软件定义无线网络中多连接机制的研究

《软件定义无线网络中多连接机制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、软件定义无线网络中多连接机制的研究靳文强重庆邮电大学摘要：随着移动互联网技术的发展，当今无线接入网络结构的设计在管理和运行上缺乏灵活性，不能满足接入不同用户的需求;例如高吞吐量，服务差异化，无缝切换等。软件定义无线网络(SDWN)架构的提出是无线网络部署的必然趋势，也是解决现今无线网络部署中各种棘手问题的理想方案。SDWN架构利用集中管理机制，来优化网络资源的配置，控制用户的接入和切换，并且提供了可扩展编程接口为网络管理人员灵活的网络重配置和调试支持。木文提供一种基于软件定义无线网络架构且支持多路径转发的Wi-Fi通信系统。进而实现无缝切换，吞吐量提升，数据流传输控制等功能。关键词：S

2、DWN;AP控制;多连接;作者简介：靳文强重庆邮电大学研究牛，研究方向为未来网络、SDN、NFV、无线通信。收稿日期：2017-06-09Received：2017-06-091引言近年来，SDN[1][2][3](Software-definedNetworking)和NFV[6][7][8](NetworkFunctionVirtualization)技术开始兴起，并被广泛应用和部署到多种网络结构中。SDN是一种创新型的可编程集中控制网络架构，通过将逻辑控制功能从网络转发设备中抽象岀来，完成了数据转发平面和控制平面的剥离，并且简化了网络的部署结构。NFV技术则更有效的利用了网络硬件

3、资源，实现了对硬件资源的可管，可控。这两人新型的网络架构，给现今WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)的密集部署提供了一种灵活解决方案。最为典型的就是SDWN[10-13](Software-definedWirelessNetworking)架构。SDWN架构的提出是无线网络部署的必然趋势，也是解决现今无线网络部署中各种棘手问题的理想方案。SDWN架构利用集中管理机制，来优化网络资源的配置，控制用户的接入和切换，并且提供了可扩展编程接口为网络管理人员灵活的网络重配置和调试支持。然而，现今主要的SDWN系统是利用创建无线虚拟接入点VAP(VirtualAccess

4、Point)的方式来和用户STA(Station)建立一条逻辑上的关联关系，进行数据交互。单连接的SDWN架构在密集部署的WLAN系统中，很难为用户提供较高的吞吐量，保障用户的QoS(QualityofService)。因此，针对密集部署的无线接入网络，木文提出了基于SDWN的虚拟化多连接架构。该架构在STA和AP之间建立了多条传输路径，STA可以利用数条数据链路来完成数据交互。2现有多连接机制的技术缺陷WiPoMu[9]是一种对于用户透明的无线传输架构，其利用虚拟无线网卡接口与STA进行交互，可以在AP和STA之间建立多条数据传输路径。为了有效的利用多路径，WiPoMu修改了协议栈，

5、将MPTCP(MultipathTCP)作为其传输协议。然而，这样存在的问题是MPTCP协议的部署，既要修改AP,同吋也需要对STA进行修改。这样就限制了这种应用的推广;对于手机，电脑等无线终端设备，出于安全性和私有性的考虑，用户一般不会随意的引入和修改传输协议。另外，利用硬件来虚拟无线网卡会消耗大量的硬件资源，这样也使得这种方式能够虚拟出来的交互点数量较少。Spider[5]和WiSwitcher[4]可以使得STA与AP之间在不同的频率上建立多连接关系。其设计目的是为了解决STA在移动过程中TCP链接会断流，或数据传输不稳定的问题。这样的设计架构最大的问题在于;没有一个完整的系统调

6、度和控制机制。这样的架构虽然建立了多条传输链路，但是用户的数据包会被重复的转发和回复，造成了资源上的浪费。另外，多条数据流之间的竞争也会使得系统的吞吐性能下降。3基于SDWN的多连接机制利用IEEE802.11WLAN无线传输信号的广播特性，我们可以抓取用户发射出来的无线数据帧，对于这些数据帧进行分析和打包之后，上传到控制器。控制器根据相应的分析和判断来决定在哪些AP上创建和维护MVAP来实现和这个用户的数据交互。MVAP包含的内容,应有TPAddress,MACAddress,BSSTD,SSID等相应的信息。物理AP可以利用MVAP的信息内容来填充内核屮对应用户的STA.INF0信

7、息，进而可以正常的完成用户的接入，认证和数据转发。(图1)由于物理AP利用这些MVAP回复用户的时候都带有相同的BSSID和SSID,使得用户认为自己仅和一个AP通信。实质上，用户在和多个处在不同物理AP上的VAP建立了逻辑链接，而进行数据交互。控制器可以利用这些工作在AP上的VAP來采集用户的数据信息，时刻更新和判断用户的状态。图2表示了用户从发起探测请求到控制器为其创建MVAP并完成多连接的整图1基于SDWN的多连接机制下载原图4性能测试和