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CN107529185B - 一种基于无线检测的cpe调优方法 - Google Patents

一种基于无线检测的cpe调优方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线网络通信领域，主要涉及无线协议的封装和数据交互，是一种基于无线检测的CPE调优方法。该方法包括：基站AP通过WLAN网络与客户终端设备CPE相接入，构成AP/CPE端系统架构；客户端设备CPE通过网线与PC直连来上报捕包数据到PC，保存数据文件用于分析。本发明方法通过无线驱动来采集无线数据，借助NETLINK将采集到的数据发送到用户态，并通过网络通信集中在一起，不再需要定位人员借助第三方工具去测量性能，有效提高系统的可维护性；当需具体排查原因时，本发明系统支持一键收集无线数据帧到远程服务器，方便远端研发人员更好的对问题进行定位，提高CPE铺设的工程效率，减少了企业的后期维护成本。

Description

一种基于无线检测的CPE调优方法
技术领域
本发明涉及无线网络通信领域，主要涉及无线协议的封装和数据交互，是一种基于无线检测的CPE调优方法。
背景技术
CPE在通信系统中为客户终端设备。近年来，随着手机、电脑等移动终端的普及，人们对于畅玩网络的需求变得越来越高，特别对于在城郊、农村的这些潜在的市场下更是如此。由于交通不便，布线困难，运营商需要减少在这些环境下进行有线网络铺设的成本，因此广泛采用基站加CPE的铺设方法。如此，不仅可以增加无线信号的覆盖范围，而且减少了运营商的操作成本。但由于CPE的安装位置的特殊性，导致了在安装时因为远距离视线不良导致了天线方向调整不佳，从而没有达到最优的性能而影响到了后期的用户使用。同时，当线路出现问题时，具体排查原因麻烦，大大增加了排查具体原因的工作量。
发明内容
为了解决现有技术的不足，提高系统的可维护性，本发明提供一种基于无线检测的CPE 调优方法，根据该方法安装系统之后，工程人员能够一键检测客户终端设备CPE与基站AP 之间的性能指标，方便施工人员进行方向调整，提高CPE铺设的工程效率。
本发明的技术方案是：一种基于无线检测的CPE调优方法，通过无线驱动来采集无线数据信息，借助NETLINK将采集到的数据发送到用户态，并通过网络通信集中在一起；该方法包括：
基站AP通过WLAN网络与客户终端设备CPE相接入，构成AP/CPE端系统架构；
AP/CPE端系统架构包括三部分，其分别为用户态进程airoclient，airokernel内核模块和无线驱动wireless driver；
无线驱动wireless driver负责提供无线寄存器信息；airokernel内核模块负责管理用户态进程airoclient的NETLINK通信SOCKET，并提供中间接口给无线驱动wirelessdriver进行无线事件和无线报文上报；
基站AP内运行airoclient进程，该进程通过WLAN网络与客户终端设备CPE内的airoclient进程相互通信，客户终端设备CPE收到基站的数据之后，一方面将数据以曲线图的形式显示在WEB页面上，另一方面将数据发送给PC端的airoserver进程，PC端收到数据之后，将其保存为文件，供施工人员通过特定软件进行报文的分析与问题定位；
客户终端设备CPE内运行的airoclient进程通过指定不同的运行参数，使得airoclient扮演三个不同的角色：无线报文上报者、无线性能数据采集端和无线性能数据服务端；
当airoclient扮演无线报文上报者角色时，其组成各对象分别是：netlinksocket和wireless pkt reporter；
netlink socket是NETLINK通信对象，负责与内核通信；
wireless pkt reporter是无线报文数据上报对象；当airoclient进行无线报文上报时，由 wireless pkt reporter上报对象，连接airoserver，从pkt queue队列中取走netlinkw存储的无线报文，报告给airoserver；
当airoclient扮演无线数据采集端角色时，其组成各对象分别是：wirelessevent report service和p2p test speed service；
wireless event report service是无线事件报告服务对象；当airoclient实现无线性能数据服务功能时，由本对象从wireless event data数据区读取无线的性能数据，通过TCP连接上报给采集端；
p2p test speed service是点对点测速服务单元；根据P2P测速客户端的协商参数，发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；
当airoclient扮演无线性能数据服务端角色时，其组成各对象分别是：serverevent receiver、 p2p test speed client和CPE UI Displayer；
server event receiver是接收服务器上报的无线事件对象；当airoclient实现无线性能数据采集服务时，由本对象连接对端，获取对端的NETLINK无线性能事件数据；
p2p test speed client是点对点测速服务客户端；从命令行中获取参数，发送给点对点测速服务单元，完成参数协商，再发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；
CPE UI Displayer是CPE界面显示对象，负责将无线报告的数据和测速数据显示到界面，在界面上面通过条形图的方式显示出来；
进行无线捕包流程时：
CPE内airoclient扮演无线报文上报者角色，与airoserver建立连接，建立将无线数据报文发送给airoserver的通道；
airoclient通过NETLINK与Linux kernel注册连接；
无线驱动wireless driver将接收到的的无线数据报文发送给airoclient；
Airoclient将从wireless driver接收的无线数据报文发送至airoserver，airoserver将得到的无线报文转换为TCPDUMP格式的文件；
进行基站AP到CPE单条流下行吞吐率计算时：
在基站AP端运行airoclient，扮演无线性能数据服务端，创建SOCKET，初始化内核NETLINK的通信连接，进入侦听服务状态；
在CPE端运行airoclient，扮演无线性能数据采集端角色，初始化P2P测速参数协商为下行测速、初始化内核NETLINK的通信连接；
CPE中的airoclient根据并发流数，与AP建立一条测速会话，并进入循环测试状态；
基站AP内判断测速的socket写缓冲区可写，产生随机数据，并将数据发送至CPE；同时，基站AP定时通过wireless driver获取无线性能数据，默认定时时间为1秒；
基站AP将定时驱动获取的无线性能数据发送至CPE；
CPE根据上报的无线性能数据进行运算，并将结果显示在CPE的UI界面上；
显示在CPE的UI界面上内容包括：下行速率，AP端的RSSI和TX速率，本端的RSSI 和TX物理速率，当测试时间到的时候，将显示平均速率。
PC内运行的airoserver进程在逻辑上由两大对象组成，分别是tcpdump dataserver对象和 socket manager对象；tcpdump data server对象负责转换airoclient上报的数据结构，保存成 tcodump文件；socket manager对象负责创建服务器SOCKET，进入侦听状态，等待airoclient 的TCP连接。当接到TCP连接时，生成一个socket，记录表总表socktable[]中，其中下标指向所生成的socket。
socket manager对象负责进行SOCKET总表各SOCKET可读可写事件消息的select探测，当任一个SOCKET可读事件发生时，调用SOCKET接收处理例程完成数据的接收；当任一个SOCKET可写事件发生时，调用SOCKET发送例程进行数据的发送。
本发明的有益效果是，一种基于无线检测的CPE调优方法，可通过无线驱动采集无线数据，借助NETLINK将采集到的数据发送到用户态，并通过网络通信，集中在一起，不再需要定位人员借助第三方工具去测量性能，有效提高系统的可维护性，根据本发明方法安装系统后，工程人员可一键检测CPE与AP之间的性能指标，并将检测到的数据实时显示到CPE的管理页面上，方便施工人员快速进行方向调整；进一步地，当需要具体排查原因时，本发明系统支持一键收集无线数据帧到远程服务器，方便远端研发人员更好的对问题进行定位，提高CPE铺设的工程效率，减少了企业的后期维护成本。
附图说明
图1是本申请方法实现的物理架构示意图。
图2是本申请方法中AP/CPE端系统架构图。
图3是本申请中PC中运行的进程airoserver逻辑架构图。
图4是本申请中AP和CPE中运行的进程airoclient逻辑架构图。
图5是本申请中实现无线捕包流程图。
图6是本申请中实现AP到CPE单条流下行吞吐率计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种基于无线检测的CPE调优方法，通过无线驱动来采集无线数据，借助NETLINK将采集到的数据发送到用户态，并通过网络通信集中在一起；
如图1和图2所示，基站AP通过WLAN网络与客户终端设备CPE相接入，构成AP/CPE端系统架构；AP/CPE端系统架构包括三部分，其分别为用户态进程airoclient，airokernel内核模块和无线驱动wireless driver；无线驱动wireless driver负责提供无线寄存器信息； airokernel内核模块负责管理用户态进程airoclient的NETLINK通信SOCKET，并提供中间接口给无线驱动wireless driver进行无线事件和无线报文上报；
基站AP内运行airoclient进程，该进程通过WLAN网络与客户终端设备CPE内的airoclient进程相互通信，客户终端设备CPE收到基站的数据之后，一方面将数据以曲线图的形式显示在WEB页面上，另一方面将数据发送给PC端的airoserver进程，PC端收到数据之后，将其保存为文件。
如图3所示，PC内运行的airoserver进程在逻辑上由两大对象组成，分别是tcpdump data server对象和socket manager对象；tcpdump data server对象负责转换airoclient上报的数据结构，保存成tcodump文件；socket manager对象负责创建服务器SOCKET，进入侦听状态，等待airoclient的TCP连接。当接到TCP连接时，生成一个socket，记录表总表socktable[] 中，其中下标指向所生成的socket。
socket manager对象负责进行SOCKET总表各SOCKET可读可写事件消息的select探测，当任一个SOCKET可读事件发生时，调用SOCKET接收处理例程完成数据的接收；当任一个SOCKET可写事件发生时，调用SOCKET发送例程进行数据的发送。
如图4所示，客户终端设备CPE内运行的airoclient进程通过指定不同的运行参数，使得 airoclient扮演三个不同的角色：无线报文上报者角色、无线性能数据采集端和无线性能数据服务端；
当airoclient扮演无线报文上报者角色时，其组成各对象分别是：
(1)netlink socket：NETLINK通信对象，负责与内核通信；保存无线帧到pktqueue 报文队列，保存无线性能事件数据到wireless event data数据区中；netlinksocket是一个公共对象；
(2)wireless pkt reporter：无线报文数据上报对象；当airoclient进行无线报文上报时，由本无线报文数据上报对象，连接airoserver，从pkt queue队列中取走netlinkw存储的无线报文，报告给airoserver；
当airoclient扮演无线数据采集端角色时，其组成各对象分别是：
(1)wireless event report service:无线事件报告服务对象；当airoclient实现无线性能数据服务功能时，由本对象从wireless event data数据区读取无线的性能数据，通过TCP连接上报给采集端；
(2)p2p test speed service:点对点测速服务单元；根据P2P测速客户端的协商参数，发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；
当airoclient扮演无线性能数据服务端角色时，其组成各对象分别是：
(1)server event receiver:接收服务器上报的无线事件对象；当airoclient实现无线性能数据采集服务时，由本对象连接对端，获取对端的NETLINK无线性能事件数据；
(2)p2p test speed client:点对点测速服务客户端；从命令行中获取参数，发送给点对点测速服务单元，完成参数协商，再发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；
(3)CPE UI Displayer：CPE界面显示对象，负责将无线报告的数据和测速数据显示到界面，在界面上面通过条形图的方式显示出来。
如图5所示，进行无线捕包流程时：
CPE内airoclient扮演无线报文上报者角色，与airoserver建立连接，建立将无线数据报文发送给airoserver的通道；
airoclient通过NETLINK与Linux kernel注册连接；
无线驱动wireless driver将接收到的的无线数据报文发送给airoclient；
Airoclient将从wireless driver接收的无线数据报文发送至airoserver，airoserver将得到的无线报文转换为TCPDUMP格式的文件，以方便在相关报文查看工具中进行相关报文的分析。
如图6所示，进行基站AP到CPE单条流下行吞吐率计算时：
在基站AP端运行airoclient，扮演无线性能数据服务端，创建SOCKET，初始化内核NETLINK的通信连接，进入侦听服务状态；
在CPE端运行airoclient，扮演无线性能数据采集端角色，初始化P2P测速参数协商为下行测速、初始化内核NETLINK的通信连接；
CPE中的airoclient根据并发流数，与AP建立一条测速会话，并进入循环测试状态；
基站AP内判断测速的socket写缓冲区可写，产生随机数据，并将数据发送至CPE；同时，基站AP定时通过wireless driver获取无线性能数据，默认定时时间为1秒；
基站AP将定时驱动获取的无线性能数据发送至CPE；
CPE根据上报的无线性能数据进行运算，并将结果显示在CPE的UI界面上，以方便工程人员的操作；
显示在CPE的UI界面上内容包括：下行速率，AP端的RSSI和TX速率，本端的RSSI 和TX物理速率，当测试时间到的时候，将显示平均速率。
以上仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不局限于上述实施例。凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来讲，在不脱离本申请的原理前提下的若干改进和润饰，都应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于无线检测的CPE调优方法，其特征在于，该方法包括：基站AP通过WLAN网络与客户终端设备CPE相接入，构成AP/CPE端系统架构；AP/CPE端系统架构包括三部分，其分别为用户态进程airoclient，airokernel内核模块和无线驱动wireless driver；无线驱动wireless driver负责提供无线寄存器信息；airokernel内核模块负责管理用户态进程airoclient的NETLINK通信SOCKET，并提供中间接口给无线驱动wireless driver进行无线事件和无线报文上报；基站AP内运行airoclient进程，该进程通过WLAN网络与客户终端设备CPE内的airoclient进程相互通信，客户终端设备CPE收到基站的数据之后，一方面将数据以曲线图的形式显示在WEB页面上，另一方面将数据发送给PC端的airoserver进程，PC端收到数据之后，将其保存为文件；客户终端设备CPE内运行的airoclient进程通过指定不同的运行参数，使得airoclient扮演三个不同的角色：无线报文上报者、无线性能数据采集端和无线性能数据服务端；当airoclient扮演无线报文上报者角色时，其组成各对象分别是：netlink socket和wireless pktreporter；netlink socket是NETLINK通信对象，负责与内核通信；wirelesspkt reporter是无线报文数据上报对象；当airoclient进行无线报文上报时，由wireless pkt reporter上报对象，连接airoserver，从pkt queue队列中取走netlinkw存储的无线报文，报告给airoserver；当airoclient扮演无线数据采集端角色时，其组成各对象分别是：wireless event report service和p2p testspeed service；wireless event report service是无线事件报告服务对象；当airoclient实现无线性能数据服务功能时，由本对象从wireless event data数据区读取无线的性能数据，通过TCP连接上报给采集端；p2p test speedservice是点对点测速服务单元；根据P2P测速客户端的协商参数，发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；当airoclient扮演无线性能数据服务端角色时，其组成各对象分别是：server eventreceiver、p2p test speed client和CPE UI Displayer；server eventreceiver是接收服务器上报的无线事件对象；当airoclient实现无线性能数据采集服务时，由本对象连接对端，获取对端的NETLINK无线性能事件数据；p2p test speed client是点对点测速服务客户端；从命令行中获取参数，发送给点对点测速服务单元，完成参数协商，再发送随机数据，或接收来自测速另一端的数据，共同配合完成无线链路的带宽测试；CPE UIDisplayer是CPE界面显示对象，负责将无线报告的数据和测速数据显示到界面，在界面上面通过条形图的方式显示出来。
2.根据权利要求1所述的基于无线检测的CPE调优方法，其特征在于，进行无线捕包流程时：CPE内airoclient扮演无线报文上报者角色，与airoserver建立连接，建立将无线数据报文发送给airoserver的通道；airoclient通过NETLINK与Linux kernel注册连接；无线驱动wireless driver将接收到的的无线数据报文发送给airoclient；airoclient将从wireless driver接收的无线数据报文发送至airoserver，airoserver将得到的无线报文转换为tcpdump格式的文件。
3.根据权利要求1所述的基于无线检测的CPE调优方法，其特征在于，进行基站AP到CPE单条流下行吞吐率计算时：在基站AP端运行airoclient，扮演无线性能数据服务端，创建SOCKET，初始化内核NETLINK的通信连接，进入侦听服务状态；在CPE端运行airoclient，扮演无线性能数据采集端角色，初始化P2P测速参数协商为下行测速、初始化内核NETLINK的通信连接；CPE中的airoclient根据并发流数，与AP建立一条测速会话，并进入循环测试状态；基站AP内判断测速的socket写缓冲区可写，产生随机数据，并将数据发送至CPE；同时，基站AP定时通过wireless driver获取无线性能数据，默认定时时间为1秒；基站AP将定时驱动获取的无线性能数据发送至CPE；CPE根据上报的无线性能数据进行运算，并将结果显示在CPE的UI界面上；显示在CPE的UI界面上内容包括：下行速率，AP端的RSSI和TX速率，本端的RSSI和TX物理速率，当测试时间到的时候，将显示平均速率。
4.根据权利要求1所述的基于无线检测的CPE调优方法，其特征在于，PC内运行的airoserver进程在逻辑上由两大对象组成，分别是tcpdump dataserver对象和socketmanager对象；tcpdump data server对象负责转换airoclient上报的数据结构，保存成tcodump文件；socket manager对象负责创建服务器SOCKET，进入侦听状态，等待airoclient的TCP连接。
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