多Wi-Fi模组协同实现高网络传输性能的方法转让专利
申请号 : CN202011528895.8
文献号 : CN112689297B
文献日 : 2022-02-01
发明人 : 孙杰
申请人 : 四川长虹电器股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法,其特征在于,包括:通过独立Wi‑Fi模组绑定独立信道进行扫描与连接;
采用多路网络层数据流同步传输,分解与整合,即发送端按照物理层接入AP的Wi‑Fi模组数,分割原始数据,以及整合协议的封装,接收端接收到多路数据流,整合还原原始数据;
采用多路网络层数据流同步传输,分解与整合具体包括:对于发送端,采用单路数据流分解,多路Wi‑Fi复用发送;对于接收端,采用多路Wi‑Fi复用接收,单路数据流整合;
对于发送端,采用单路数据流分解,多路Wi‑Fi复用发送具体包括:将需要传输的数据流,按照实际独立Wi‑Fi模组绑定独立信道连接中实际接入的Wi‑Fi AP数量进行分割,并定义收发双方需要遵循的规则,所述规则包括序列号、头地址、偏移地址、数据长度、Md5值和Hash值,其中序列号,头地址,偏移地址,数据长度三者共同作用,用于指导接收端组装数据,MD5值和HASH值在具体的数据流传输前,由发送端先行生成,并发送至接收端;所述数据流的分割公式如下:数据流1包头+…+数据流N包头+数据流1有效数据+…+数据流N有效数据(N≥1);
对于接收端,采用多路Wi‑Fi复用接收,单路数据流整合的整合公式如下:数据流1包头+…+数据流N包头+数据流1有效数据+…+数据流N有效数据(N≥1);
根据接收端实际的物理Wi‑Fi基础网络接入情况,对单路数据流的整合做动态调整,具体地,定义发送端接入N1个Wi‑Fi AP,将原始数据流分割为N1段数据,接收端接入N2个Wi‑FiAP,根据N1与N2的相对大小关系对单路数据流的整合做动态调整,动态调整的规则如下:如果N1>N2,则接收端N2个Wi‑Fi AP同时工作接收,分多轮接收,接收完成后统一整合,接收轮数为:N2/N1取整+1,其中,当N1=1时,则串行接收后整合;
如果N1=N2,则接收端N2个Wi‑Fi AP同时工作接收,单轮接收,接收完成后统一整合;
如果N1<N2,当5G Wi‑Fi信号强度大于‑49dbm时,优先使用负责5G信道的Wi‑Fi AP进行接收,如果5G网络设备不足,再选择信号强度最高,信道最干净的2.4GWi‑Fi AP进行接收,单轮接收,接收完成后统一整合;
采用邻近信道Wi‑Fi模组扩频协同工作。
2.根据权利要求1所述的多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法,其特征在于,通过独立Wi‑Fi模组绑定独立信道进行扫描具体包括:针对2.4G频段,选择3个独立信道,分别是信道1,信道6,信道11,作为分配到该频段工作三个Wi‑Fi模组的起始工作信道;
5G频段分为5.2G和5.8G两个频段,5.2G频段包含信道36,信道38,信道40,信道44,信道
46,信道48六个信道,5.8G频段包含信道149,信道151,信道153,信道157,信道159,信道161六个信道。
3.根据权利要求2所述的多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法,其特征在于,通过独立Wi‑Fi模组绑定独立信道进行连接具体包括:每个模组在SOC端被映射为独立的网络设备,每个网络设备拥有独立的物理MAC地址,负责独立信道的连接工作,每一个网络设备连接到当前信道的路由器AP时,获取独立的IP地址;每个网络设备的连接动作独立通过UI交互,由用户自主选择是否连接,各网络设备按照当前实际网络接入条件,是否选择连接,以及各网络设备的连接结果,连接信息相互独立;当两个网络设备接入同一个双频路由的2.4G和5G AP时,两个网络设备共用同一张路由表,数据链路一致,当不同网络设备接入不同路由的AP时,各自使用不同路由表,数据链路保持独立。
4.根据权利要求1所述的多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法,其特征在于,所述规则中,如果涉及数据加密需求,则发送端附加AES KEY类型,对实际数据流进行加密,接收端按照单独约定的KEY进行解密。
5.根据权利要求1所述的多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法,其特征在于,每一条数据流在接收完后,在本地校验MD5和HASH值,如果和对应数据流包头信息一致,则认为传输正常,可直接将有效数据作为整合元数据,反之,认为传输错误,执行重传。
说明书 :
多Wi‑Fi模组协同实现高网络传输性能的方法
技术领域
背景技术
题是在终端上集成单一的Wi‑Fi网卡,对于高要求应用场景所涉及的高网络带宽无法支持。
该问题的技术原因是,虽然单一的Wi‑Fi网卡支持2.4G和5.8G两个射频频段,但实际的工作
信道只能在属于2.4G频段的14个信道,或者5.8G频段的12个信道,共计26个众多允许的小
频段中选择一个,完全取决于路由器的信道配置,单独信道的传输频宽有限,同时由于空间
环境的干扰,固定的独立信道,也很难发挥理论上的最高带宽,进一步降低应用场景能够提
供的实际体验。
清直播,高清在线视频等,第二类是对实时同步传输性能无要求,但总传输数据量很大的场
景,比如企业服务器网络数据迁移工作任务等,两种场景的共同特征均是受限于传统单路
网络接入的带宽,而导致实际场景体验不佳。
发明内容
输性能。
数据;
道161六个信道。
IP地址;每个网络设备的连接动作独立通过UI交互,由用户自主选择是否连接,各网络设备
按照当前实际网络接入条件,是否选择连接,以及各网络设备的连接结果,连接信息相互独
立;当两个网络设备接入同一个双频路由的2.4G和5G AP时,两个网络设备共用同一张路由
表,数据链路一致,当不同网络设备接入不同路由的AP时,各自使用不同路由表,数据链路
保持独立。
用接收,单路数据流整合。
偏移地址、数据长度、Md5值和Hash值,其中序列号,头地址,偏移地址,数据长度三者共同作
用,用于指导接收端组装数据,MD5值和HASH值在具体的数据流传输前,由发送端先行生成,
并发送至接收端;所述数据流的分割公式如下:数据流1包头+…+数据流N包头+数据流1有
效数据+…+数据流N有效数据(N≥1)。
据(N≥1)。
N1段数据,接收端接入N2个Wi‑Fi AP,根据N1与N2的相对大小关系对单路数据流的整合做
动态调整,动态调整的规则如下:
接收,单轮接收,接收完成后统一整合。
之,认为传输错误,执行重传。
三项技术,共同实现高网络传输性能,明显领先于通用方案。
附图说明
具体实施方式
全依赖于路由器的信道配置,单独信道的传输频宽有限,对于高要求应用场景所涉及的高
网络带宽无法支持,同时由于空间环境的干扰,固定的独立信道,也很难发挥理论上的最高
带宽问题。
送”、“多路Wi‑Fi复用接收,单路数据流整合”,以及“邻近信道模组扩频协同工作”五部分组
成,如图1所示,其中“独立模组绑定独立信道扫描”、“独立模组绑定独立信道连接”以及“邻
近信道模组扩频协同工作”为OSI物理层技术,用于解决Wi‑Fi网络的AP发现和基础接入;
“单路数据流分解,多路Wi‑Fi复用发送”以及“多路Wi‑Fi复用接收,单路数据流整合”为传
输层技术,用于解决数据流从传输层根据物理层Wi‑Fi基础接入状态,决策在发送端分割数
据,接收端整合数据的协议和规则定义,各部分详细叙述如下:
性,由于每个模组工作的射频空间相互独立,也从根本上杜绝了相互之间的频谱窜扰问题。
不独立,邻近信道有一定重叠,如果邻近信道同时执行数据传输,则必然存在邻频干扰。因
此,针对2.4G频段,本发明选择3个独立信道,分别是1,6,11,作为分配到该频段工作三个
Wi‑Fi模组的起始工作信道,三个Wi‑Fi模组各自负责的信道分配,详细如下表所示:
作频宽为22MHz(实际使用20MHz),因此5G频段的12个信道频谱资源占用相互独立,不存在
存在邻频干扰。
4 信道36 5180MHz
5 信道38 5190MHz
6 信道40 5200MHz
7 信道44 5220MHz
8 信道46 5230MHz
9 信道48 5240MHz
10 信道149 5745MHz
11 信道151 5755MHz
12 信道153 5765MHz
13 信道157 5785MHz
14 信道159 5795MHz
15 信道161 5805MHz
如下原则:不应过短,太短的话,有可能因为空间环境的不确定性,路由器应答的RESPONCE
BEACON PROBE来不及被监听,导致漏扫;也不应过长,否则会导致该信道对应的频谱得不到
及时释放,造成空间射频资源浪费,同时也会直接延长本身扫描的时间消耗。
组15,各自负责独立信道,一次扫描耗时150ms,由于15个模组同步工作,则一次完整的扫描
工作,耗时为其中最大值750ms,相对于传统方式的3.9s,耗时大幅优化。
的IP地址,映射规则如下表所示:
独立。
数据链路保持独立。
时,性能表现和传统Wi‑Fi接入一致。为了确保接收端在接收到各路分割后的数据流后,能
够组装回传输前的原始数据,定义一套收发双方需要遵循的规则。
送端接入N1个Wi‑Fi AP,因此将原始数据流分割为N1段数据,接收端接入N2个Wi‑Fi AP,根
据N1与N2的相对大小关系,设计调整为:
元数据,反之,认为传输错误,执行重传。
效复用,对于发送端,假设单路传输耗时为T1,则该方案耗时缩短为T1/N1,对于接收端,假
设单路传输耗时为T2,耗时缩短为(T2/N2)X(N2/N1取整+1)。
频干扰严重,HT扩频技术在该频段非但无法提供更优的传输性能,反而受到来自更多频谱
的干扰,所以该技术,一般只应用于5G频段。有HT40,HT80,HT160三种扩频,分别合并两个,
四个,八个信道。
的80MHz或者HT160的160MHz,通过周期性偏移中心频率来实现两者的频谱宽度覆盖,因此
性能会有一定折损。
空间干扰严重,单一Wi‑Fi AP的实际传输速率只有20Mbps,如果按照传统方式传输,在确保
网络接入无任何异常断线的前提下,也需要至少耗时约11至12小时,办公效率低下,工作任
务无法按期交付;
分别工作在1,6,11,36,149五个信道,其中1,36为双频路由器A的两个AP,6,149为双频路由
器B的两个AP,11为单频路由器C的独立AP,路由器A,B,C WAN端接入不同网络端口;
每条数据流封装上分割的数据长度,首地址,偏移地址关键参数的头文件:
据流后,根据发送端在实施内容(4)的关键参数,重新封装原始数据。
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。