本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種終端接入ap的方法，可用于密集部署場景下的無線網(wǎng)絡(luò)中處理用戶接入無線的場景。

背景技術(shù)：

大量ap的部署使無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展呈現(xiàn)密集性和無序性的特點，即ap點的數(shù)量眾多，在同一地點，往往可以搜索到十幾個甚至幾十個不同的接入點，并且這些接入點屬于不同的管理域，不能進行統(tǒng)一管理。由于wi-fi可用信道只有13個，即信道1到13，而不包括信道14，并且互相不重疊的物理信道只有三個，即信道1，信道6和信道11，因此，網(wǎng)絡(luò)中會面臨眾多的干擾，特別是內(nèi)部干擾最為嚴重。另外，新用戶的接入，不僅可能會影響其他用戶的通信質(zhì)量，而且導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)負載不均衡，因此通過考慮多個因素，提出了一種中控式的接入控制算法。

尹耀等人提出了一種基于流量的中控接入方法(尹耀，“802.11網(wǎng)絡(luò)密集部署的接入算法研究”，2015)，該方法是在一個無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定一個中心節(jié)點相連，每個ap定期向中控節(jié)點匯報相關(guān)參數(shù)。中控節(jié)點收集各個基礎(chǔ)服務(wù)集的流量信息，進行匯總運算，同時配合網(wǎng)絡(luò)中各個服務(wù)集的ap節(jié)點的負載能力做出判決是否允許新來的流量接入網(wǎng)絡(luò)，以通過控制網(wǎng)絡(luò)中的流量來保證目前網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。其步驟如下：

1.網(wǎng)絡(luò)啟動，中控節(jié)點通過信標幀通知網(wǎng)絡(luò)中每個ap節(jié)點自己處于偵聽狀態(tài)，等待每個ap節(jié)點匯報自己基本服務(wù)集的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

2.ap節(jié)點啟動時處于初始化狀態(tài)，同時初始化自己所在的基本服務(wù)集的網(wǎng)絡(luò)情況以及整個網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)參數(shù)，向中控節(jié)點發(fā)送信標幀匯報自己所在基本服務(wù)集的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)，等待終端設(shè)備的加入；

3.中控節(jié)點通過信標幀獲取初始的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，首先通過網(wǎng)絡(luò)中ap節(jié)點個數(shù)計算得到cpn的值，并將cpn的值下發(fā)到各個ap節(jié)點，完成初始化；

4.ap節(jié)點接受終端流量的接入，ap節(jié)點計算當前基本服務(wù)集中所有流量的總和cpn；

5.假設(shè)這條新的流量加入ap節(jié)點，該節(jié)點的流量和與cpa比較：

如果這個值大于cpa，則該ap節(jié)點拒絕這條流量的加入；

如果這個值小于cpa的值，則繼續(xù)進行到下一步；

6.通過計算得到整個基礎(chǔ)服務(wù)集新的總的流量和，并將這個值與cpn的值進行比較：如果該值大于cpn的值，則ap節(jié)點拒絕該流量的接入；如果該值小于cpn的值，則ap節(jié)點就接受這條新流量；

7.ap節(jié)點繼續(xù)等待新的流量的接入，每一次新的流量接入，每一個ap都會更新相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

上述方法的不足之處是：第一，只考慮了ap以及基礎(chǔ)服務(wù)集的負載，沒有考慮新流量接入ap對相鄰節(jié)點的干擾；第二，沒有考慮ap的信號強度，沒有辦法估計終端到ap的距離。由于這兩個缺陷的存在，因而不能實現(xiàn)新用戶的快速接入。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于分組的中控式接入控制方法，以在新用戶接入時滿足ap負載能力的同時，避免信道重疊帶來的干擾，并根據(jù)信號強度實現(xiàn)新用戶的快速接入。

為實現(xiàn)上述目的，其發(fā)明的技術(shù)方案包括如下：

1.一種無線網(wǎng)絡(luò)中基于分組的中控式接入控制方法，包括：

(1)中控節(jié)點以服務(wù)器標識ssid區(qū)分不同的分組，根據(jù)信道的正交性為不同的分組分配信道，并對位于不同分組邊緣位置相鄰的ap節(jié)點分配相互正交的信道；

(2)中控節(jié)點掃描所有的ap，統(tǒng)計每個ap的負載能力，并按分組相加，得到各分組的負載能力；

(3)當有新用戶請求接入時，中控節(jié)點確定該用戶最終要接入的ap：

3a)新用戶通過主動掃描檢測到可連接的ap節(jié)點，生成ap列表l，并在列表l中選擇信號強度最強的ap作為臨時接入ap，新用戶通過該ap將列表l的相關(guān)信息報告給中控節(jié)點；

3b)中控節(jié)點判斷列表l中各個ap所在分組的負載能力是否滿足該用戶：

若存在滿足該用戶負載的分組，則進行下一步；

若不存在，則由中控節(jié)點斷開用戶與臨時ap的連接，拒絕該用戶接入；

3c)中控節(jié)點掃描列表l中的各ap的信號強度，根據(jù)信號強度由強到弱對其排序并編號；

3d)中控節(jié)點掃描列表l中ap對應(yīng)的負載能力，根據(jù)負載能力由大到小對其排序并編號；

3e)中控節(jié)點計算列表l的各ap的相鄰的節(jié)點的干擾系數(shù)，并對干擾系數(shù)由小到大進行排序并編號；

3f)中控節(jié)點對上述得到的列表中的每個ap的三個編號求和，得到一個參數(shù)值，并確定參數(shù)值最小的ap作為新用戶最終要接入的ap；

(4)中控節(jié)點斷開新用戶與臨時ap的連接，將其接入到步驟(3)確定的ap，并更新各個分組中ap的相關(guān)參數(shù)，等待新用戶的接入。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

第一，本發(fā)明由于中控節(jié)點給不同的分組分配的信道是相互正交的，故可以有效降低分組間的節(jié)點的干擾。

第二，本發(fā)明由于新用戶一開始接入信號強度最強的ap，中控節(jié)點在確定最終ap后直接斷開與臨時ap的連接，將用戶接入確定的ap，實現(xiàn)了新用戶的快速接入。

第三，本發(fā)明由于在接入時，分別從ap的信號強度，ap負載能力以及相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)使用情況來考慮，其中信號強度和ap的負載能力保證了用戶的服務(wù)質(zhì)量和吞吐量，而相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)可以有效避免相鄰ap節(jié)點間的干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的使用場景圖；

圖2為本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。

參照圖1，本發(fā)明使用的是多接入點ap覆蓋的，由中控節(jié)點分組控制實現(xiàn)新用戶接入的無線網(wǎng)絡(luò)場景，其中包含9個接入點ap，1個中控節(jié)點，12個已接入用戶和1個等待接入的新用戶。

參照圖2，本發(fā)明在上述無線網(wǎng)絡(luò)中基于分組的中控式接入控制，其實現(xiàn)步驟如下：

步驟1，中控節(jié)點對接入點ap進行分組，并根據(jù)信道的正交性為各分組分配信道。

中控節(jié)點根據(jù)接入點ap的位置和數(shù)量，將接入點ap分為三組，每個分組的服務(wù)器標識ssid號分別為01，02，03，其中，ap1～ap3為01組，ap4～ap6為02組，ap7～ap9為03組；

由于無線可用信道一共有13個，相鄰的5個信道是存在重疊的，每組中正交的信道間隔至少為5，因此中控節(jié)點根據(jù)接入點ap的分組數(shù)將信道分為三組相互正交的信道，并分配給各個分組，其中第1，第6和第11信道分別分配給01組中的接入點ap1，ap2和ap3；第2，第7和第12信道分別分配給02組中的接入點ap4，ap5和ap6；第3，第8和第13信道分別分配給03組中的ap7，ap8和ap9；

對于處于分組邊緣的相鄰ap2和ap5，由于它們位于不同的分組，但又需要分配正交的信道，所以上述分組中控節(jié)點給ap2分配第6信道，給ap5分配第7信道，由于第6和第7存在信道重疊，必然會產(chǎn)生干擾，而ap1和ap5相距較遠，即使信道重疊也不會造成干擾，因此中控節(jié)點交換ap1和ap2的信道，即中控節(jié)點將第1信道重新分配給ap2，將第6信道重新分配給ap1，此時，ap2和ap5分別被分配第1和第7信道，這兩個信道是正交的，不會產(chǎn)生干擾；

綜上，接入點ap1～ap9依次被分配到第6，第1，第11，第2，第7，第12，第3，第8和第13信道。

步驟2，中控節(jié)點統(tǒng)計各分組的總的負載能力。

假設(shè)每個ap的初始負載能力為100；

在01組的接入點ap1，ap2和ap3分別接入2個負載為40的用戶，使得接入點ap1，ap2和ap3的負載能力均由100減小為20；

在02組和03組的每個ap分別接入1個負載為20的用戶，使得接入點ap4，ap5，ap6，ap7，ap8和ap9的負載能力均由100減小為80；

根據(jù)如下公式計算一個分組的總負載能力nflow：

其中，flowi表示一個分組中第i個ap的負載能力，n表示一個分組中接入點ap的個數(shù)；

綜上，中控節(jié)點統(tǒng)計在01組中ap1，ap2和ap3的當前負載能力均為20，并根據(jù)上述公式求和得到該分組的總負載能力為60；

中控節(jié)點統(tǒng)計在02組中ap4，ap5和ap6的負載均為80，并根據(jù)上述公式求和得到該分組的總負載能力為240；

中控節(jié)點統(tǒng)計在03組中ap7，ap8和ap9的負載均為80，并根據(jù)上述公式求和得到該分組的總負載能力為240。

步驟3，新用戶主動掃描所有可連接的接入點ap，生成列表l，選擇信號強度最強的ap作為臨時ap接入，并由該ap將列表l和該用戶負載報告給中控節(jié)點。

根據(jù)場景圖中新用戶所處的位置，新用戶向所有ap節(jié)點發(fā)送探詢幀，收到該幀的ap會向用戶發(fā)送探詢響應(yīng)幀，其中向該用戶發(fā)送探詢響應(yīng)幀的節(jié)點為ap1，ap2，ap5，ap6和ap7，這些節(jié)點生成列表l，而ap2是最先向該新用戶發(fā)送響應(yīng)幀的節(jié)點，即信號強度最強的節(jié)點，因此新用戶臨時接入ap2，并通過ap2將列表l報告給中控節(jié)點。

步驟4，中控節(jié)點比較新用戶的負載和列表l中各個ap對應(yīng)分組的負載能力，判斷是否允許新用戶接入。

由于列表l中接入點ap1，ap2對應(yīng)01組，ap5，ap6對應(yīng)02組，ap7對應(yīng)03組，設(shè)新用戶的負載為70，由步驟2中控節(jié)點得到的01組，02組和03組總的負載能力分別為60，240和240；

中控節(jié)點分別將新用戶負載與01組，02組和03組的負載能力進行比較：

若01組，02組和03組的負載能力都小于該新用戶負載，則斷開該新用戶和臨時ap的連接，拒絕該新用戶的接入；

若01組，02組和03組中存在大于該用戶負載的分組，則進行步驟5。

步驟5，中控節(jié)點掃描列表l中的各ap的信號強度，按信號強度由強到弱對其排序并編號。

中控節(jié)點掃描列表l中接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7的信號強度，按照信號強度由強到弱對這些節(jié)點進行排序，排序后的節(jié)點順序為ap2，ap5，ap1，ap6，ap7，其中，ap2的信號強度最強，編號為1，ap5次之，編號為2；依此給ap1，ap6和ap7分別編號3，4和5，由此得到ap1，ap2，ap5，ap6和ap7的編號分別為3，1，2，4，5。

步驟6，中控節(jié)點掃描列表l中的對應(yīng)的各ap的負載能力，按照負載能力由大到小對其排序并編號。

由步驟2得到列表l中的接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7的負載能力分別為：20，20，80，80，80，中控節(jié)點按照負載能力由大到小對接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7排序后給它們分別編號，即ap1的編號為4，ap2的編號為4，ap5的編號為1，ap6的編號為1，ap7的編號為1。

步驟7，中控節(jié)點掃描列表l中的對應(yīng)的各ap的相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)，對其由小到大排序并編號。

列表l中的各接入點ap的相鄰節(jié)點分別為：ap1的相鄰節(jié)點為ap2和ap3，ap2的相鄰節(jié)點為ap1，ap3和ap5，ap5的相鄰節(jié)點為ap2，ap4和ap6，ap6的相鄰節(jié)點為ap5和ap7，ap7的相鄰節(jié)點為ap6和ap8；

7a)中控節(jié)點根據(jù)以下準則確定列表l中各接入點ap的相鄰節(jié)點與其的信道重疊率r：

若列表l中某個ap的相鄰節(jié)點與其使用相同的信道，則r為1.0；

若列表l中某個ap的相鄰節(jié)點與其隔1個信道，則r為0.8；

依此類推，若列表l中某個ap的相鄰節(jié)點其相隔5個信道，則r為0；

由于列表l中每個節(jié)點的相鄰節(jié)點都與其處于同一分組或者是處于不同分組邊緣的相鄰節(jié)點，根據(jù)步驟1，這些節(jié)點與相鄰節(jié)點的信道都是正交的，即至少相隔5個信道，因此，對于接入點ap1，它的相鄰節(jié)點ap2與ap3與其的信道重疊率r都為0；對于接入點ap2，它的相鄰節(jié)點ap1，ap3和ap5與其的信道重疊率r都為0；對于接入點ap5，它的相鄰節(jié)點ap2，ap4和ap6與其的信道重疊率r都為0；對于接入點ap6，它的相鄰節(jié)點ap5和ap7與其的信道重疊率r都為0；對于ap7，它的相鄰節(jié)點ap6和ap8與其的信道重疊率r為0；

7b)中控節(jié)點掃描列表l中的各ap的相鄰節(jié)點的負載能力；

中控節(jié)點先將列表l中的所有接入點ap的相鄰節(jié)點匯總起來，再統(tǒng)計它們的負載指數(shù)，由步驟7a)得這些相鄰節(jié)點為ap1，ap2，ap3，ap4，ap5，ap6，ap7和ap8，根據(jù)步驟2得到接入點ap1，ap2和ap3的負載能力為20，ap4，ap5，ap6和ap7的負載能力為80，再根據(jù)下面計算公式計算列表l中各ap的相鄰節(jié)點的負載指數(shù)q：

其中，100表示列表l中各ap的相鄰節(jié)點的初始負載能力，(100-負載能力)表示每個相鄰節(jié)點的已使用負載，q表示負載指數(shù)；

由此中控節(jié)點計算得到列表l中各ap的相鄰節(jié)點的負載指數(shù)，其中ap1的負載指數(shù)為0.8，ap2的負載指數(shù)為0.8，ap3的負載指數(shù)為0.8，ap4的負載指數(shù)為0.2，ap5的負載指數(shù)為0.2，ap6的負載指數(shù)為0.2，ap7的負載指數(shù)為0.2，ap8的負載指數(shù)為0.2；

7c)中控節(jié)點根據(jù)下面公式計算列表l中各ap的相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)：

其中，ri表示列表l中某個ap的第i個相鄰節(jié)點的信道重疊率，qi表示該ap的第i個相鄰節(jié)點的負載能力，n表示該ap的相鄰節(jié)點的個數(shù)，i表示該ap的相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)；

綜上，列表中各ap的相鄰節(jié)點的信道重疊率ri的值均為0，因此中控節(jié)點計算得到列表l中的各ap的相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)i均為0，因此接入點ap1，ap2，ap5，ap6，ap7的排序編號均為1。

步驟8，中控節(jié)點對列表l中的各接入點ap的三個編號相加，得到一個參數(shù)值，并將參數(shù)值最小的ap確定為最終要接入的ap。

由步驟5列表l中的接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7按信號強度由強到弱排序后的編號為3，1，2，4，5；

由步驟6列表l中的接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7按ap的負載能力由大到小排序后的編號為4，4，1，1，1；

由步驟7列表l中的接入點ap1，ap2，ap5，ap6和ap7按ap的相鄰節(jié)點的干擾系數(shù)排序后分別編號為1，1，1，1，1；

中控節(jié)點將上述三個編號值相加，得到接入點ap1的參數(shù)值為8，ap2的參數(shù)值為6，ap5的參數(shù)值為4，ap6的參數(shù)值為6和ap7的參數(shù)值為7，其中ap5參數(shù)值最小，因此將ap5確定為新用戶最終要接入的ap。

步驟9，中控節(jié)點將新用戶與臨時ap斷開，接入最終確定的ap，更新各個分組中ap的相關(guān)參數(shù)，等待新用戶的接入。

中控節(jié)點將用戶與臨時ap2斷開，接入步驟8確定的最終接入點ap5，由步驟4得新用戶的負載為70，因此在該用戶接入后，ap5的負載能力由原來的80減小為10，而02分組的總負載力由240減小為170，因此中控節(jié)點需要對ap5以及02組的這些參數(shù)進行更新，并在更新完成后等待下一個新用戶的到來。

以上描述僅是本發(fā)明的一個具體實例，并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本發(fā)明內(nèi)容和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下，進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。