用于优化移动端无线网络质量的方法及无线网络系统与流程

1.本发明涉及智能家居技术，具体提供一种用于优化移动端无线网络质量的方法及无线网络系统。


背景技术：

2.目前传统的无线路由器通过wifi进行设备间的无线网络传输技术，通常来说wifi的工作频段是固定不变的，如今主流的wifi版本使用的工作频段为2.4ghz或5ghz。2.4ghz频段的穿透能力更强，信号衰减较慢，往往成为智能家居接入的主要频段。以家庭使用为例，无线路由器通常都放入客厅的位置，以无线路由器作为中心节点，会以自身为中心频繁发送射频信号。
3.当接入的无线接入设备较多时，由于各个无线接入设备均使用同一频道与路由器进行连接，所以在无线路由器发送信号时，信号之间便容易相互之间发生干扰。由于信号之间使用的通信频率相近，所以当两束频率相同、相位差恒定、频率方向一致的信号相遇时，便会对信号所携带的信息进行相互影响，这种干扰称为射频干涉现象。射频干涉现象体现为信号会在某一个区域发生干涉，具体而言，射频信号可能收到干涉现象造成信号波形幅值的增强或者削弱，从而破坏原本射频信号中的信息表达，造成对应的设备与无线路由器之间的通信恶化状况。在家庭中直观的表现接入的智能设备过多时，手机、平板电脑等设备会更容易出现网络卡顿的现象，影响了用户体验。
4.相应地，本领域需要一种新的方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本为了克服上述缺陷，提出了一种用于优化移动端无线网络质量的方法、无线端、无线网络系统，以提供解决或至少部分地解决智能设备增多时使用中容易产生射频干涉现象的这一技术问题。
6.在第一方面，本发明提供一种用于优化移动端无线网络质量的方法，所述方法包括：
7.接收待接入设备发送的接入请求；
8.判断待接入设备为静态设备还是移动设备；
9.若判断为静态设备，采用心跳模式与所述静态设备进行通信，所述心跳模式为所述无线端与所述静态设备之间以预设的时间间隔进行通信。
10.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，在判断待接入设备为静态设备还是移动设备后，所述方法还包括：
11.获取静态设备的射频方向；
12.创建静态设备名单，其中所述静态设备名单中包括静态设备的mac地址以及所述射频方向。
13.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，所述判断待接入
设备为静态设备还是移动设备包括：
14.通过接入设备的mac地址判断接入设备是静态设备还是移动设备。
15.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，响应于用户操作所述静态设备，根据所述名单中所操作静态设备的射频方向，向对应的静态设备定向发送射频信号从而进行通信。
16.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，所述获取静态设备的位置信息包括：
17.沿周向旋转发送射频信息包；
18.接收静态设备发送的射频信息回包；
19.计算丢包率；
20.根据丢包率判断静态设备位置。
21.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，若判断为移动设备，采用连接模式与所述移动设备进行通信。
22.在上述用于优化移动端无线网络质量的方法的一个技术方案中，所述心跳模式中的通信的间隔频率与所述静态设备在分类名录中的分类相对应，其中所述分类名录按照静态设备的接入稳固性将静态设备分类。
23.在第二方面，本发明提供一种无线端，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述用于优化移动端无线网络质量的方法的技术方案中任一项技术方案所述的用于优化移动端无线网络质量的方法。
24.在上述无线端的一个技术方案中，所述无线端包括：
25.第一类天线，所述无线端通过所述第一类天线与所述移动设备进行通信；
26.第二类天线，所述无线端通过所述第二类天线与所述静态设备进行通信。
27.在第三方面，提供一种无线网络系统，包括：
28.上述所述的无线端；以及接入设备。
29.本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
30.在实施本发明的技术方案中，通过将接入无线端的设备进行分类，且与静态设备之间通过心跳模式通信，尽可能的减少了无线端发送信号的频率，从而减少了射频干涉现象发生的概率。通过确定静态设备的射频方向以及通过静态设备的射频方向发送定向的射频信号，从而减少无线端向静态射频发送信息时，与其他信号发生射频干涉现象的概率。通过心跳模式以及发送定向射频信号减少了射频干涉现象的发生，提升了移动设备与无线端进行数据传输时的稳定性。
附图说明
31.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
32.图1是本发明实施例1的应用环境示意图；
33.图2是本发明实施例1的用于优化移动端无线网络质量的方法的流程示意图；
34.图3是本发明实施例1的用于优化移动端无线网络质量的方法的流程子示意图；
35.图4是本发明实施例1的用于优化移动端无线网络质量的方法的流程子示意图。
具体实施方式
36.下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
37.在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“a和/或b”表示所有可能的a与b的组合，比如只是a、只是b或者a和b。术语“至少一个a或b”或者“a和b中的至少一个”含义与“a和/或b”类似，可以包括只是a、只是b或者a和b。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
38.这里先解释本发明涉及到的一些术语。
39.静态设备：本发明中的静态设备是长时间位置固定，且不需高频或实时与无线端产生数据交互的智能设备。具体而言，例如测量温度的温湿计、能够被远程操控的电饭煲这样的智能设备，此类智能设备不需要实时和路由器或网关这样的无线端产生数据交互，而且通常处于静止状态，常常位于固定地点放置，例如温湿计，空气中的温度与湿度均不会短时间内改变，所以这类设备只需要每隔一段时间与无线端交互更新数据即可。在现实中连接一个路由器或网关的静态设备往往数量庞大，且分布分散。
40.mac地址：媒体存取控制地址，media access control address，简称mac地址。mac地址长度为48位，共6个字节，其中前3个字节，16进制数00-16-ea代表网络硬件制造商的编号，它由ieee(电气与电子工程师协会)分配，而后3个字节，16进制数ae-3c-40代表该制造商所制造的某个网络产品(如网卡)的系列号。
41.实施例1：
42.在本发明的一个应用场景的例子中，如图1所示，温度计、移动端、打印机等多个智能设备与路由器相连接。路由器同时与上述智能设备进行连接时便会相对的需要增加其信号传输频率，此时便容易发生射频干涉现象。本实施例中的路由器均为具有无线功能的路由器，本实施例中的提到的与路由器或无线端连接均应理解为通过无线方式与路由器或无线端连接。
43.图2是根据本发明的一个实施例的用于优化移动端无线网络质量的方法的主要步骤流程示意图。如图2所示，本发明实施例中的用于优化移动端无线网络质量的方法主要包括下列步骤s100-步骤s400，在步骤s100-步骤s400中，作用主体为无线端。
44.步骤s100：接收待接入设备发送的接入请求。
45.在本实施例中，无线端为能够进行信号覆盖且具备网络连接功能的网络设备，例如无线路由器或无线网关，接入设备是指能够通过无线网络接入无线端的设备。其中接入请求为接入设备首次与无线端联通时的请求。
46.一个实施方式中，接入设备检测到至少一个无线端的ssid(服务集标识)时，若检测到的无线端的ssid即为默认ssid，直接将接入设备接入无线端。如若接入设备是智能家具，那么通常这个步骤需要其他智能设备如手机的辅助。在接入设备连接到无线端时，接入请求中会有接入设备的mac地址。
47.步骤s200：判断待接入设备为静态设备还是移动设备。
48.在本实施例中，移动设备指需要高频或实时与无线端连接的设备，是相对与静态设备来说的，如常见的手机、笔记本电脑、平板电脑，以及通过无线连接的台式电脑也属于移动设备，此类设备需要高频或者实时向无线端保持数据的连通。
49.在一个实施方式中，判断待接入设备为静态设备还是移动设备的方法为，通过接入设备的mac地址判断接入设备是静态设备还是移动设备。具体的是，每个设备拥有的mac地址具有唯一性，mac地址的前三节均来自于ieee的公开分配，后三节均来自于制造商的自主命名。在本实施例中，具有一个mac地址的数据库，优选数据库设立与云端。其中数据库中有关于mac地址的前三节与对应厂商的数据以及各个厂商命名规则的相关数据。无线端判断接入设备是否是静态设备时，首先识别接入设备的mac地址的前三节，将mac地址的前三节与数据库中的数据进行比对，判断接入设备来自于哪个厂商。确定接入设备的所在厂商后根据数据库中厂商对于mac地址后三节的命名规则判断接入设备的名称、种类。之后根据接入设备的名称、种类判断接入设备为静态设备还是移动设备。
50.步骤s300：若判断为静态设备，采用心跳模式与静态设备进行通信，所述心跳模式为所述无线端与所述静态设备之间以预设的时间间隔进行通信。
51.在本实施例中，心跳模式是结合心跳响应与通信信息包两者的一种通信状态。具体而言心跳模式中包含两个部分，其中一个部分是两设备之间按照设定间隔发送心跳响应，另一个部分是在心跳响应中会附随携带一个通信信息包。其中心跳响应是互联状态下双方中的一方，会隔一段时间向对方发送一个数据包，对方收到后回复一个数据包，以此判断两者的链路没有断开。其中通信信息包中既可以是无线端向静态设备发送的信息包，也可以是静态设备向无线端发送的信息包，通信信息包中包括需要传送的数据信息，如指令、传感器信息等。在两次心跳的间隔中无线端与静态设备不发生通信，也称为静默状态。心跳模式的设置以及静默状态的设置均是为了减少无线端向静态设备的发送信息的次数。从而降低无线端天线发射信号的频率，从而减少射频干涉现象的产生。
52.一个实施方式中，心跳模式的间隔频率采用稳定间隔心跳的方式，如无线端以固定时间间隔向静态设备发送心跳请求，静态设备收到无线端发送的心跳请求之后发送心跳响应。无线端接收到静态设备发送的心跳响应，从而判断无线端与静态设备之间的链路处于连通状态。若未收到静态设备发出的心跳响应则判断无线端与静态设备之间的链路已断开。采用间隔心跳的方式设置难度低，能够减少射频干涉现象的发生。
53.为减少射频干涉现象的产生，在步骤s200：判断待接入设备为静态设备还是移动设备后，还设有步骤s210-s230，
54.步骤s210:获取静态设备的射频方向。
55.在本实施例中，射频方向指的是以无线端为参考点静态设备所在的方向。射频方向在一些场景中，可以是二维的，即处于环绕无线端的水平方向，也可以是三维的，即以无线端天线发射端为端点的空间三维方向。二维方向还是三维方向主要取决于无线端控制信
号集中度的方法与能力。下述实施方式均以二维射频方向为例。
56.在一个实施例中，根据步骤s2101-s2104获取静态设备的射频方向，
57.步骤s2101:沿周向旋转发送射频信息包。
58.在本实施例中，周向是以无线端为圆心，在平面上形成一个环绕圆心的圆周，周向即为圆周的周长方向。射频信息包是很多数据包的集合，射频信息包中的数据包只能被依次接收。可以理解地，无线端沿周向旋转发送信号时，其信号应该是集中式的信号。
59.一个实施方式中，无线端沿水平面周向将空间分成若干份，如按时针顺序将空间分为区域1-区域8，无线端先向定向向区域1发送射频信息包，一段时间后向区域2发送射频信息包，直到对所有区域发送完毕。需要注意的是，此处的发送射频信息包的无线电波是集中式的，以本实施方式为例，无线端在区域1发送射频信息包时，无线电波应只集中在区域1内以无线端为起点向区域1内传播。在本实施方式中，射频信息包的数据包分别记为pl(1)、pl(2)
……
pl(n)，统计射频信息包中数据包的总数，记为pl。
60.步骤s2102:接收静态设备发送的射频信息回包。
61.在本实施例中，射频信息包被静态设备接收后，将发送射频信息回包。射频信息回包为静态设备接收到射频信息包数据后，将射频信息包重新发送回无线端。此时由于数据的丢失，静态设备接收到的数据不一定和射频信息包中的数据完全相同。
62.一个实施方式中，静态设备收到射频信息包后，无线端接收静态设备发送的射频信息回包，在本实施方式中，静态设备会根据8次无线端发出的射频信息包返回8个射频信息回包。相对与射频信息包，射频信息回包的信息量由于在传送过程中发生了丢失，导致射频信号回包中的信息与射频信号包中的信息是不一致的，表现为数据的丢失。为便于理解，例如在区域1发射中收到的射频信息回包中可能只有数据包pl(3)、pl(4)
……
pl(n-1)，可见对应射频信息包中的数据包，对应的pl(1)、pl(2)、pl(n)均已丢失。本实施例中统计射频信息回包中数据包的总数，记为ph。
63.步骤s2103:计算丢包率。
64.在本实施例中，丢包率是指测试中所丢失的数据包数量占所发送数据包的比率。
65.一个实施方式中，丢包率＝1-射频信息回包中的数据包数量/射频信息包中的数量＝1-ph/pl，根据上述公式分别计算8个区域的丢包率。
66.步骤s2104:根据丢包率判断静态设备的射频方向。
67.在本实施例中，经过周向测试测得无线端向不同方向发送信号时的丢包率，通过比较各个方向对应的丢包率的大小即可确定静态设备所在的方向，即丢包率越低的区域，静态设备处于此区域的概率就越大。需注意，在步骤s2101-s2104过程中无线端向特定区域集中发射无线电波是产生丢包的主要原因，而相对的在射频信息回包的传输过程中静态设备发送的无线电波不是集中的，所以不会产生丢包。
68.上述实施方式在寻找射频方向时，空间的分割越细，找到的静态设备对应的射频方向就越精准。可以理解地，上述实施方式中虽然是使用了二维方式，但是将三维空间或三维空间的一部分进行块分割后仍能达到同样的效果。
69.步骤s220:创建静态设备名单，其中静态设备名单中包括静态设备的mac地址以及射频方向。
70.在本实施例中，静态设备名单包括设备自身的mac地址，与mac地址绑定的设备信
息上有根据步骤s2104获得的射频方向。
71.步骤s230:响应于用户操作静态设备，根据名单中所操作静态设备的射频方向，向对应的静态设备定向发送射频信号从而进行通信。
72.在本实施例中，定向发送射频信号为向某个区域或方向集中发送射频信号，表现为无线端会对静态设备所在的射频方向发送的无线电波呈现区域性的集中。定向发送射频信号是为了使无线电波更加集中，更不容易发生射频干涉现象。可以理解地是，此方法也适用于心跳模式，以便于减少心跳模式中信号产生的射频干涉现象。
73.步骤s400：若判断为移动设备，采用连接模式与移动设备进行通信。
74.在本实施例中，连接模式为移动设备实时与无线端进行数据传输的方式。
75.需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
76.进一步，本发明还提供了一种无线端。在根据本发明的一个无线端实施例中，无线端包括处理器和存储装置，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的的用于优化移动端无线网络质量的方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的的用于优化移动端无线网络质量的方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该无线端可以是包括各种电子设备形成的无线端设备。
77.在本实施中无线端包括：第一类天线，无线端通过第一类天线与移动设备进行通信；
78.第二类天线，无线端通过第二类天线与静态设备进行通信。
79.在本实施方式包括：无线端的其中至少有一根天线第二类天线，即iot天线，其中iot天线负责单独的与静态设备通过心跳模式通信，其余天线与移动设备进行通信。
80.进一步，本发明还提供了一种用于优化移动端无线网络质量的方法，该方法包括：无线端接收待接入设备发送的接入请求；无线端判断待接入设备为静态设备还是移动设备；若判断为静态设备，无线端采用心跳模式与静态设备进行通信，所述心跳模式为所述无线端与所述静态设备之间以预设的时间间隔进行通信；响应于用户操作静态设备，静态设备从静默状态转为连接状态。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明上述实施例方法部分。
81.进一步，本发明还提供了一种无线网络系统，包括：无线端；以及接入的静态设备和移动设备。其中无线端可以执行上述方法实施例的用于优化移动端无线网络质量的方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。
82.实施例2：
83.对于步骤s200：判断待接入设备为静态设备还是移动设备，提出了另一种实施方式。
84.在本实施方式中，判断待接入设备为静态设备还是移动设备的方法为，通过用户进行分类判断。具体的是，无线端对应设有线上控制平台，线上控制平台上显示与无线端连
接的设备，用户可根据自己的实际用途及判断设置对应接入设备为静态设备还是移动设备。可以理解的是，本实施方式也可以对已接入设备做判断或者修改其分类。同时本实施例中的根据用户进行分类判断可以与实施例1中通过mac地址进行分类判断的方式相结合，从而根据个人区别做出更加合理的分类，弥补了通过mac地址分类不能顾及到人的差异化的缺点。
85.除了步骤s200的实施方式外，其余方案均与实施1中一致，此处不再赘述。
86.实施例3：
87.对于步骤s300：若判断为静态设备，采用心跳模式与静态设备进行通信，所述心跳模式为所述无线端与所述静态设备之间以预设的时间间隔进行通信，提出了另一种实施方式。
88.在本实施方式中，心跳模式的间隔频率采用梯度增加到预设值的方式，如在静态设备刚刚接入无线端时，心跳请求的间隔时间为a1。在接入时间达到第一时间阈值时，心跳请求的间隔时间变换为a2，其中a2》a1。可以想到的是，在接入时间达到第二时间阈值时，心跳请求的间隔时间变换为a3,，其中满足a3》a2。终究达到第n时间阈值时，心跳请求的间隔时间变换为预设值an，其中满足an》an-1。采用间隔频率梯度增加的预设值的方式相比与实施例1中固定间隔发送心跳请求的方式减少了能耗的同时降低了输出的频率，降低了干涉现象发生的概率。
89.除了步骤s300的实施方式外，其余方案均与实施1中一致，此处不再赘述。
90.实施例4：
91.对于步骤s300：若判断为静态设备，采用心跳模式与静态设备进行通信，所述心跳模式为所述无线端与所述静态设备之间以预设的时间间隔进行通信，提出了另一种两设备断开的判断标准以及实施方式。
92.此处提出另一种通过心跳判断无线端与静态设备之间链路是否断开的判断标准。当无线端发出心跳请求但未接收到相应的静态设备的心跳响应时，记录此次未响应，记为n1。然后无线端会再向静态设备发出心跳请求，若再次未收到静态设备的心跳响应时，记录此次未响应，记为n2。直到连续n次发出心跳请求且未收到心跳响应时，无线端判断已经与静态设备处于断开状态。
93.可以理解地，无线端未收到心态设备发出的心跳响应不能表示两个一定处于链路断开状态。故进一步的，统计连接状态下在一定范围内(一段时间或连续的n次心跳中)当无线端发出心跳请求后未接到静态设备的心跳响应的次数x(下午为简明起称为未响应次数x)，便可以根据x合理推导出此时稳固性指的是静态设备与无线端连接的稳固程度。即x越高，无线端与静态设备之间的连接越不稳固，反之亦然。
94.在本实施方式中，心跳模式的间隔频率采用分类名录的方式。具体而言，心跳模式中的通信的间隔频率与静态设备在分类名录中的分类相对应，其中分类名录按照静态设备的接入稳固性将静态设备分类。在分类名录中不同的分类对应的心跳的时间间隔不同。
95.进一步的，分类名录分为常规静态设备名录与稳定静态设备名录。其中，常规静态设备名录中的设备每隔h1秒(如30s)收到一次来自无线端的心跳请求，稳定静态设备名录中的设备每隔h2秒(如300s)收到一次来自无线端的心跳请求，其中h1《h2。静态设备稳固性的分类标准为，选用统计在连接状态下，在n次心跳中，当静态设备对应的未响应次数x＝0，
则分入稳定静态设备名录；当静态设备对应的未响应次数x》0，则分入稳定静态设备名录。在静态设备分别分入各自的名录后，仍会通过其对应的未响应次数x在名录之间进行响应的调整。采用名录之间调整的方式使得能够对不同的静态设备进行分类，对于连接不稳定的静态设备加快信息传输的频率，从而使无线端不至于长时间的接收不到静态设备的信息；对于连接稳定的静态设备降低信息传输的频率，从而使射频干涉的频率降低。
96.进一步的，当心跳模式中也采用定向发送射频信号的方法时，对于两设备之间断开的判断中在无线端第一次未收到静态设备发送的心跳响应时，无线端发送的第二次心跳请求优选采用为常规的发送射频信号的方法，即发送的无线电波传播至各个方向，直至接收到静态设备发送的心跳响应。
97.除了步骤s300的实施方式外，其余方案均与实施1中一致，此处不在赘述。
98.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。