WLAN负载均衡机制及其改进算法研究

摘要

随着无线局域网技术的迅猛发展以及无线产品的价格不断降低，无线局域网得到了非常广泛的应用。人们对无线网络的需求量不断增加，使得WLAN的规模也在不断壮大。集中式WLAN体系结构能够满足人们大规模组网需求，已成为发展的主要趋势，该体系结构中增加了AC用来对系统内AP进行集中管理。CAPWAP协议是IETF组织正在标准化的协议，用于AP与AC之间通信交互。在WLAN实际应用中，由于无线站点的移动性和信道的时变性，常常会使各AP间的负载存在很大的差异；而且目前市场上支持2.4GHz的STA居多，也有支持2.4GHz和5GHz的，支持双频的STA会默认优先从2.4GHz频段进行接入，从而导致2.4GHz频段的负载远大于5GHz频段的负载，不仅使得2.4GHz频段的STA出现拥塞，且网络的资源利用率低。如何有效地平衡AP间和AP两频点上的负载差异，提高网络的整体性能和无线局域网的QoS是研究的热点问题之一。负载均衡技术就是为了解决这个问题孕育而生的。
　　论文在对无线局域网中现有的负载均衡技术进行分类及分析的基础上，重点对接入式负载均衡和切换式负载均衡的实现方式进行了分析研究；然后针对集中式WLAN和双频AP的特性，分别提出了基于CAPWAP双频AP的接入式负载均衡机制和切换式负载均衡机制及其改进算法，对负载均衡过程中的负载信息的采集与判定、负载信息的更新和调度算法的设计三个关键问题进行了详细研究。在负载信息判定方面，引入了数据丢包率这一重要指标，更能真实有效地反映AP的负载状况。为了验证算法的可靠性和准确性，本文分别对接入式负载均衡改进算法和切换式负载均衡改进算法进行了仿真分析，结果表明两种算法都可以准确有效地平衡AP间和AP内两频点间的负载差异，能有效解决STA接入到WLAN时因两个频点间的负载出现差异使得网络整体性能下降的问题，并且在复杂多变的无线网络环境中显现出更加优越的性能。

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中文摘要

英文摘要

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1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容与论文安排

2 无线局域网技术

2.1 无线局域网简介

2.2 无线局域网技术标准

2.3 802.11协议模型

2.4 无线局域网体系结构

2.5 CAPWAP协议

2.6 本章小结

3 无线局域网中的负载均衡技术

3.1 无线局域网中负载均衡概述

3.2 WLAN负载均衡技术分类

3.3无线局域网负载均衡的技术

3.4 本章小结

4 基于CAPWAP双频AP的负载均衡机制改进算法

4.1 问题描述

4.2 负载信息的判定与采集

4.3 负载信息的更新策略

4.4 基于双频AP的接入式负载均衡机制改进算法

4.5 基于双频AP的切换式负载均衡机制改进算法

5负载均衡改进算法性能仿真分析

5.1 仿真环境介绍

5.2 接入式负载均衡机制改进算法仿真分析

5.3 切换式负载均衡机制改进算法仿真分析

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的参加的科研和学术论文