一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法技术

本发明专利技术涉及一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，当WiFi接入设备发送一个HTTP请求给远程的Web服务器时，将TCP链接分割成两段：第一段TCP链接连接WiFi接入设备和AP，第二段TCP链接连接AP和Web服务器；AP通过第一段TCP链接接收HTTP请求并查看缓存，如果AP缓存有相应的响应数据，将响应数据返回WiFi接入设备；否则，通过第二段TCP链接将该HTTP请求发送到Web服务器；AP接收到Web服务器响应后，收集所请求网页的响应数据，并通过预设的流量控制规则进行过滤，然后存入AP缓存，并通过第一段TCP链接返回WiFi接入设备；WiFi接入设备没有数据收发时，进入休眠状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线网络数据传输领域，更具体地说，涉及一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法。
技术介绍
随着无线网络应用增加，WiFi接入设备需要消耗更多能量来完成计算和通信业务，电池连续使用时间(续航时间)明显缩短，其中网络通信接口卡、CPU和LCD所占能耗比例较高。新型网络应用的涌现使WiFi接入设备的能量瓶颈日趋明显，而电池容量年增长率仅为5％。IEEE 802.11标准下，WiFi接入设备在侦听和闲置等待的状态消耗大量电能，凸现能源低效的问题。因此，能量有限的WiFi接入设备难以满足日益增长的移动服务需求，这势必成为无线网络发展的障碍。无线局域网(Wi-Fi)已成为用户获取网络资源的重要途径，通过AP的数据流以Web服务为主。如图1所示，现有技术的AP与WiFi接入设备的Web访问模式，首先WiFi接入设备发出HTTP请求；接着，AP将该请求传送到远方Web服务器。当收到Web服务器的响应页面后，AP把它传送给WiFi接入设备。之后，WiFi接入设备处理该页面，并发出更多的请求，来下载该页面所包含的Web对象，如图片，CSS，JS脚本等。由于一个页面常包含许多这些Web对象，WiFi接入设备需要多次发出Web请求来下载它们，直到所有的对象被下载，WiFi接入设备上的浏览器才能完整的显示整个页面。由此可见，在整个过程中，WiFi接入设备只能在发送请求后到接收到回复前进行短暂的休息。此外，不断的产生请求以及连续频繁的wake-up的切换都需要消耗大量能量。现有节能技术主要利用WiFi接入设备休眠和功率管理来降低能耗，例如IEEE 802.11协议的Power Save Mode(PSM)机制。WiFi接入设备的网络接口卡(WNIC)普遍支持四种状态：发送(Transmission)、接收(Reception)、闲置(Idle)和休眠(Sleep)。前三种状态都消耗高功率，而休眠状态的功率则降低了1到2个数量级。因此，PSM设定了WiFi接入设 备的休眠周期，减少传输能耗。但标准PSM缺乏自适应性，会降低传输性能和服务质量。例如，PSM的休眠和包缓存增大了数据包时延，严重的时延还会引起TCP发送端流量控制和拥塞控制的紊乱，最终降低数据的吞吐量。现有技术提出多种PSM改进机制以兼顾能量和传输性能，主要分为两类。第一类是部署在WiFi接入设备的分布式休眠节能机制。为了节约能量，设备独立确定自己的协议参数和传输操作，并把相关设置向AP通告。这类算法大多可以适应单个设备的数据流量变化，减少甚至最小化设备能耗。其缺点是增加了WiFi接入设备的复杂性和计算量，忽视信道竞争和数据包冲突等因素对其他设备的影响。第二类是重点部署在AP的集中控制式休眠机制，其目标是全局的能量优化和公平性，指导WiFi接入设备的运作和重要协议参数的设置，并向所有设备通告这些设置。但是集中式节能机制多采用细致的调度算法，对WiFi接入设备的传输过程修改较大，与网络拓扑结构联系紧密，难以与现有标准兼容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在保证网络可用性和满足传输需求的条件下，减少WiFi接入设备的能量消耗的基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，当WiFi接入设备发送一个HTTP请求给远程的Web服务器时，将TCP链接分割成两段：第一段TCP链接连接WiFi接入设备和AP，第二段TCP链接连接AP和Web服务器；AP通过第一段TCP链接接收HTTP请求并查看缓存，如果AP缓存有相应的响应数据，将响应数据返回WiFi接入设备；否则，通过第二段TCP链接将该HTTP请求发送到Web服务器；AP接收到Web服务器响应后，收集所请求网页的响应数据，并通过预设的流量控制规则进行过滤，然后存入AP缓存，并通过第一段TCP链接返回WiFi接入设备；WiFi接入设备没有数据收发时，进入休眠状态。作为优选，AP向休眠状态的WiFi接入设备批量返回过滤后并已存入AP缓存的所请求 网页的响应数据。作为优选，AP周期性地向休眠状态的WiFi接入设备批量返回响应数据。作为优选，AP进行数据传输速率自适应，根据当前无线局域网信道情况，向WiFi接入设备返回响应数据。作为优选，设置AP为代理服务器，WiFi接入设备以AP为代理服务器，对Web服务器进行请求。作为优选，通过Split-TCP命令，将TCP链接分割成两段。作为优选，如果AP缓存不存在HTTP请求的响应数据，则WiFi接入设备进入休眠状态，并通过第二段TCP链接向Web服务器转发HTTP请求；WiFi接入设备和AP之间的HTTP请求一直保持活动。作为优选，AP缓存的数据通过缓存预取方法进行获取，缓存预取方法包括预取方法、缓存方法；其中，预取方法为：模拟浏览器解析页面后，找出需要嵌入在该页面的其他Web对象并进行下载的行为。作为优选，在进行缓存的时候，页面中尚未解析的域名将转换成IP，并保留域名与IP的对应关系。作为优选，预设的流量控制规则设定了，对从WiFi接入设备发出的对广告信息的HTTP请求将被过滤。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用Spilt-TCP技术，以AP为网络代理，部署适合无线Web访问的预取缓存和流量过滤算法，提高能源效率：通过减少请求数目和构造批量数据流，控制发往WiFi接入设备的响应数据的流量模式，延长WiFi接入设备的PSM休眠状态以节约能量，同时保证终端服务质量。通过缓存有用数据对象和过滤无用数据对象，减少WiFi接入设备的传输处理时间。本专利技术面向WiFi环境，针对占主要流量的Web应用，设计适合无线局域网Web数据流量特征的节能策略，将设备节能、数据缓存/预取，流量过滤等因素结合考虑，实现对WiFi接入设备能耗、时延等多指标的优化。本专利技术充分扩展AP的中心控制功能，只需要对AP、WiFi接入设备进行升级，而不影响 核心设备和现有网络应用协议，具有便于部署和鲁棒性好的特点。附图说明图1是现有技术的WiFi接入设备的访问模式；图2是本专利技术的WiFi接入设备的访问模式；图3是无线便携设备周期性从AP获取数据的示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。本专利技术目的在于解决无线局域网中WiFi接入设备的能量瓶颈问题。通过改进IEEE 802.11协议的节能策略，充分发挥AP(无线访问接入点)的中心控制作用，利用Web缓存预取和流量过滤的控制技术，在保证网络可用性和满足传输需求的条件下，减少无线便携设备的能量消耗。本专利技术所述的方法基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能，设置为以AP为代理服务器，WiFi接入设备以AP为代理服务器，对Web服务器进行请求。如图2所示，AP作为支持Split-TCP的网络代理，当WiFi接入设备发送一个HTTP请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，其特征在于，当WiFi接入设备发送一个HTTP请求给远程的Web服务器时，将TCP链接分割成两段：第一段TCP链接连接WiFi接入设备和AP，第二段TCP链接连接AP和Web服务器；AP通过第一段TCP链接接收HTTP请求并查看缓存，如果AP缓存有相应的响应数据，将响应数据返回WiFi接入设备；否则，通过第二段TCP链接将该HTTP请求发送到Web服务器；AP接收到Web服务器响应后，收集所请求网页的响应数据，并通过预设的流量控制规则进行过滤，然后存入AP缓存，并通过第一段TCP链接返回WiFi接入设备；WiFi接入设备没有数据收发时，进入休眠状态。

【技术特征摘要】
2015.03.12 CN 20151010837921.一种基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，其特征在于，当WiFi
接入设备发送一个HTTP请求给远程的Web服务器时，将TCP链接分割成两段：第一段TCP
链接连接WiFi接入设备和AP，第二段TCP链接连接AP和Web服务器；
AP通过第一段TCP链接接收HTTP请求并查看缓存，如果AP缓存有相应的响应数据，
将响应数据返回WiFi接入设备；否则，通过第二段TCP链接将该HTTP请求发送到Web服
务器；AP接收到Web服务器响应后，收集所请求网页的响应数据，并通过预设的流量控制
规则进行过滤，然后存入AP缓存，并通过第一段TCP链接返回WiFi接入设备；
WiFi接入设备没有数据收发时，进入休眠状态。
2.根据权利要求1所述的基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，其
特征在于，AP向休眠状态的WiFi接入设备批量返回过滤后并已存入AP缓存的所请求网页
的响应数据。
3.根据权利要求2所述的基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，其
特征在于，AP周期性地向休眠状态的WiFi接入设备批量返回响应数据。
4.根据权利要求2所述的基于流量过滤和Web缓存预取的WiFi接入设备节能方法，其
特征在于，AP进行数据传输速率自适应，根据当前无线局域网信道情况，向WiFi接入设备
返回响应数据。
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢怡，杨李冬，罗夏朴，孙锡龙，王宇翔，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35