Wifi自动关联方法及智能终端的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信技术领域，特别涉及一种WIFI自动关联方法及智能终端。
【背景技术】
[0002] 随着多媒体业务需求的发展，移动性强、组网灵活和可扩展性强的无线局域网络 WLAN (Wireless Local Area Networks)倍受青睐，无线局域网是一种基于IEEE802. 11标准 的、相当便利的数据传输系统，它利用射频RF(Radio Frequency)技术，取代旧式碍手碍脚 的双绞铜线（Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能够利用简单的存取架构， 让用户透过它，解除了网线束缚、可享受高速无线接入的同时，在网络内自由地移动，达到 "信息随身化、便利走天下"的理想境界。如何让用户终端关联到区域内性能最优的AP使得 用户拥有一个良好的上网体验，是我们一直在不断追求的目标。
[0003] 在大部分现网中，终端仅仅依靠收到的信号强度进行WIFI选择。接入无线局域 网之前，STA必须要关联AP，才能访问网络资源。为了发现区域内可提供关联的邻近AP， STA会进行主动扫描或者被动扫描过程。在主动扫描方式中，STA广播探测请求帧，接收 到探测请求帧的AP回复探测请求帧。在被动扫描方式，STA侦听AP广播的信标帧。从探 测响应帧以及信标帧中，STA 可以提取 SSID (Service Set Identifier)，RSSI (Received Signal Strength Indication)等信息，然后根据这些信息做出判断，选择AP进行关联。 IEEE802. 11协议标准的选择策略仅仅是通过信号强度的大小的来选择AP，虽然这样实现 简单，但是这会导致STA集中关联到信号强度大的AP上，而信号强度小的AP却会保持空 闲，导致AP之间的负载波动，造成网络资源利用率下降，甚者还会导致网络拥塞。
[0004] 为了根据网络当前的运行状况以及STA所处环境，合理调度STA关联AP，使得网 络流量均衡地分配到各个AP中，不仅为用户提供更好的访问质量，使得网络资源被充分利 用，从而提高整个资源的利用率，避免单点负载过大而导致的用户访问质量变差或者单点 失效，也有研宄提出将信号强度和负载量作为无线局域网关联AP的指标。
[0005] 然而，经过多年发展，尤其是近年来，无线局域网新标准的推出、WIFI芯片组出货 量的飓增和全球WIFI热点的大规模布署，无线局域网已经得到了广泛应用，并且还在蓬勃 发展。可以预见，在不久的将来，势必出现各种不同标准的AP密集并存的区域环境。在这 种环境下，各个企事业机构和个人均可以根据自己的需求随意布置AP，并且每个AP的负载 情况以及自身算法比如如何选择信道配置等都可能存在明显的差异，加上无线频谱的有限 性，将很有可能导致AP之间互相干扰。因此，单纯考虑信号强度和负载量已经无法保证STA 在一个AP密集且随意分布的区域内关联到一个最优的AP。
[0006] 在传统的IEEE802. llb/g标准中，规定了 13个可用信道，相邻两个信道的带宽间 隔是5MHz。但是，每个信道占用的带宽为22MHz，网络中的两个相邻AP所使用的信道必须 至少相距5个信道，否则将会产生干扰。然而，部分AP厂商为了使AP支持更高带宽，有时 会将频带拓宽到40MHz甚至更高。特别的，IEEE802. Iln和IEEE802. llac/ad分别允许用 户使用40MHz和80MHz带宽。在一个AP密集且AP随意分布的区域内，13个可用信道可能 都存在着不同的AP，而在无线局域网中，信道之间存在着能量泄露和能量干扰。此时，虽然 IEEE802. 11协议拥有CSMA/CA机制，在一定程度能减缓不同AP之间的干扰程度，然而那些 侦听不到RTS/CTS帧的AP将会对当前正在通信的STA和AP造成干扰，而且由于干扰AP的 数量众多，造成干扰叠加从而使得此时STA的通信质量大大下降，影响用户体验。因此，如 何综合考虑各方面因素来选择当前区域内性能最优的AP进行关联，就成为了当前亟待解 决的问题。
[0007] 由此可见，现有技术中终端仅靠信号强度和负载量进行WIFI选择导致STA集中关 联到信号强度大的AP上，而信号强度小的AP却会保持空闲，导致AP之间的负载波动，造成 网络资源利用率下降，甚者还会导致网络拥塞。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种WIFI自动关联方法，用以提高网络资源利用率，降低网络拥 塞，该方法包括：
[0009] 智能终端（STA)扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接 入点（AP)发送探测请求帧；
[0010] STA接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每个AP的忙碌 度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选 集合中；
[0011] STA根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每个AP的干扰 强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信干比小于预设 信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与干扰强度的比 值；
[0012] STA根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决函数，并根据所述最优AP 判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；
[0013] STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所 要关联的最优候选AP作为当前关联AP。
[0014] 本发明还提供一种智能终端，用以提高网络资源利用率，降低网络拥塞，该智能终 端包括：
[0015] 获取模块，用于扫描各信道，获取各信道的平均底噪，向各信道上的每个无线接入 点（AP)发送探测请求帧；
[0016] 初选模块，用于接收每个AP返回的探测请求响应帧，从探测请求响应帧中提取每 个AP的忙碌度和信号强度，将忙碌度小于预设忙碌度且信号强度大于预设信号强度的AP 加入到初选集合中；
[0017] 复选模块，用于根据平均底噪、每个AP的忙碌度和信号强度，计算初选集合中每 个AP的干扰强度，根据干扰强度，计算STA与初选集合中每个AP通信时的信干比，并将信 干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除，形成复选集合；所述信干比为信号强度与 干扰强度的比值；
[0018] AP判决函数计算模块，用于根据信号强度、忙碌度和干扰强度，得到最优AP判决 函数，并根据所述最优AP判决函数，计算所述复选集合中每个AP的判决函数值；
[0019] 终选模块，用于根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函 数值，选择所要关联的最优候选AP作为当前关联AP。
[0020] 本发明技术方案，首先，智能终端（STA)根据每个AP的忙碌度和信号强度进行初 步筛选：将忙碌度小于预设忙碌度的AP且信号强度大于预设信号强度的AP加入到初选集 合中；其次，智能终端STA根据初选集合中每个AP的干扰强度，计算出STA与每个AP通信时 的信干比，并根据信干比进行复选：将信干比小于预设信干比的AP从初选集合中去剔除， 形成复选集合；再次，STA根据最优AP判决函数，计算复选集合中的每个AP的判决函数值； 最后，STA根据复选集合中的每个AP的忙碌度、信号强度、信干比和判决函数值，选择所要 关联的最优候选AP作为当前关联AP。综上所述，本发明技术方案不仅能够满足覆盖和容量 要求，而且能够避免区域干扰，同时能够最大程度地保证用户能够连续不断地上网通信，避 免因为关联AP效果不好而导致的频繁掉线或者频繁切换。本发明技术方案综合考虑了覆 盖、容量、干扰、切换掉话损失和切换开销进行WIFI自动关联，提高了用户在WIFI网络中的 上网体验。
【附图说明】
[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0022] 图1是本发明实施例中WIFI自动关联方法的流程示意图；
[0023] 图2是本发明实施例中WIFI自动关联方法中步骤102的流程示意图；
[0024] 图3是本发明实施例中智能终端的结构示意图；
[0025] 图4是本发明实施例中智能终端的初选模块的结构示意图；
[0026] 图5是本发明实施例中WIFI自动关联方法的一个应用场景的STA开始时刻示意 图；
[0027] 图6是本发明实施例中WIFI自动关联方法的一个应用场景的STA位置变化前后 示意图；
[0028] 图7是本发明实施例中WIFI自动关联方法的总体流程示意图；
[0029] 图8是本发明实施例中WIFI自动关联方法的初选流程示意图；
[0030] 图9是本发明实施例中WIFI自动关联方法的复选流程示意图；
[0031] 图10是本发明实施例中WIFI自动关联方法的终选流程示意图；
[0032] 图11是本发明实施例中用户选择半自动关联的用户推荐界面示意图；
[0033] 图12是本发明实施例中用户选择手动关联的用户推荐界面示意图。
【具体实施方式】
[0034] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对 本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0035] 本发明涉及一种无线局域网中移动智能终端关联WIFI的方案，确切地说，涉及一 种AP (Access Point，无线接入点）关联方法，也就是在无线局域网中，关联考虑覆盖，容 量，干扰等因素并采用遗传算法，根据不同特征AP画像为用户提供多种AP关联模式的WIFI 选择方法，属于移动通信的技术领域。本发明技术方案联合考虑覆盖、容量、干扰、切换掉话 损失和切换开销的无线局域网WIFI自动关联方法，给出最优AP关联方案及基于不同AP画 像的次优关联方案，提升用户在WIFI网络中的上网体验。下面进行具体说明。
[0036] 图1是本发明实施例中WIFI自动关联方法的流程示意图；如图1所示，该方法可 以包括如下步骤：
[0037] 步骤101 :智能终端（STA)扫描各信道，获取各信道的平均底噪