一种基于无线日志信息的AP拓扑关系图生成方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，一种基于无线日志信息的AP拓扑关系图生成方法及系统。

背景技术

随着时代的发展，无线网络技术迅速普及，许多地方都已经建成了无线网络系统。许多地区为了实现无线信号的全覆盖，配置了大量的接入点(AP)。

AP二维地理位置分布图能够很好的描述AP的情况，帮助无线网络系统规划，但是它的制作需要非常大的人力物力，同时利用二维地理位置分布图的方法也会存在一定的问题，这是因为二维地理位置分布图通常是以区域为单位的，虽然通过它能够很好的描述区域内AP的相邻情况，但是却无法处理区域间AP的相邻情况。而且在很多情况下，这些AP的布置只考虑了地理上的分布均匀，从而导致了部分人流密度较大的区域可能存在使用体验不佳的问题。

AP拓扑图能够描述AP间的相邻关系，以及AP当前实时的属性。除了无线网络系统的规划以外，许多方面的研究如设备定位，设备的轨迹预测等都需要AP拓扑图的支持。AP拓扑图是AP的二维地理位置分布图的替代方案。

除了利用二维地理位置分布图来生成AP拓扑图以外，当下生成AP拓扑图的方法主要还是需要人力的参与，如利用无线信号探测器逐一确定AP的相邻关系。这样的方法虽然能够得到准确的相邻信息，但是它所消耗的人力是比较大的。当地理环境复杂时，如在室内环境中，存在很多障碍物，此时空间上的距离概念无法准确的生成拓扑关系。这使得为了保证拓扑关系的准确性，还需要进行额外的验证工作，更不用说当地理位置信息不全的时候了。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于无线日志信息的AP拓扑关系生成方法及系统。无线日志信息中包含了大量AP与终端的交互信息，而终端在绝大多数情况下只会与信号最强的AP发生交互，这种特性使得它们能够比地理信息更准确的描述AP间的拓扑关系。系统生成的AP拓扑关系图时只依赖于无线日志信息，较其他方法有着更小额外的人力物力开销，实现简单实用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种基于无线日志信息的AP拓扑关系图生成方法，包括以下步骤：

统计分析终端与AP间的无线日志信息，提取终端与AP的交互记录以及交互过程中处于活跃状态的AP集合；

根据所述终端与AP的交互记录判断处于活跃状态的AP间的相邻关系，并生成AP拓扑关系图。

进一步的，所述无线日志信息包括终端与AP间的无线信号交互日志、终端登录AP的认证日志、终端的漫游日志；

所述终端与AP间的无线信号交互日志，用于记录在指定时间段内，终端同时与多个AP进行了无线信号交互；

所述终端登录AP的认证日志，用于记录在指定时间段内，终端只和一个AP生成认证信息；

所述终端的漫游日志，用于记录终端由于位置发生改变或者当前连接的AP负载过大而造成的连接AP发生改变的情况。

进一步的，所述的提取终端与AP的交互记录，包括：

针对终端与AP间的无线信号交互日志，根据日志信息，为所述多个AP生成相邻依据记录，所述相邻依据记录包括各个日志产生的时间、AP的唯一标识码、各AP与终端交互的信号强度；

针对终端登录AP的认证日志，根据日志信息，为所述AP生成登录依据记录；所述登录依据用于统计AP的负载情况，登录依据记录中包含日志产生时间、AP的唯一标识码；

针对终端的漫游日志，根据日志信息，为所述AP生成漫游依据记录；所述漫游依据记录中包含日志产生时间、涉及AP的唯一标识码。

进一步的，所述交互过程中处于活跃状态的AP集合包括生成依据记录过程中所记录的标识码对应的AP。

进一步的，所述的根据所述终端与AP的交互记录判断处于活跃状态的AP间的相邻关系，包括：

1)对于相邻依据记录，若多个AP的相邻依据记录生成时间小于指定时间间隔，则认为这些AP可能存在相邻关系；

2)对于登录依据记录，若当前AP的登陆依据记录的生成时间与一个或多个AP的相邻依据记录生成时间的时间间隔小于指定时间间隔，则认为当前AP与所述的一个或多个AP可能存在相邻关系；

3)对于漫游依据记录，所述漫游依据记录中所涉及的AP可能存在相邻关系；

4)判断AP间可能存在相邻关系时，生成一条新的记录，该记录中至少包括相邻关系发生的时间、相邻关系所涉及AP的唯一标识码，以及判断相邻关系所利用的数据。

进一步的，所述的根据所述终端与AP的交互记录判断处于活跃状态的AP间的相邻关系，还包括对相邻关系判断结果进行规则性判断，判断规则包括：

A)对于任意两个AP间，其相邻关系判断次数超过预设阈值时，则认为该两个AP是相邻的；

B)在A)的基础上，在设定的时间段内，相邻关系判断次数超过预设阈值时，则认为该两个AP是相邻的；

C)在A)的基础上，当相邻依据记录中AP信号强度满足设定关系时，则认为相邻关系有效；

D)基于已知地理信息的限制，当可能存在相邻关系的AP的地理位置所在区域存在区别时，则认为相邻关系无效。

另一方面，本发明提供一种基于无线日志信息的AP拓扑关系图生成系统，包括：无线日志分析模块和AP拓扑图生成模块；

所述无线日志分析模块，用于统计分析终端与AP间的无线日志信息，提取终端与AP的交互记录以及交互过程中处于活跃状态的AP集合；

所述AP拓扑图生成模块，用于根据所述终端与AP的交互记录判断处于活跃状态的AP间的相邻关系，并生成AP拓扑关系图。

本发明的有益效果是：本发明主要通过无线日志信息来生成AP拓扑图，并通过统计策略排除掉无线日志信息中存在的偶然性问题，从而能够准确的生成和实时的更新AP拓扑图。系统的可靠性依赖于无线网络系统中存在的终端数量，适用于人流密度较大且范围较大的场景，如众多高校。在此类场景中，基于无线日志信息进行AP拓扑图生成的思路较同类方法有着较大优势，依靠足够的人流密度能够精确的确定AP间的相邻关系，同时还能够自动的侦测AP状态的变化。系统具有很好的迁移性，仅需简单调整仅可以适配不同场景。。

附图说明

图1为本发明实施例提供的AP拓扑图生成流程示意图；

图2为本发明实施例提供的系统架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例提供一种基于无线日志的AP拓扑图生成系统，如图2所示，该系统易于实现和维护，能够以较小的空间和时间开销实现AP拓扑图的生成和更新。系统主要以终端为视角，寻找相邻的AP。最后根据多数终端的观测结果排除单个终端视角存在的随机性，进而完成AP拓扑图的生成和更新。

在介绍本系统之前需要对文中所涉及的名词进行解释说明：

AP拓扑关系：严格来说，这里的拓扑关系并不是指空间上的距离，而是AP间无线信号的覆盖区域是否存在重合。一般来说，存在信息覆盖区域重合的AP它们在空间上的距离是近的。

终端：指享受无线WIFI服务的电子产品，如手机，电脑之类的。

系统主要包含两个部分，即无线日志分析模块和AP拓扑图生成模块。

我们将AP间所有的相邻关系称为拓扑图的边集，相对的，所有AP称之为拓扑图的点集。无线日志分析模块需要提供确定拓扑图点集和边集所需要的信息。对于确定AP间相邻关系的信息，即拓扑图的边集，主要的方法如下：

(1)确认无线日志信息中包含的有效信息，无线日志信息包括但不限于终端与AP间的无线信号交互日志，终端登录AP的认证日志，终端的漫游日志。

(2)在信息交互日志中，存在描述终端与AP进行无线信号交互的日志，如果AP和终端能够进行信号交互，这意味他们在空间上的距离是小的。于是，在一小段时间内，如果终端与多个AP进行了无线信号交互，那么这些AP之间的距离也一定是小的。此时，为这些距离小的AP生成相邻依据记录。相邻依据记录包括各个日志产生的时间，包含AP的唯一标识码，各AP与终端交互的信号强度。

(3终端登录AP的认证日志，表示终端通过该AP完成了用户登录从而获得上网权限的事件。一般情况下，在一段时间内，终端只能和一个AP生成认证信息，且由认证AP负责提供网络服务。当无线日志中出现认证日志时，为该AP生成登录依据记录。登录依据用于统计AP的负载情况，记录包含日志产生的时间，AP的唯一标识码。

(4)终端的漫游日志，表示终端由于位置发生改变，或者认证AP负载过大等原因，从而由其他AP提供网络服务的情况。漫游日志是认证日志的补充，旨在更精确的确定终端由哪一个AP提供网络服务。当无线日志中出现漫游日志时，为无线日志中所涉及的AP生成漫游依据记录。漫游依据包含日志产生时间，涉及AP的唯一标识码。

(5)考虑到不同无线日志系统所能够生成的无线日志信息不同，对于上述没有提到的日志类型，如果该日志信息也能够生成某种依据，也可以将该类信息当成有效信息处理。

上述所提及的所有依据记录为生成AP拓扑图所需要的信息。

对于拓扑图的点集，即所有生效的AP，由于AP可能会发生损坏，失灵，撤销等情况，所以拓扑图的点集不能简单的通过边集来推断，这要求该模块还需要记录活跃的AP。即在处理无线日志的过程中，建立AP的活跃状态表。它的更新方式为，凡是处理过程中出现了AP的唯一标识，即认为该AP处于活跃状态，并更新最后活跃时间。由此，拓扑图的点集可以通过AP活跃表来确定。

AP拓扑图生成模块使用无线日志分析模块所得到得依据记录进行AP拓扑图的生成。模块通过以下方式判断AP间是否存在相邻关系。

(1)对于相邻依据记录，当日志间的生成时间小于5秒或者其他时间间隔时，认为这些AP间可能存在相邻关系。

(2)对于登录依据记录，当相邻依据记录的日志时间与登录依据记录的时间间隔小于5秒或者其他时间间隔时，认为这些AP与登录AP可能存在相邻关系。

(3)对于漫游依据记录，认为所涉及的AP可能存在相邻关系。

(4)每当判断AP间可能存在相邻关系时，生成一条新的记录，记录至少包含相邻关系发生的时间，相邻关系所涉及AP的唯一标识码，以及判断相邻关系所利用的依据。

之所以系统不能直接根据上述依据判断是否存在相邻关系的原因在于，无线日志信息可能存在偶然性和不准确性，如在5秒的时间间隔下，终端的位置是可能发生了很大变化的，如从楼顶丢下终端或者终端在汽车上时等。显然在这些情况下，依据所涉及的AP不满足相邻关系。于是，模块需要利用一些规则来排除一些偶然发生的相邻关系。最基本的规则是关于阈值的规则，即相邻关系次数至少应大于某一常数，才能认为它们是相邻的。另外，系统还包含其他的规则：

(1)在阈值的基础上加入时间限制，如最近两个星期内发生的相邻关系次数。

(2)在阈值的基础上加入信号强度限制，当相邻依据记录的AP信号强度满足某种数量关系时，认为该次相邻关系有效。如AP的信号强度之和小于80，或者信号强度的平方之和小于2000。(信号强度的单位为(-dbm),因而在数值上越小，代表信号强度越强，信号强度越强，代表它们距离越小)

(3)基于已知地理信息的限制，当AP间的地理位置信息在直观上存在区别时，认为该次相邻关系无效。该规则存在一定的主观性，地理位置信息能够一定程度的表明AP之间在现实中的距离。当AP间现实中的距离不可能使得它们满足相邻关系时，或者为了管理上的方便认定AP间不存在相邻关系时，例如AP分布在不同的楼栋或者区域中时，认为这样的相邻关系是无效的。

在完成边集的生成后，还需要生成拓扑图的点集。这里使用AP活跃表中包含的所有AP来生成拓扑图的点集。同时，根据AP的最后活跃时间将AP分成多类，用于区分可能存在问题的AP。此时在完成点集的确定后，即可完成AP拓扑图的生成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。