一种远距离无线接入自动级联方法及系统与流程

1.本发明属于自动组网技术领域，尤其涉及一种远距离无线接入自动级联方法及系统。


背景技术：

2.目前广泛使用的wi-fi无线通信技术，是一个创建于ieee 802.11标准的无线局域网技术，通常包括一个无线接入点ap和若干个工作站节点sta(或者称为客户端)，通过无线通信来实现数据交互。由于无线信号强度的限制，wi-fi无线通信技术的通信距离往往很短。若ap和sta之间的距离较远，或者ap和sta之间障碍物较多，就会造成ap和sta之间的通信障碍。当无线接入点信号覆盖范围有限或者穿过两堵墙信号变得极弱，可以通过无线桥接或无线中继模式进行网络扩展，增强无线信号，进一步扩大无线网络覆盖范围。
3.如图1所示，在一个包含有一个ap节点和若干个sta节点的组网中，各个sta节点需要与ap节点之间通过无线wi-fi进行数据交互。但是由于有些sta与ap之间的距离较远，造成无线传输能力减弱，影响数据交互。
4.方案一通过无线桥接来解决，若ap和一个站点sta1之间距离较远或者存在障碍物影响两者之间的通信时，可在ap和sta1之间增加一个站点sta2，sta2的工作模式为桥接模式，在客户端模式和接入点模式之间切换。当sta2处于接入点模式时，sta1连接到sta2上，并将数据传输给sta2；当sta2处于客户端模式时，它会连接上ap，并将自身及sta1的数据一并传输给ap。同样的，ap的数据也可按照以上方法传输给sta1。
5.方案二通过无线中继来解决，还可以在ap和sta1之间增加一个中继器，中继器分为两部分a和b，a与ap之间保持通信，b与sta1之间保持通信，这样就可以实时保持ap和sta1之间的数据通讯。
6.然而，上述技术方案，都需要对sta进行配置，而一般的用户不具有专业的技能，造成用户的使用不便。而且，中继器拥有两个无线收发装置，成本较高。


技术实现要素：

7.本申请的目的是提供一种远距离无线接入自动级联方法及系统，来帮助用户来组建网络，使得距离ap较远的sta也能快速接入到网络，便于用户组网，并降低组网成本。
8.为了实现上述目的，本申请技术方案如下：
9.一种远距离无线接入自动级联方法，用于实现远距离工作站节点的无线接入，所述远距离无线接入自动级联方法，包括：
10.步骤1、所有工作站节点扫描无线接入点的无线广播，如果与无线接入点之间的信号强度大于等于第一阈值，则直接连接无线接入点，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为一级，否则将自身状态设为未连接；
11.步骤2、对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，处于未连接状态的工作站节点逐个扫描各个级联模
式节点的无线广播，记录与各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数；
12.步骤3、处于未连接状态的工作站节点比较记录的各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数，选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为所连接的级联模式节点的级联级数加一；
13.步骤4、若还有处于未连接状态的工作站节点，则继续执行步骤2和步骤3，直到达到终止条件。
14.进一步的，所述对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，包括：
15.设置级联时间第一阈值，并在自身状态设为已连接，将工作模式转换为级联模式时开始计时，作为级联模式节点向外发送无线广播；
16.在计时达到级联时间第一阈值时，如果自身已经与其他工作站节点建立无线连接，则继续工作在级联模式，否则将工作模式转换为工作站模式。
17.进一步的，所述无线接入点、工作站节点设置有节点列表，所述节点列表记录有参与组网的无线接入点和所有工作站节点信息。
18.进一步的，所述选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，还包括：
19.进一步判断所述级联模式节点是否在节点列表中，如果所述级联模式节点在节点列表中，则连接所述级联模式节点。
20.本申请还提出了一种远距离无线接入自动级联系统，用于实现远距离工作站节点的无线接入，所述远距离无线接入自动级联系统，包括无线接入点和工作站节点，其中：
21.所有工作站节点扫描无线接入点的无线广播，如果与无线接入点之间的信号强度大于等于第一阈值，则直接连接无线接入点，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为一级，否则将自身状态设为未连接；
22.对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，处于未连接状态的工作站节点逐个扫描各个级联模式节点的无线广播，记录与各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数；
23.处于未连接状态的工作站节点比较记录的各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数，选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为所连接的级联模式节点的级联级数加一；
24.处于未连接状态的工作站节点，记录的与各个级联模式节点之间的信号强度小于第一阈值时，判断是否达到终止条件，在达到终止条件时终止扫描。
25.本申请提出的一种远距离无线接入自动级联方法及系统，工作站节点扫描无线接入点的信号强度，当信号强度大于等于第一阈值时，连接无线接入点，将自身状态设为已连接，同时将自身转换为级联模式节点，向外发送携带自身服务集标识符的无线广播，以便其他未连接的工作站节点与自己进行级联，从而扩展无线接入的距离，实现自动级联。本申请技术方案，实现了远距离工作站节点的无线自动接入，降低了组网成本。
附图说明
26.图1为背景技术无线网络结构示意图；
27.图2为本发明实施例提供的一种远距离无线接入自动级联方法流程图；
28.图3为本发明实施例提供的远距离无线接入自动级联组网示意图。
具体实施方式
29.为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
30.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种远距离无线接入自动级联方法，包括：
31.步骤s1、所有工作站节点扫描无线接入点的无线广播，如果与无线接入点之间的信号强度大于等于第一阈值，则直接连接无线接入点，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为一级，否则将自身状态设为未连接。
32.wi-fi无线通信技术已经是一种比较成熟的无线通信技术，工作站节点sta接入无线接入点ap，实现无线通信。无线接入点ap与工作站节点sta之间接入过程可以是主动方式和被动方式，主动方式是工作站节点sta主动发送探查请求帧probe request报文，来探查无线接入点ap；而被动方式为工作站节点sta侦听无线接入点ap发送的信标帧(beacon帧)，来实现无线接入。
33.本申请采用被动方式，工作站节点sta侦听无线接入点ap发送的广播报文(也即beacon帧)，该广播报文携带ap的服务集标识符(ssid)，工作站节点sta通过扫描空中无线信号，可以获取到ap的ssid和信号强度。
34.在步骤s1中，无线接入点ap发送无线广播，所有作为工作站节点sta的设备都扫描无线广播信号，距离无线接入点ap近的信号强度大，距离远的或有障碍物阻隔的信号强度小，此时工作站节点sta会将信号强度与设定的第一阈值进行比较，如果所述信号强度大于等于第一阈值，则直接连接无线接入点，将自身状态设为已连接，否则将自身状态设为未连接。
35.每个工作站节点sta记录如下的状态表：
[0036][0037]
表1
[0038]
例如，无线接入点ap发送无线广播，携带自己的服务集标识符ssid0，所有的sta扫描无线接入点ap的无线广播，获取与无线接入点ap之间的信号强度，若信号强度小于第一阈值(r1)，则不连接无线接入点ap；若信号强度大于等于第一阈值(r1)，则直接连接无线接入点ap。
[0039]
本实施例各个工作站节点sta，如果已经连接无线接入点ap，则将自身状态设为已连接，即x＝0，且设置级联级数y为1；如果未连接无线接入点ap，则将自身状态设为未连接，即x＝1，级联级数y为初始值，为空。
[0040]
需要说明的是，无线设备工作在工作站模式就是工作站节点，工作在ap模式就是无线接入点。本申请无线接入点ap始终工作在无线接入点模式，即ap模式。而工作站节点sta则可以工作在工作站模式和级联模式，当工作在级联模式时，称为级联模式节点。
[0041]
本实施例工作站节点可以作为级联模式节点来应用，对于已连接的工作站节点sta，将原来的工作站模式修改为级联模式，称为级联模式节点，本实施例级联模式节点在组网时，向外广播自己的广播报文(也即beacon帧)，该广播报文携带自己的服务集标识符(ssid)，以sta1的ssid为ssid1为例，其广播报文携带ssid1。当有其他工作站节点sta扫描到该广播报文，可以与其建立无线连接，此时级联模式节点转发数据报文，将连接到自身的其他工作站节点sta接入网络。
[0042]
步骤s2、对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，处于未连接状态的工作站节点逐个扫描各个级联模式节点的无线广播，记录与各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数。
[0043]
在步骤s2中，自身状态为已连接的工作站节点，则将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送携带自身服务集标识符的无线广播，携带自身的级联级数信息。而其他未连接的工作站节点sta则扫描空中无线广播，获取到与各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数。
[0044]
例如，工作站节点sta4，其处于未连接状态，而sta1、sta2、sta3均为级联模式节点，经过扫描后，sta4记录sta1、sta2、sta3的信号强度和级联级数。
[0045]
步骤s3、处于未连接状态的工作站节点比较记录的各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数，选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为所连接的级联模式节点的级联级数加一。
[0046]
在本步骤中，sta4比较记录的sta1、sta2、sta3的信号强度和级联级数，在信号强度小于第一阈值(r1)，则不连接对应的级联模式节点；若信号强度大于等于第一阈值(r1)，则进一步比较级联级数。
[0047]
本申请的一个实施例，级联策略为最短路径，则在信号强度大于等于第一阈值(r1)，选择级联级数最小的级联模式节点，进行无线连接。
[0048]
容易理解的是，级联策略根据每个不同的场景来制定，例如还可以选择级联级数最小或次小的级联模式节点，然后选择信号强度大的进行无线接入，本申请对此不做限制。
[0049]
本实施例，工作站节点一旦与级联模式节点连接上，则将自身状态设为已连接，则自身也成为级联模式节点，同样可以作为级联模式节点向外发送无线广播。并更新自身的
级联级数为所连接的级联模式节点的级联级数加一。
[0050]
例如，sta4连接上sta1，sta1的级联级数本来是1，则此时sta4将自身的级联级数设为2。
[0051]
而如果sta4连接上的是sta3，sta3的级联级数本来是2，则此时sta4将自身的级联级数设为3。
[0052]
步骤s4、若还有处于未连接状态的工作站节点，则继续执行步骤s2和步骤s3，直到达到终止条件。
[0053]
容易理解的是，在经过上面的步骤后，不排除还有工作站节点sta未连接到网络，而有一批工作站节点已经连接上级联模式节点，并自身变更为已连接状态，成为级联模式节点。
[0054]
此时，只需继续执行步骤s2和步骤s3即可，如此重复执行，即可不断向外扩展无线网络，实现自动组网。本实施例终止条件，可以是时间，即组网一段时间，例如五分钟，一般认为在这个时间段，组网已经完成，如果还有未连接的工作站节点，那就是距离太远，无法连接上。也可以是设置信号强度阈值，扫描的信号强度始终小于这个信号强度阈值，就无法再进行组网。
[0055]
本申请的一个实施例，所述对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，包括：
[0056]
设置级联时间第一阈值，并在自身状态设为已连接，将工作模式转换为级联模式时开始计时，作为级联模式节点向外发送无线广播；
[0057]
在计时达到级联时间第一阈值时，如果自身已经与其他工作站节点建立无线连接，则继续工作在级联模式，否则将工作模式转换为工作站模式。
[0058]
以sta1为例，其服务集标识符ssid为ssid1，并且其扫描无线接入点ap的无线广播后，已经与无线接入点ap连接，将自身状态设为已连接，此时工作模式由工作站模式转换为级联模式，成为级联模式节点。
[0059]
开始计时，向外发送无线广播，携带自身的ssid即ssid1。
[0060]
未连接的工作站节点sta4扫描到sta1的无线广播，获取与sta1之间的信号强度，若信号强度小于第一阈值(r1)，则不连接sta1；若信号强度大于等于第一阈值(r1)，且级联级数最小，则直接连接sta1。
[0061]
sta1在计时达到级联时间第一阈值时，如果自身作为级联模式节点与其他工作站节点已经建立无线连接，则继续工作在级联模式，否则将自身工作模式由级联模式转换为工作站模式。
[0062]
例如，如果sta4连接到sta1了，则sta1后续要工作在级联模式，负责级联ap与sta4。
[0063]
而如果，sta1已经是最外层的节点，没有进一步级联的工作站节点连接到sta1，则其工作在工作站模式即可。
[0064]
需要说明的是，也可以不设置级联时间第一阈值，即只要工作站节点为已连接状态，都工作在级联模式，这样也能级联组网，所不同的是最外层的工作站节点sta只要连接上网，也将工作在级联模式。
[0065]
通过这种方式，逐级向外扩展，本实施例设置级联时间第一阈值，可以使得工作站
节点状态x刚刚变成0时，即进入级联模式，向外广播自身的ssid，这样就能使得级联的数量不断增加，一级一级往外扩展。
[0066]
在一个实施例中，本申请无线接入点、工作站节点设置有节点列表，所述节点列表记录有参与组网的无线接入点和所有工作站节点信息。
[0067]
如下表所示：
[0068][0069][0070]
表2
[0071]
在本实施例中，节点信息包括节点名称、节点的ssid以及无线密码，从而可以方便各个工作站节点直接连接无线接入点ap，或连接工作在级联模式的节点。
[0072]
进一步的，所述选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，还包括：
[0073]
进一步判断所述级联模式节点是否在节点列表中，如果所述级联模式节点在节点列表中，则连接所述级联模式节点。
[0074]
本实施例能够防止工作站节点被不相关的无线接入点干扰，确保在节点列表中的，才进行无线接入。同时，将组网内所有节点的相关信息，包括节点名称、节点的ssid以及无线密码，写入到各个工作站节点，可以实现工作站节点快速登录，不需要人为输入密码连接。即使扫描到无关的无线接入点，也不会自动连接，避免了扫描到无关的无线接入点，而发生错误的连接到无关的无线接入点中。
[0075]
本申请技术方案，对于装配有wi-fi功能的套装产品，客户无需手动配置，即可实现自动级联。本申请同时拓展了wi-fi套装类产品的使用区域范围，即使在ap无线信号无法直接覆盖的地方，也可以实现自动无线级联。此外，采用本申请技术方案，无需中继即可将远处信号传输到无线接入点ap，降低了组网成本。理论上，只要各个工作站节点sta之间信号强度足够，就可以无限级联下去。
[0076]
如图3所示，在一个实施例中，一种远距离无线接入自动级联系统，用于实现远距离工作站节点的无线接入，所述远距离无线接入自动级联系统，包括无线接入点和工作站节点，其中：
[0077]
所有工作站节点扫描无线接入点的无线广播，如果与无线接入点之间的信号强度大于等于第一阈值，则直接连接无线接入点，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为一级，否则将自身状态设为未连接；
[0078]
对于自身状态为已连接的工作站节点，逐个将工作模式转换为级联模式，作为级联模式节点向外发送无线广播，处于未连接状态的工作站节点逐个扫描各个级联模式节点
的无线广播，记录与各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数；
[0079]
处于未连接状态的工作站节点比较记录的各个级联模式节点之间的信号强度及各个级联模式节点的级联级数，选择信号强度大于等于第一阈值，且级联级数满足级联策略的级联模式节点进行无线连接，将自身状态设为已连接，并更新自身的级联级数为所连接的级联模式节点的级联级数加一；
[0080]
处于未连接状态的工作站节点，记录的与各个级联模式节点之间的信号强度小于第一阈值时，判断是否达到终止条件，在达到终止条件时终止扫描。
[0081]
关于本实施例一种远距离无线接入自动级联系统的具体限定可以参见上文中对于一种远距离无线接入自动级联方法的限定，在此不再赘述。
[0082]
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。