线网络接入设备不同通信通道之间已配对终端均衡时，该无线网络接入设备内不同通信通道已配对终端无法均衡，识别无法均衡的通信通道已配对终端。即识别3号通信通道承载所需耗时1秒任务对应的终端m和所需耗时10秒任务对应的终端n，终端m和终端n均为剩余终端，非必要的，我们一般选择任务所需耗时较小的终端进行跨无线网络接入设备之间均衡，即选择终端m。s840：分别获取所述剩余终端通过其它无线网络接入设备传输数据的耗时。分别尝试将3号通信通道承载所需耗时1秒任务对应的终端m通过其它无线网络接入设备传输数据的耗时，在这里，可能存在终端m无法通过其它无线网络接入设备中某个或某些无线网络终端设备传输数据的情况，这种情况下记录所需耗时无穷大。s860：根据所述剩余终端通过其它无线网络接入设备传输数据的耗时，以降低各个无线网络接入设备中通信通道配对的终端所对应任务所需耗时最大为原则，对跨无线网络接入设备中通信信道已配对的终端进行均衡。采用多次重复计算方式，分别统计剩余终端配对其它无线网络接入设备时，以降低各个无线网络接入设备中通信通道配对的终端所对应任务所需耗时最大为原则，对跨无线网络接入设备中通信信道已配对的终端进行均衡。为更进一步详细解释本发明多终端接入无线网络优化控制方法与系统的技术方案，下面将采用一具体应用实例进行展开说明。具体应用实例为：12个具有双通信机制的终端t1～t12，3个wi-fi基站b1、b2以及b3。每个wi-fi基站最多同时连接3个终端(每个基站有3个通信通道，记录为m＝3)。连接强度为s{0，1，2，3，4}5档。现在需要通过wi-fi向所有终端传输y＝12兆字节的数据。步骤一：获取信号强度矩阵s(m，n)。通过自有通信机制，获取所有终端和不同wi-fi基站的信号连接强度，构建信号强度矩阵s(m，n)，具体如下表1。表1为信号强度矩阵s(m，n)步骤二：将s(m，n)矩阵转换为通信耗时矩阵c(m，n)。根据具体数据通信任务要求，计算不同终端通过不同基站传输数据所需要消耗的时间(单位为秒)，具体如下表2。c(m,n)t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12b1x111261262x612b2x1226111xx212b3612666111x616注：表2中x为代表很大的数，表示该终端不同通过对应基站进行通信。步骤三：特殊终端优先安排。将c(m，n)矩阵中，每列中只有1个数不为x的对应终端安排到相应的基站(即仅能和某一个基站进行连接的终端)。如下表3所示，即，将t1安排在b3-1通道，将t9安排在b1-1通道，将t10安排在b3-2通道。被安排的终端，c(m，n)矩阵中的对应列被标识为已安排；被安排的基站通道也标识为已安排。ti所占格数表示通信任务需要耗费的时间长度(单位为秒)，每个基站最多同时连接3个终端，意味着每个基站每次可以开启3个通信通道，计为bi-1、bi-2、bi-3。表3特殊终端与基站中通信通道配对表步骤四：普通终端第一轮安排。c(m，n)矩阵中未被安排的终端，从其对应的c(m，n)矩阵的列向量中，选取该列中最小的数(意味着和某基站的通信时间最短)，安排到对应基站通道，直到所有基站通道均被标识为已安排，或者所有终端均被标识为已经安排。结果如下表4所示。表4为普通终端与基站中通信通道第一轮配对表步骤五：普通终端第二轮安排。未被安排的终端(算例中，为t4、t5、t12)，从其对应的c(m，n)矩阵列中，选取该列中最小的数(意味着和该基站的通信时间最短)，依次安排到对应基站中通信任务时间最短的通道。直到所有终端被安排，或者所有基站通道被安排了第二轮通信任务。结果如下表5所示。表5为普通终端与基站中通信通道第二轮配对表步骤六：同一基站内通信任务均衡。针对基站通道中占用时间最长，且通信任务不止一个的通道(如b1-2，该通道通信任务时长为7秒，有2个通信任务t2、t5)。搜索同基站的其它通信任务较少的通道(如b1-3，该通道的通信任务时长为1秒)是否可以接收原通道中的某个通信任务，使得该基站的总体通信时长减少。算例中，将b1-2通道的t2任务调整到b1-3通道。所有通道搜索完成后，输出调整后的策略，结果如下表6所示。表6为同一基站内通信任务均衡后终端与基站中通信通道配对表步骤七：跨基站内通信任务均衡。如果经过搜索，若需要进行任务均衡的通道所承担的通信任务在该基站内部不能完成均衡(算例中，b3-3通道承担t11、t12两个通信任务，耗时7秒，需要均衡调整，但在本基站内无法完成均衡)。则搜索是否可以将该通道所承担的通信任务调整到其它基站的适宜通道。(算例中，经过搜索，b3-3通道承担的t11任务可以调整到b2-2通道，具体如下表7所示)。跨基站调整通信任务时候，由于终端同各基站的信号连接强度不同，调整后的通信任务时间可能不同。例如，算例中，t11由b3基站承担，耗时为1秒，转由b2基站承担后，耗时变为2秒。表7为跨基站内通信任务均衡后终端与基站中通信通道配对表步骤八：若所有终端均安排完成，该方案即可作为多终端接入无线网络优化控制输出。若尚有未安排的终端。则重复步骤五、步骤六、步骤七，直至所有终端安排完毕，输出。如图3所示，一种多终端接入无线网络优化控制系统，包括：耗时获取模块200，用于获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。第一配对模块400，用于按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对。第二配对模块600，用于当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。本发明多终端接入无线网络优化控制系统，获取各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时，按照所需耗时最小原则以及单个无线网络接入设备中单个通信通道仅允许接入单个终端原则，将各个终端与各个无线网络接入设备中通信通道配对，当存在未配对的终端时，按照未配对的终端与无线网络接入设备之间传输数据所需耗时最小原则选取无线网络接入设备，并按照无线网络接入设备中通信通道中已承载任务所需耗时最小原则，将未配对的终端与无线网络接入设备中通信通道配对。整个过程中，基于终端通过无线网络接入设备传输数据所需时间最小原则，合理将终端与无线网络接入设备进行配对，最终有效降低多个终端与多个无线网络优化设备之间通信整体耗时，避免多终端接入无线网络造成无线网络阻塞，提高终端通过无线网络传输数据效率。在其中一个实施例中，耗时获取模块200包括：信号强度获取单元，用于获取各个终端与各个无线网络接入设备之间的信号连接强度。耗时计算单元，用于根据各个终端与各个无线网络接入设备之间的信号连接强度，计算各个终端通过各个无线网络接入设备传输数据所需耗时。如图4所示，在其中一个实施例中，多终端接入无线网络优化控制系统还包括：特殊配对模块300，用于识别将各个终端中仅能与单个无线网络接入设备通信的终端，并将识别的终端与对应的无线网络接入设备配对。如图4所示，在其中一个实施例中，多终端接入无线网络优化控制系统还包括：内部均衡模块700，用于获取同一无线网络接入设备中不同通信信道已配对的终端所对应任务所需耗时，根据所述不同通信信道已配对的终端所对应任务所需耗时之间的差值，并判断所需耗时最大的通信信道已配对的终端的数量是否为多个，当所需耗时最大的通信信道已配对的终端的数量为多个、且所述差值大于所述所需耗时最大的通信信道已配对的终端中耗时相对较小的终端所对应任务所需耗时时，将所述所需耗时最大的通信信道已配对的终端中耗时相对较小的终端调整到所需耗时最小的通信信道。如图4所示，在其中一个实施例中，多终端接入无线网络优化控制系统还包括：跨设备均衡模块800，用于当无线网络接入设备内不同通信通道已配对终端无法均衡时，识别无法均衡的通信通道已配对终端，记录为剩余终端，分别获取所述剩余终端通过其它无线网络接入设备传输数据的耗时，根据所述剩余终端通过其它无线网络接入设备传输数据的耗时，以降低各个无线网络接入设备中通信通道配对的终端所对应任务所需耗时最大为原则，对跨无线网络接入设备中通信信道已配对的终端进行均衡。如图5所示，一种多终端接入无线网络优化控制装置，包括主控模块510和多个私有协议通信模块520，单个私有协议通信模块520与单个外部接入终端连接，多个私有协议通信模块与主控模块510连接，主控模块510与外部无线网络连接；主控模块510输出采用如上述的多终端接入无线网络优化控制方法进行控制生成的控制指令至各私有协议通信模块520，私有协议通信模块520根据控制指令控制对应外部接入终端自身通信功能开启或关闭。以终端接入wi-fi无线网络为例，当有多个终端需要接入wi-fi无线网络时，主控模块510采用如上述的多终端接入无线网络优化控制方法进行终端接入无线网络优化控制，生成对应的控制指令，并将控制指令输出至私有协议通信模块520，当某个wi-fi终端接收到指令表征为接入时，私有协议通信模块520控制该wi-fi终端的自身wi-fi通信功能开启，当某个wi-fi终端接收到指令表征为禁止接入时，私有协议通信模块520控制该wi-fi终端的自身wi-fi通信功能关闭，从而实现多终端接入无线网络优化控制。更具体来说，在上述实施例中，wi-fi终端有两个通信通道，一个是自身的wi-fi协议通信通道，可以通过该通道接入至外部wi-fi无线网络，还有一个是私有的协议通道，该通道用于通过私有协议通信模块520接收主控模块的控制指令，以便实现多终端接入无线网络优化控制。具体来说，私有协议通信模块520是实现自身私有通信协议功能时，这种私有通信机制是不同于当前无线网络环境存在的无线网络的方式，例如，当当前无线网络环境为wi-fi网络时，私有通信协议可以通过433mhz通信模块实现、也可以通过2.4ghz通信模块实现、还可以3g/4g蜂窝移动网络实现。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12