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作者：北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 徐暢
杭州東信北郵信息技術(shù)有限公司 沈奇威
移動(dòng)通信網(wǎng)消息(MSCBSC)
Wi-Fi是當(dāng)今日常生活中使用十分廣泛的無(wú)線傳輸技術(shù)，隨處可見(jiàn)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)大大促進(jìn)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小是智能路由的一個(gè)缺點(diǎn)，但是在某些特定情景下，利用其覆蓋面積小的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足特殊的需求。例如需要監(jiān)控某個(gè)終端是否處于一定范圍內(nèi)時(shí)，我們可以通過(guò)監(jiān)控該終端是否處于某個(gè)Wi-Fi覆蓋區(qū)域內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文根據(jù)這一思路，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套旅游團(tuán)脫團(tuán)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)基于OpenWrt的智能路由器實(shí)現(xiàn)Wi-Fi探針，監(jiān)控路由器信號(hào)范圍內(nèi)的終端，并由基于Android系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的手機(jī)客戶(hù)端進(jìn)行分析比對(duì)，最終達(dá)到脫團(tuán)預(yù)警的目的。
Wi-Fi是一種短程無(wú)線傳輸技術(shù)，能夠在一定范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線電信號(hào)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度較高，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。另外它的傳輸有效距離也很長(zhǎng)，在開(kāi)放性區(qū)域通信距離可達(dá)305米，使用特殊的天線技術(shù)可以達(dá)到1000米左右，在封閉性區(qū)域通信距離為76米～122米，加入功率放大電路可以增加其傳輸距離。近年來(lái)，Wi-Fi技術(shù)在智能家居、工業(yè)控制、移動(dòng)手持設(shè)備等嵌入式環(huán)境中需求日益增多。
如今隨著智能終端設(shè)備的普及、智能路由器的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一系列結(jié)合智能終端和智能路由器的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著旅游業(yè)的迅速發(fā)展、旅游人數(shù)的增多，經(jīng)常有“游客脫團(tuán)”現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)游需要時(shí)刻關(guān)注旅行團(tuán)中人員數(shù)量，這對(duì)于導(dǎo)游來(lái)說(shuō)是種負(fù)擔(dān)。利用Wi-Fi的探測(cè)功能可以開(kāi)發(fā)一套脫團(tuán)預(yù)警系統(tǒng)，在旅游團(tuán)中，導(dǎo)游可根據(jù)該系統(tǒng)查看團(tuán)員是否脫團(tuán)。其優(yōu)勢(shì)在于搭建成本小、使用方便。但由于智能路由器是依據(jù)終端設(shè)備與人的映射來(lái)建立監(jiān)控，其準(zhǔn)確性可能會(huì)差于傳感器的檢測(cè)。
本文以基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)和基于OpenWrt的智能路由為例，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套監(jiān)控系統(tǒng)，其使用場(chǎng)景為前文所述的旅游團(tuán)導(dǎo)游監(jiān)控團(tuán)員是否脫團(tuán)。該套系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易用、簡(jiǎn)易部署的特點(diǎn)，十分符合上述使用場(chǎng)景。
系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要由3部分內(nèi)容構(gòu)成：搭載在Android系統(tǒng)上的脫團(tuán)預(yù)警APP客戶(hù)端、智能路由器上的編程、服務(wù)器端。圖1展示了3個(gè)組件的不同職能和相互之間的聯(lián)系。
圖1 系統(tǒng)示意圖
1.Android客戶(hù)端設(shè)計(jì) Android客戶(hù)端供團(tuán)隊(duì)中的導(dǎo)游或領(lǐng)隊(duì)使用，主要具有以下兩個(gè)方面功能。
第一，導(dǎo)游可以方便地通過(guò)客戶(hù)端連接智能路由，連接完畢后可以通過(guò)認(rèn)證系統(tǒng)獲取用戶(hù)身份，完善相應(yīng)權(quán)限的鑒權(quán)操作。通過(guò)了鑒權(quán)的用戶(hù)可以查看所連接路由的信息，并且對(duì)路由進(jìn)行操作。由于智能終端和智能路由的可交互操作，在該應(yīng)用場(chǎng)景下，用戶(hù)無(wú)需連接互聯(lián)網(wǎng)即可獲得流量統(tǒng)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
第二，導(dǎo)游在連接互聯(lián)網(wǎng)之后，可以新建旅游團(tuán)，完善旅游團(tuán)信息，等待團(tuán)員的簽到，流程如圖2所示。導(dǎo)游新建旅游團(tuán)完畢后，團(tuán)員可通過(guò)簽到網(wǎng)址進(jìn)行簽到，此操作是為了獲取團(tuán)員的手機(jī)MAC地址，為后續(xù)的脫團(tuán)監(jiān)測(cè)所用。游客簽到的流程如圖3所示。游客簽到完畢后，導(dǎo)游可開(kāi)啟脫團(tuán)預(yù)警功能，脫團(tuán)預(yù)警的流程如圖4所示。
圖2 新建旅游團(tuán)流程圖
圖3 游客簽到流程圖
2．智能路由器端功能設(shè)計(jì)智能路由器上需要進(jìn)行以下兩個(gè)模塊的開(kāi)發(fā)。
（1）需要開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集模塊，采集連接到路由器上手機(jī)的MAC地址。該功能采用Wi-Fi探針技術(shù)實(shí)現(xiàn)，原理是利用智能設(shè)備商Wi-Fi模塊發(fā)出的無(wú)線廣播信號(hào)進(jìn)行設(shè)備的感知。
（2）保存采集到的MAC地址、連接時(shí)間等數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在本地，以供客戶(hù)端進(jìn)行分析和展現(xiàn)。
由于OpenWrt系統(tǒng)的長(zhǎng)足發(fā)展，其支持的路由芯片越來(lái)越多，通過(guò)簡(jiǎn)單易用的方式降低了嵌入式Linux開(kāi)發(fā)的門(mén)檻。因此本課題中的智能路由器基于OpenWrt進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
圖4 脫團(tuán)預(yù)警流程圖
3.服務(wù)器端功能設(shè)計(jì)服務(wù)器端的主要職能是負(fù)責(zé)與客戶(hù)端的通信，在后臺(tái)備份旅游團(tuán)數(shù)據(jù)。服務(wù)器提供了接口可供客戶(hù)端調(diào)用，客戶(hù)端通過(guò)提供的接口進(jìn)行旅游團(tuán)的創(chuàng)建。同時(shí)，服務(wù)器端維護(hù)了簽到的入口，游客通過(guò)簽到入口將個(gè)人信息上報(bào)至服務(wù)器，服務(wù)器將對(duì)應(yīng)信息同步給客戶(hù)端，本文中的服務(wù)器端基于Play框架進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
智能路由器端實(shí)現(xiàn)原理
1.數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊是智能路由器端的核心，該模塊通過(guò)以下3個(gè)子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
（1）數(shù)據(jù)搜集。數(shù)據(jù)搜集子模塊工作在路由器的驅(qū)動(dòng)層。路由器硬件接收到當(dāng)前信道上的數(shù)據(jù)幀之后上報(bào)硬件終端。終端處理函數(shù)通過(guò)幀頭信息判斷幀的類(lèi)型，并將相關(guān)信息提取出來(lái)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)廣播子模塊提供的數(shù)據(jù)發(fā)送接口，發(fā)送給用戶(hù)層的數(shù)據(jù)接收子模塊。
（2）數(shù)據(jù)廣播。數(shù)據(jù)廣播子模塊實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)搜集子模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)搜集子模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收子模塊，這些是主要的探針數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)廣播子模塊與其他子模塊之間的數(shù)據(jù)交互如圖5所示。
圖5 數(shù)據(jù)廣播子模塊交互示意圖
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編 輯：劉婷宜
