Android wifi信号强度显示流程

2024-01-25 08:14:28

Android wifi信号强度显示流程

1. RSSI

  wifi的信号强度使用RSSI表示， 在Android的Framework中会中会转换为对应的格数在状态栏来显示

  RSSI(Received Signal Strength Indication) 代表接收的信号强度指示, 它与模块的发送功率以及天线的增益有关。单位为dBm， 发射端的发出的微波发射后通过空气传播衰减强烈， 在接收端接收到的功率必然会下降， 这时后的接收功率就是RSSI

  信号的绝对功率的表示方式为：

p(dBW) = 10 * lg ( xW / 1W)
p(dBm) = 10 * lg ( x * 1000mW / 1mW)

  可得：

1W = 30dBm = 0dBW
1mW = 0dBm

  因为无线信号多为mW级别(空中传输的过程中衰减较大)，所以对它进行了极化，转化为dBm而已，不表示信号是负的。1mW就是0dBm，小于1mW转换为dBm后就为负数

  RSSI的获取 ： 在104us内进行基带IQ功率积分得到RSSI的瞬时值，即RSSI（瞬时）=sum（I^2+Q^2）；然后在约1秒内对8192个RSSI的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值，即RSSI（平均）=sum（RSSI(瞬时))/8192，同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限时的比率（RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192）。由于 RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的，反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度

2. 从wpa_supplicant获取RSSI

  1. 对于当前连接的AP， 可以使用wpa_cli的‘signal_poll’命令来获取

    $ wpa_cli -p /data/misc/wifi/sockets/ -i wlan0 signal_poll < RSSI=-60 LINKSPEED=72 NOISE=9999 FREQUENCY=2412

    从输出结果中可以看到当前AP的 rssi， linkspeed， frequency

    android framework 在fetchRssiLinkSpeedAndFrequencyNative()中通过WifiNative.signalPoll()来执行wpa_cli的“signal_poll”来获取当前的信号强度

    wifiservice在初始化时， 会调用enableRssiPolling()向WifiStateMachine发送“CMD_ENABLE_RSSI_POLL”来打开 rssi poll， WifiStateMachine在处理该消息时调用fetchRssiLinkSpeedAndFrequencyNative()获取一次当前AP的信号强度，然后发送“CMD_RSSI_POLL”消息， 而WifiStateMachine在处理该消息时调用fetchRssiLinkSpeedAndFrequencyNative()获取一次当前AP的信号强度， 然后再延时3s发送“CMD_RSSI_POLL”消息， 此后， 开始循环获取当前AP的信号强度

  2. 对于未连接的AP， 可以使用wpa_cli的“bss”命令从扫描结果中获取信息

    $ wpa_cli -p /data/misc/wifi/sockets/ -i wlan0 BSS RANGE=0- MASK=0x21987 id=365 bssid=10:c3:7b:d2:df:68 freq=2412 level=-59 tsf=0000270980059560 flags=[WPA2-PSK-CCMP][WPS][ESS] ssid=TDC-647-US

    里面的level即代表rssi， 若将“bss”命令的mask置为0x0， 可以获得所有的信息， 但是android framework中只关注其中一部分， 因此设置为0x21987

    android framework 中在每次wpa_supplicant有新的扫描结果时， 通过 WifiNative.scanResults()来执行wpa_cli的“bss”命令， 获取扫描的结果

3. framework层对wifi信号强度的处理

  在frameworks\base\wifi\java\android\net\wifi\WifiInfo.java中定义的无效rssi阈值，以及最大rssi和最小rssi如下

public static final int INVALID_RSSI = -127;
public static final int MIN_RSSI = -126;
public static final int MAX_RSSI = 200;

  在fetchRssiLinkSpeedAndFrequencyNative()中， 通过WifiNative.signalPoll()获取当前AP的信号强度之后， 处理如下

  1. 对于小于INVALID_RSSI和大于MAX_RSSI的值， 都直接修改为INVALID_RSSI，
  2. 对于大于0的RSSI， 减去256， 因为有些厂商的实现为了避免负值， 会将其加上256， 再上报给wpa_supplicant
  3. 调用WifiManager.calculateSignalLevel()计算wifi信号的等级(即wifi信号的格数)
  4. 若wifi信号的等级发生了变化， 则调用sendRssiChangeBroadcast()发送广播(”android.net.wifi.RSSI_CHANGED“)进行通知

  再来看wifi信号等级的计算过程， frameworks\base\wifi\java\android\net\wifi\WifiManager.java中定义了5个wifi信号强度的等级(0格到4格)

	public static final int RSSI_LEVELS = 5;
	private static final int MIN_RSSI = -100;
	private static final int MAX_RSSI = -55;


	public static int calculateSignalLevel(int rssi, int numLevels) {
        if (rssi <= MIN_RSSI) {
            return 0;
        } else if (rssi >= MAX_RSSI) {
            return numLevels - 1;
        } else {
            float inputRange = (MAX_RSSI - MIN_RSSI);
            float outputRange = (numLevels - 1);
            return (int)((float)(rssi - MIN_RSSI) * outputRange / inputRange);
        }
    }
  1. RSSI小于等于-100的为0格
  2. RSSI大于-55的为4格
  3. 按照RSSI分为(-100, -88), [-88, -78), [-78, -67), [-67, -55), [-55, 0) 5 个等级

  再结合wifiinfo中定义的RSSI限值， wifi RSSI的等级划分如下：

  • [-126, -88) 或者 [156, 168) 为 0 格
  • [-88, -78) 或者 [168, 178) 为 1 格
  • [-78, -67) 或者 [178, 189) 为 2 格
  • [-67, -55) 或者 [189, 200) 为 3 格
  • [-55, 0] 或者 为 4 格

  一般 0到-50表示信号最好，-50到-70表示信号偏差，小于-70表示最差，有可能连接不上或者掉线，一般Wifi已断则值为-200

  framework中在为statusbar计算wifi信号格树时， 调用WifiManager.calculateSignalLevel()传递的第二个参数为5(即信号划分为5个等级0～4)， 而Settings在调用WifiManager.calculateSignalLevel()传递的第二个参数为4((即信号划分为5个等级0～3))

4. StatusBar 更新wifi信号强度

  WifiStateMachine中在wifi信号等级变化后， 会发送“android.net.wifi.RSSI_CHANGED”并附带当前的rssi值， 而StatusBar中则会接收并处理这一广播

  在StatusBar 的源码 frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/policy/NetworkControllerImpl.java 中

public NetworkControllerImpl(Context context) {
	......
	IntentFilter filter = new IntentFilter();
    		filter.addAction(WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION);
	......
	context.registerReceiver(this, filter);
	......
}

public void onReceive(Context context, Intent intent) {
	......
	if (action.equals(WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION)
            		|| action.equals(WifiManager.WIFI_STATE_CHANGED_ACTION)
            		|| action.equals(WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION)) {
        	updateWifiState(intent);
        	refreshViews();
	......
}

protected void updateWifiState(Intent intent) {
	......
	} else if (action.equals(WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION)) {
        		mWifiRssi = intent.getIntExtra(WifiManager.EXTRA_NEW_RSSI, -200);
        		mWifiLevel = WifiManager.calculateSignalLevel(mWifiRssi, WifiIcons.WIFI_LEVEL_COUNT);
    		}

    		updateWifiIcons();
}

protected void updateWifiIcons() {
	int inetCondition = inetConditionForNetwork(ConnectivityManager.TYPE_WIFI);
	if (mWifiConnected) {
        		mWifiIconId = WifiIcons.WIFI_SIGNAL_STRENGTH[inetCondition][mWifiLevel];
        		mQSWifiIconId = WifiIcons.QS_WIFI_SIGNAL_STRENGTH[inetCondition][mWifiLevel];
        		mContentDescriptionWifi = mContext.getString(
                	AccessibilityContentDescriptions.WIFI_CONNECTION_STRENGTH[mWifiLevel]);
    		} else {
	......
}

5. Settings中的wifi列表更新wifi信号强度

  首先， 在settings中打开wifi列表时， WifiSettings内部会实例化一个内部类 Scanner

private static class Scanner extends Handler {
	private int mRetry = 0;
    		private WifiSettings mWifiSettings = null;

    		Scanner(WifiSettings wifiSettings) {
        		mWifiSettings = wifiSettings;
    		}

    		void resume() {
        		if (!hasMessages(0)) {
            			sendEmptyMessage(0);
        		}
    		}

    		void forceScan() {
        		removeMessages(0);
        		sendEmptyMessage(0);
    		}

    		void pause() {
        		mRetry = 0;
        		removeMessages(0);
    		}

    		@Override
    		public void handleMessage(Message message) {
        		if (mWifiSettings.mWifiManager.startScan()) {
            			mRetry = 0;
        		} else if (++mRetry >= 3) {
            			mRetry = 0;
            			Activity activity = mWifiSettings.getActivity();
            			if (activity != null) {
                			Toast.makeText(activity, R.string.wifi_fail_to_scan, Toast.LENGTH_LONG).show();
            			}
            			return;
        		}
        		sendEmptyMessageDelayed(0, WIFI_RESCAN_INTERVAL_MS);
    		}
	}

  可以看到， Scanner在被触发后， 会间隔WIFI_RESCAN_INTERVAL_MS(一般为10秒)发起一次扫描

  在有扫描结果时， 系统会发出 WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 广播， 而WifiSetting会监听此广播， 并且在WifiSettings.handleEvent()中会调用updateAccessPoints()来更新ui界面

  在wifi打开的情况下， 中会调用updateAccessPoints()会调用constructAccessPoints()， 首先编译所有已经保存的网络，构造对应的AccessPoint， 以ssid作为键， 添加到一个HashMap apMap中去， 然后再遍历所有的扫描结果，添加到apMap中去或者更新apMap中的结果(包括ssid), 最后，带哦用refersh() 更新wifi信号强度的图片

  Settings中wifi列表的信号强度刷新主要依靠 WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION 广播来触发， 但是如下广播也会触发信号强度的刷新：

  • WifiManager.CONFIGURED_NETWORKS_CHANGED_ACTION
  • WifiManager.LINK_CONFIGURATION_CHANGED_ACTION
  • WifiManager.NETWORK_STATE_CHANGED_ACTION
  • WifiManager.RSSI_CHANGED_ACTION
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