虚拟化无线接入网的优化控制研究

摘要

无线局域网(WLAN)以自身成本低廉、安装简单等特性在日常生活中得到了广泛普及，近年来无线数据业务量更是呈现出迅猛增长的趋势，毫无疑问WLAN存在着巨大的发展潜力，但与此同时WLAN也暴露出一些问题。一是传统网络中分布式架构不能完成大型环境组网，而集中式架构组建大型网络时设备受制约严重；二是现有WLAN网络对用户QoE考虑不够，也不能进行细化到特定用户的管控；三是用户接入AP的默认算法很容易造成网络的不平衡。对于上述出现在当前WLAN的问题，本文认真分析研究后，在同一个逻辑集中管控架构下，设计并实现了一些优化控制策略。
　　首先，本文在该架构下研究了虚拟化无线接入网的问题。设计并实现了一个针对虚拟接入点(VAP)的用户接入管理子系统，包括portal前端页面、后台验证逻辑及流程控制、数据库存储、后台与控制器的交互，它能完成的功能主要包括如下几个部分：一是用户入网的portal认证，区分用户身份进行不同认证流程，验证其合法性后存储相关信息，并与控制器交互以协同完成专属虚拟接入点(PVAP)的操作；二是系统用户的信息维护，允许对个人账户及设备信息进行查看或修改；三是WLAN网络状态的可视化，结合STA和AP的位置信息，在百度地图上向网络管理员提供全网的AP和STA连接状态等信息。
　　然后，本文在该架构下，研究了STA关联的优化控制算法。本文以平衡各STA获得的网络吞吐量，并尽力提高整个网络的吞吐量为目标，先设计了一个全局接入控制算法(GACA)，该算法以最大化网络总吞吐量为目标函数建立起一个混合整数非线性规划问题，然后用混合自适应遗传算法来完成求解，得到 STA关联AP的优化方案，该算法适合周期性运行来对网络进行调整；接着设计了一个增量式接入控制算法(IACA)，此算法综合考虑STA接入不同AP对整体网络的影响，为STA挑选最合适的AP让其关联，该算法适合当有新STA想要连接到网络时运行。通过在NS-3上进行大量仿真实验，证明了本文设计的算法是有效的。

目录

声明

缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

1.4 本文内容安排

第二章 WLAN相关技术研究

2.1 WLAN中的关键概念

2.2 STA接入AP的流程

2.3 无线网络的虚拟化

2.4 本章小结

第三章 基于VAP的接入管理子系统的设计与实现

3.1整体架构介绍

3.2 VAP原理

3.3 接入管理子系统的设计与实现

3.4 系统测试与结果

3.5 本章小结

第四章 集中式WLAN架构下接入控制算法的研究

4.1 多速率密集WLAN的典型问题

4.2 网络场景与建模

4.3 全局接入控制算法GACA的求解

4.4 增量式接入控制算法IACA的求解

4.5 仿真实验及结果

4.6 接入控制算法的反思与实际部署讨论

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

主要成果