一种基于实验室的Wi-Fi场景还原方法及系统与流程

一种基于实验室的wi-fi场景还原方法及系统
技术领域
1.本发明涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种基于实验室的wi-fi场景还原方法及系统。


背景技术：

2.随着无线网络技术的发展，人们的生活已经与wi-fi深深的绑定在一起。针对大家深度的使用需求，物联网，人工智能，智能家居，大数据，边缘计算等行业如雨后春笋般逐渐形成规模，并以万物互联的命题在往前推进。于是就催生了大批需要联网的设备。wi-fi由于出色得到传输能力及便捷的部署方式，快速的占领了市场的首位。随之而来的，互联网复杂度也被加强到极高位置，wi-fi设备或利用wi-fi设备的app的完备测试变得尤为重要。目前各大厂商在实验室阶段的测试，只能搭建成有一个或几个ap设备组成的简单且纯净的实验室环境，很难发现并暴露出在相对复杂的互联网中问题。
3.而且，在完备测试中抓取到的场景数据未经过处理进行回放至屏蔽室，会发现每次结果都不一致，不能有效达到场景还原。通常复杂网络状态下设备或app的测试都会在产品量产前的整体测试阶段乃至放到发布后从客服问题中查看并解决。此种方式会出现两种弊端，一是需要消耗过多的人力资源，测试时间，开发成本耗较大；二是客户在使用过程中时有出现问题，会不经意间与竞品相比较，可能会降低的客户满意度和品牌信誉度。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，以克服上述技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
6.一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，包括以下步骤：
7.步骤s1：通过若干ap设备建立待采集的真实wi-fi场景环境；所述ap设备设置有若干提供信令的工作信道；
8.步骤s2：通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，获取信令数据集并保存；且所述数据采集单元将所述信令数据集内的信令发送至仿真还原处理单元；
9.步骤s3：所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤；
10.并将过滤后的信令传输至屏蔽室；且所述屏蔽室内设有依次通信连接的数据发送单元、信号强度管理单元以及天线单元；
11.步骤s4：通过所述数据发送单元根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理至不同的信号强度分类池中；
12.且各所述信号强度分类池配置有信令发送设备；
13.所述信令发送设备将所述信号强度分类池中的信令发送至信号强度管理单元；
14.步骤s5：所述信号强度管理单元根据信令的帧信息，将所述信号强度分类池中的信令通过设置的各自独有的通信通道进行传输；所述信令的帧信息包括时间戳、帧类型以及数据长度；
15.对各所述通信通道内的信令进行信号强度调节至预设强度；并发送至与所述通信通道连接的天线单元；
16.步骤s6：所述天线单元将进行信号强度调节后的信令，按接收所述通信通道信令的时序，发送至所述屏蔽室内，获取wi-fi场景还原的无线网络环境。
17.进一步的，步骤s2中所述通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，具体为
18.利用抓包工具对建立待采集的真实wi-fi场景环境的ap设备进行指定工作信道扫描，获取ieee802.11协议层信令；
19.所述抓包工具可对ieee802.11协议规定范围内的所有指定工作信道进行采集，且每次仅支持一条工作信道；
20.所述抓包工具包括且不限于wireshark，fiddle，sniffer。
21.进一步的，步骤s3中所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤，具体为
22.步骤s3.1：读取所述数据采集单元获取的信令数据集；
23.所述信令数据集为ieee802.11协议规定范围内采集的类型数据；所述类型数据包括且不限于wi-fi网络参数、信号强度、数据包尺寸、数据延迟时间以及数据包；
24.步骤s3.2：对ieee802.11协议mac层的信令帧做筛除，提取信令的数据帧，控制帧以及管理帧；
25.且所述数据帧包括数据包的速率、信号强度以及发射功率；
26.所述筛除的信令帧包括beacon帧，probe request帧，probe response帧，authentication帧以及disassociation帧；
27.步骤s3.3：根据所述信令的数据帧，控制帧以及管理帧，获取待仿真的信令数据；
28.所述待仿真的信令数据包括信令中的ap设备的识别关键字与信令的长度、时间戳以及信号强度；
29.步骤s3.4：将所述待仿真的信令数据发送至数据发送单元。
30.进一步的，步骤s4中所述根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理，
31.所述分组的方式为将信号强度值按降序排序，并根据设定强度信号划分阈值，将不同信号强度的信令按照强、中、弱以及极弱进行划分；
32.所述信号强度的计算公式为
33.signal strength(dbm)＝10log10(pout/pin)+gtx+grx-pl
34.式中：singnal strength表示信号强度；pout表示信号发射功率；pin表示信号的接收功率；gtx表示发送天线的增益；grx表示接收天线的增益；pl表示信号传递的路径损耗。
35.一种基于实验室的wi-fi场景还原系统，包括若干ap设备、数据采集单元、仿真还原处理单元以及屏蔽室；且所述屏蔽室设有数据发送单元、信令强度管理单元以及若干天线单元；
36.所述ap设备用于在预设位置建立wi-fi网络场景环境；
37.所述数据采集单元用于对周围的wi-fi网络场景环境进行扫描，采集所述ap设备指定工作信道信令，并传输至所述仿真还原处理单元；
38.所述仿真还原处理单元分别与数据采集单元、数据发送单元通信；
39.且所述仿真还原处理单元用于对数据采集单元采集的信令进行过滤，并将过滤后的信令传输至所述数据发送单元；
40.所述数据发送单元用于将不同信号强度的信令分组整理到不同的信号强度分类池中，并通过信令发送设备将分组整理后的信令发送至信号强度管理单元；
41.所述信令强度管理单元用于提供信令信号强度调节的若干通信通道，且所述信令强度管理单元通过所述通信通道连接至天线单元；
42.所述天线单元用于将经过信号强度调节的信令发至屏蔽室内。
43.进一步的，所述数据发送单元包括一个或多个可发送wi-fi通信信令数据的电子设备；
44.所述电子设备包括通信天线、处理器以及存储器；且所述存储器内储存有用于被处理器执行的编程程序。
45.进一步的，所述信号强度管理单元包括设有若干通信通道的衰减器；
46.且每任意相邻两个所述通信通道与一个信号强度分类池相匹配，且与所述任意信号强度分类池相匹配的通信通道内，进行信令信号强度的调节相同。
47.有益效果：本发明提供了一种基于实验室的wi-fi场景还原方法及系统，通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，通过仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤；通过数据发送单元根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理，利用信号强度管理单元的通信通道获取模拟不同的信号强度的信令，并针对提取出wi-fi场景的信令的时间戳、帧类型以及数据长度，并通过天线单元将不同的信号强度的信令发送至所述屏蔽室内，获取无线网络环境；使所述屏蔽室内的无线网络环境与采集的真实wi-fi场景环境精确有效的进行还原，最终达到在实验室环境中高度还原复杂环境。从而达到可以对wi-fi设备或游戏app在实验室中不同网络环境下进行测试，有效提高设备的wi-fi相关测试效率，缩短测试时间，降低经费，使得测试结果更精准。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明一种基于实验室的wi-fi场景还原方法的流程框图；
50.图2为本发明一种基于实验室的wi-fi场景还原系统的示意图；
51.图3为本发明实施例中的屏蔽室示意图。
具体实施方式
52.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.本实施例提供了一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，如图1所示，包括以下步
骤：
54.步骤s1：通过若干ap设备建立待采集的真实wi-fi场景环境；所述待采集的真实wi-fi场景环境，例如：现实场景为120
㎡
的三居室，在客厅中正在使用的wi-fi所覆盖的范围；所述ap设备设置有若干提供信令的工作信道；
55.步骤s2：通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，获取信令数据集并保存；且所述数据采集单元将所述信令数据集内的信令发送至仿真还原处理单元；且wi-fi的工作信道可在路由器管理页面进行设置，每个路由器因型号不同，通道数量与命名也不尽相同；
56.步骤s3：所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤；
57.并将过滤后的信令传输至屏蔽室；且所述屏蔽室内设有依次通信连接的数据发送单元、信号强度管理单元以及天线单元；
58.步骤s4：通过所述数据发送单元根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理至不同的信号强度分类池中；
59.且各所述信号强度分类池配置有信令发送设备；
60.所述信令发送设备将所述信号强度分类池中的信令发送至信号强度管理单元；
61.步骤s5：所述信号强度管理单元根据信令的帧信息，将所述信号强度分类池中的信令通过设置的各自独有的通信通道进行传输；所述信令的帧信息包括时间戳、帧类型以及数据长度；
62.对各所述通信通道内的信令进行信号强度调节至预设强度；并发送至与所述通信通道连接的天线单元；
63.步骤s6：所述天线单元将进行信号强度调节后的信令，按接收所述通信通道信令的时序，发送至实验室内的所述屏蔽室内，获取wi-fi场景还原的无线网络环境。
64.通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，通过仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤；通过数据发送单元根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理，利用信号强度管理单元的通信通道获取模拟不同的信号强度的信令，并针对提取出wi-fi场景的信令的时间戳、帧类型以及数据长度，并通过天线单元将不同的信号强度的信令发送至所述屏蔽室内，获取无线网络环境；使所述屏蔽室内的无线网络环境与采集的真实wi-fi场景环境精确有效的进行还原，最终达到在实验室环境中高度还原复杂环境。从而达到可以对wi-fi设备或游戏app在实验室中不同网络环境下进行测试，有效提高设备的wi-fi相关测试效率，缩短测试时间，降低经费，使得测试结果更精准。所述在不同网络环境下测试的具体为：
65.极端网络环境：即会在wi-fi网络信号非常弱的环境，对处于wi-fi覆盖的范围的边界处的设备与wi-fi之间的工作信道的信令进行采集，并在实验室的屏蔽室中还原后，即可测试设备在极端网络环境下的各指标。
66.拥挤网络环境：即会在wi-fi网络中，加入若干使用该网络的用网设备，对wi-fi与各用网设备之间工作信道的信令进行采集，并在实验室的屏蔽室中还原后，即可测试设备在拥挤网络环境下的各指标。
67.丢包严重环境：即会使设备在障碍物间进行移动，并在移动过程中进行数据传输，会导致大量的数据包丢失，此时对wi-fi与障碍物之间的工作信道进行信令采集，并在实验室的屏蔽室中还原，即可测试设备在丢包严重环境中的表现能力。使用从wi-fi的真实环境
中采集到的典型场景数据，在实验室中屏蔽室进行还原，从而达到真实场景在实验室中高度还原的目的，将不可控的现网测试，迁移到可控的实验室环境中进行。
68.在具体实施例中，步骤s2中所述通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，具体为
69.利用抓包工具对建立待采集的真实wi-fi场景环境的ap设备进行指定工作信道扫描，获取ieee802.11协议层信令；
70.所述抓包工具可对ieee802.11协议规定范围内的所有指定工作信道进行采集，且每次仅支持一条工作信道；
71.所述抓包工具包括且不限于wireshark，fiddle，sniffer。
72.在具体实施例中，步骤s3中所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤，具体为
73.步骤s3.1：读取所述数据采集单元获取的信令数据集；
74.所述信令数据集为ieee802.11协议规定范围内采集的类型数据；所述类型数据包括且不限于wi-fi网络参数、信号强度、数据包尺寸、数据延迟时间以及数据包；
75.步骤s3.2：对ieee802.11协议mac层的信令帧做筛除，提取信令的数据帧，控制帧以及管理帧；
76.且所述数据帧包括数据包的速率、信号强度以及发射功率；
77.所述筛除的信令帧包括beacon帧，probe request帧，probe response帧，authentication帧以及disassociation帧；
78.步骤s3.3：根据所述信令的数据帧，控制帧以及管理帧，获取待仿真的信令数据；
79.所述待仿真的信令数据包括信令中的ap设备的识别关键字与信令的长度、时间戳以及信号强度；
80.步骤s3.4：将所述待仿真的信令数据发送至数据发送单元。其中，所述仿真还原处理单元为能够将数据采集单元采集的信令数据，分析出包括且不限于发送时间戳，数据包尺寸，数据延迟时间，信号强度等属性的工具或软件。
81.在具体实施例中，步骤s4中所述根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理，所述分组的方式为将信号强度值按降序排序，并根据设定强度信号划分四个阈值范围，将不同信号强度的信令按照四个阈值范围获得强、中、弱以及极弱四类不同的信号强度的信令组；
82.因现网环境中各ap设备(wi-fi或路由器)的位置和天线射频能力不同的原因，按照信令的数据帧中取得的数据包速率与信号强度数值将信令进行分类整理，且在信令的radiotap header字段可以查看到数据包的速率，信号强度，发射功率等信息；
83.所述信号强度的计算公式为
84.signal strength(dbm)＝10log10(pout/pin)+gtx+grx-pl
85.式中：singnal strength表示信号强度；pout表示信号发射功率；pin表示信号的接收功率；gtx表示发送天线的增益；grx表示接收天线的增益；pl表示信号传递的路径损耗。
86.一种基于实验室的wi-fi场景还原系统，如图2所示，包括若干ap设备、数据采集单元、仿真还原处理单元以及屏蔽室；且所述屏蔽室设有数据发送单元、信令强度管理单元以
及若干天线单元；
87.所述ap设备用于在预设位置建立wi-fi网络场景环境；
88.所述数据采集单元用于对周围的wi-fi网络场景环境进行扫描，采集所述ap设备指定工作信道信令，并传输至所述仿真还原处理单元；
89.所述仿真还原处理单元分别与数据采集单元、数据发送单元通信；
90.且所述仿真还原处理单元用于对数据采集单元采集的信令进行过滤，并将过滤后的信令传输至所述数据发送单元；
91.所述数据发送单元用于将不同信号强度的信令分组整理到不同的信号强度分类池中，并通过信令发送设备将分组整理后的信令发送至信号强度管理单元；
92.当所述数据发送单元将且不同信号强度的信令分组整理到不同的信号强度分类池中时，则每个信号强度池接收传输的信令后，会向所述数据发送单元反馈已接收信号，则所述数据发送单元接收到反馈信号后，会为所述信号强度池匹配一个信令发送设备，用于将信令发送至信号强度管理单元；所述信令发送设备可以是任意能发送wi-fi通信数据的电子设备，用于将收集并处理好的信令集按照序列集的方式发送。如图3所示，屏蔽室中常规会放置于衰减器管数量一半的信令发送设备，根据分类后信令中信号强度池的数量，根据当次还原场景时分类出的信号强度池的数量，自动申请相同数量的信令发送设备参与本次场景还原处理，每个信令发送设备需与衰减器的两个通道用馈线进行连接。
93.所述信令强度管理单元用于提供信令信号强度调节的若干通信通道，且所述信令强度管理单元通过所述通信通道连接至天线单元；
94.所述天线单元用于用来将信号强度管理单元的通道内传递来的信令按时序发送到屏蔽室内，最终达到在屏蔽室内还原复杂环境的目的。所述天线单元可以是任意具有发射或接收电磁波的部件，用于将调节信号强度后的信令发射到屏蔽室内达到复杂场景还原的效果，天线单元的数目应该与衰减器的通道相一致，每个通道需要用馈线连接一个天线。
95.屏蔽室，业内也称之为暗室，屏蔽房，用于wi-fi环境与外界信号隔离，防止还原后的wi-fi环境受随机未知信号影响。由于屏蔽室内的空间足够大，能放置衰减器和所有发送设备。
96.在具体实施例中，所述数据发送单元包括一个或多个可发送wi-fi通信信令数据的电子设备；
97.所述电子设备包括通信天线、处理器以及存储器；且所述存储器内储存有用于被处理器执行的编程程序。
98.在具体实施例中，所述信号强度管理单元包括设有若干通信通道的衰减器或具有调节wi-fi信号强度能力的设备；
99.且每任意相邻两个所述通信通道与一个信号强度分类池相匹配，且与所述任意信号强度分类池相匹配的通信通道内，进行信令信号强度的调节相同。分组整理的不同信号强度和速率的信令数据，且在实验室中增加了信号强度管理单元来完成场景真实还原，但采用的作为信号强度管理单元的衰减器设备控制衰减接口响应时间为秒级，远远不能满足回放信道中的信令序列的需求，因此设计了信号强度管理单元由一个具有32个通道的衰减器来进行工作，每两个通道与现网环境中的其中一个信号强度分类池进行匹配，该信号强度区间内的所有信令会通过一个数据发送单元经过与该信号强度分类池匹配的衰减器通
道进行发送，本方法最多支持16组不同信号强度区间信令发送。
100.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：通过若干ap设备建立待采集的真实wi-fi场景环境；所述ap设备设置有若干提供信令的工作信道；步骤s2：通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，获取信令数据集并保存；且所述数据采集单元将所述信令数据集内的信令发送至仿真还原处理单元；步骤s3：所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤；并将过滤后的信令传输至屏蔽室；且所述屏蔽室内设有依次通信连接的数据发送单元、信号强度管理单元以及天线单元；步骤s4：通过所述数据发送单元根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理至不同的信号强度分类池中；且各所述信号强度分类池配置有信令发送设备；所述信令发送设备将所述信号强度分类池中的信令发送至信号强度管理单元；步骤s5：所述信号强度管理单元根据信令的帧信息，将所述信号强度分类池中的信令通过设置的各自独有的通信通道进行传输；所述信令的帧信息包括时间戳、帧类型以及数据长度；对各所述通信通道内的信令进行信号强度调节至预设强度；并发送至与所述通信通道连接的天线单元；步骤s6：所述天线单元将进行信号强度调节后的信令，按接收所述通信通道信令的时序，发送至所述屏蔽室内，获取wi-fi场景还原的无线网络环境。2.根据权利要求1所述的一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，其特征在于，步骤s2中所述通过数据采集单元采集指定工作信道的信令，具体为利用抓包工具对建立待采集的真实wi-fi场景环境的ap设备进行指定工作信道扫描，获取ieee802.11协议层信令；所述抓包工具可对ieee802.11协议规定范围内的所有指定工作信道进行采集，且每次仅支持一条工作信道；所述抓包工具包括且不限于wireshark，fiddle，sniffer。3.根据权利要求1所述的一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，其特征在于，步骤s3中所述仿真还原处理单元对采集到的所述信令进行过滤，具体为步骤s3.1：读取所述数据采集单元获取的信令数据集；所述信令数据集为ieee802.11协议规定范围内采集的类型数据；所述类型数据包括且不限于wi-fi网络参数、信号强度、数据包尺寸、数据延迟时间以及数据包；步骤s3.2：对ieee802.11协议mac层的信令帧做筛除，提取信令的数据帧，控制帧以及管理帧；且所述数据帧包括数据包的速率、信号强度以及发射功率；所述筛除的信令帧包括beacon帧，proberequest帧，proberesponse帧，authentication帧以及disassociation帧；步骤s3.3：根据所述信令的数据帧，控制帧以及管理帧，获取待仿真的信令数据；所述待仿真的信令数据包括信令中的ap设备的识别关键字与信令的长度、时间戳以及信号强度；步骤s3.4：将所述待仿真的信令数据发送至数据发送单元。
4.根据权利要求1所述的一种基于实验室的wi-fi场景还原方法，其特征在于，步骤s4中所述根据不同的信号强度，将过滤后信令的进行分组整理，所述分组的方式为将信号强度值按降序排序，并根据设定强度信号划分阈值，将不同信号强度的信令按照强、中、弱以及极弱进行划分；所述信号强度的计算公式为signalstrength(dbm)＝10log10(pout/pin)+gtx+grx-pl式中：singnalstrength表示信号强度；pout表示信号发射功率；pin表示信号的接收功率；gtx表示发送天线的增益；grx表示接收天线的增益；pl表示信号传递的路径损耗。5.基于权利要求1至4任意一项所述的基于实验室的wi-fi场景还原方法的系统，其特征在于，包括若干ap设备、数据采集单元、仿真还原处理单元以及屏蔽室；且所述屏蔽室设有数据发送单元、信令强度管理单元以及若干天线单元；所述ap设备用于在预设位置建立wi-fi网络场景环境；所述数据采集单元用于对周围的wi-fi网络场景环境进行扫描，采集所述ap设备指定工作信道信令，并传输至所述仿真还原处理单元；所述仿真还原处理单元分别与数据采集单元、数据发送单元通信；且所述仿真还原处理单元用于对数据采集单元采集的信令进行过滤，并将过滤后的信令传输至所述数据发送单元；所述数据发送单元用于将不同信号强度的信令分组整理到不同的信号强度分类池中，并通过信令发送设备将分组整理后的信令发送至信号强度管理单元；所述信令强度管理单元用于提供信令信号强度调节的若干通信通道，且所述信令强度管理单元通过所述通信通道连接至天线单元；所述天线单元用于将经过信号强度调节的信令发至屏蔽室内。6.根据权利要求5所述的一种基于实验室的wi-fi场景还原系统，其特征在于，所述数据发送单元包括一个或多个可发送wi-fi通信信令数据的电子设备；所述电子设备包括通信天线、处理器以及存储器；且所述存储器内储存有用于被处理器执行的编程程序。7.根据权利要求5所述的一种基于实验室的wi-fi场景还原系统，其特征在于，所述信号强度管理单元包括设有若干通信通道的衰减器；且每任意相邻两个所述通信通道与一个信号强度分类池相匹配，且与所述任意信号强度分类池相匹配的通信通道内，进行信令信号强度的调节相同。

技术总结
本发明公开了一种基于实验室的Wi-Fi场景还原方法及系统，包括通过若干AP设备建立待采集的真实Wi-Fi场景环境；数据采集单元采集工作信道的信令获取信令数据集；仿真还原处理单元对采集的信令进行过滤；并将过滤后的信令传输至设有数据发送单元、信号强度管理单元及天线单元的屏蔽室；数据发送单元根据信号强度，将过滤后的信令进行分组至信号强度分类池中；信号强度管理单元根据信令帧，将信号强度分类池中的信令通过通信通道传输；对通信通道内的信令进行信号强度调节至预设强度；天线单元将进行信号强度调节后的信令发送至屏蔽室内还原无线网络环境；本发明可以实现Wi-Fi场景的高度还原，有效提高设备的Wi-Fi相关测试效率，缩短测试时间，降低经费，测试结果更精准。测试结果更精准。测试结果更精准。


技术研发人员：袁劲虎 柏松 张民 廖志梁
受保护的技术使用者：易诚高科（大连）科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/28