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作者：北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 徐畅
杭州东信北邮信息技术有限公司 沈奇威
移动通信网消息(MSCBSC)
Wi-Fi是当今日常生活中使用十分广泛的无线传输技术，随处可见的Wi-Fi网络大大促进了移动互联网的发展。网络覆盖范围小是智能路由的一个缺点，但是在某些特定情景下，利用其覆盖面积小的特点，可以满足特殊的需求。例如需要监控某个终端是否处于一定范围内时，我们可以通过监控该终端是否处于某个Wi-Fi覆盖区域内来实现。本文根据这一思路，设计并实现了一套旅游团脱团预警系统，通过基于OpenWrt的智能路由器实现Wi-Fi探针，监控路由器信号范围内的终端，并由基于Android系统实现的手机客户端进行分析比对，最终达到脱团预警的目的。
Wi-Fi是一种短程无线传输技术，能够在一定范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大优点是传输速度较高，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。另外它的传输有效距离也很长，在开放性区域通信距离可达305米，使用特殊的天线技术可以达到1000米左右，在封闭性区域通信距离为76米～122米，加入功率放大电路可以增加其传输距离。近年来，Wi-Fi技术在智能家居、工业控制、移动手持设备等嵌入式环境中需求日益增多。
如今随着智能终端设备的普及、智能路由器的发展，市场上出现了一系列结合智能终端和智能路由器的应用系统。随着旅游业的迅速发展、旅游人数的增多，经常有“游客脱团”现象的发生，导游需要时刻关注旅行团中人员数量，这对于导游来说是种负担。利用Wi-Fi的探测功能可以开发一套脱团预警系统，在旅游团中，导游可根据该系统查看团员是否脱团。其优势在于搭建成本小、使用方便。但由于智能路由器是依据终端设备与人的映射来建立监控，其准确性可能会差于传感器的检测。
本文以基于Android系统的智能手机和基于OpenWrt的智能路由为例，设计实现了一套监控系统，其使用场景为前文所述的旅游团导游监控团员是否脱团。该套系统具有简单易用、简易部署的特点，十分符合上述使用场景。
系统模块设计
该系统主要由3部分内容构成：搭载在Android系统上的脱团预警APP客户端、智能路由器上的编程、服务器端。图1展示了3个组件的不同职能和相互之间的联系。
图1 系统示意图
1.Android客户端设计 Android客户端供团队中的导游或领队使用，主要具有以下两个方面功能。
第一，导游可以方便地通过客户端连接智能路由，连接完毕后可以通过认证系统获取用户身份，完善相应权限的鉴权操作。通过了鉴权的用户可以查看所连接路由的信息，并且对路由进行操作。由于智能终端和智能路由的可交互操作，在该应用场景下，用户无需连接互联网即可获得流量统计的相关数据。
第二，导游在连接互联网之后，可以新建旅游团，完善旅游团信息，等待团员的签到，流程如图2所示。导游新建旅游团完毕后，团员可通过签到网址进行签到，此操作是为了获取团员的手机MAC地址，为后续的脱团监测所用。游客签到的流程如图3所示。游客签到完毕后，导游可开启脱团预警功能，脱团预警的流程如图4所示。
图2 新建旅游团流程图
图3 游客签到流程图
2．智能路由器端功能设计智能路由器上需要进行以下两个模块的开发。
（1）需要开发数据采集模块，采集连接到路由器上手机的MAC地址。该功能采用Wi-Fi探针技术实现，原理是利用智能设备商Wi-Fi模块发出的无线广播信号进行设备的感知。
（2）保存采集到的MAC地址、连接时间等数据，存储在本地，以供客户端进行分析和展现。
由于OpenWrt系统的长足发展，其支持的路由芯片越来越多，通过简单易用的方式降低了嵌入式Linux开发的门槛。因此本课题中的智能路由器基于OpenWrt进行开发。
图4 脱团预警流程图
3.服务器端功能设计服务器端的主要职能是负责与客户端的通信，在后台备份旅游团数据。服务器提供了接口可供客户端调用，客户端通过提供的接口进行旅游团的创建。同时，服务器端维护了签到的入口，游客通过签到入口将个人信息上报至服务器，服务器将对应信息同步给客户端，本文中的服务器端基于Play框架进行开发。
智能路由器端实现原理
1.数据采集模块数据采集模块是智能路由器端的核心，该模块通过以下3个子模块进行数据采集。
（1）数据搜集。数据搜集子模块工作在路由器的驱动层。路由器硬件接收到当前信道上的数据帧之后上报硬件终端。终端处理函数通过帧头信息判断帧的类型，并将相关信息提取出来，然后调用数据广播子模块提供的数据发送接口，发送给用户层的数据接收子模块。
（2）数据广播。数据广播子模块实时监听数据搜集子模块发送来的数据，将数据搜集子模块发送的数据发送给数据接收子模块，这些是主要的探针数据。数据广播子模块与其他子模块之间的数据交互如图5所示。
图5 数据广播子模块交互示意图
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编 辑：刘婷宜
