本文關鍵詞：高密度環(huán)境下wifi解決方案研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著智能移動終端的爆發(fā)式增長,用戶對無線網絡的需求越來越多,公共場所部署wifi已然稀疏平常。然而在商場、醫(yī)院、會議場所等無線站點密集的高密度環(huán)境,分布式或普通的AC+AP的架構仍有很多問題亟待解決,主要體現在1)管控能力不足,不能及時有效地對全網資源進行合理分配;2)不能提供網絡運行狀態(tài)的全局呈現;3)可拓展性差,分布式組網方式或常見的AP+AC產品并不能提供完善、可用性強的接口,以便上層進行應用開發(fā)。本文提出了一種增強型的集中控制wifi架構ECWLAN,AP負責數據的轉發(fā)及sta發(fā)現等少量管理功能,控制器負責準入管理,全網狀態(tài)的獲取及存儲,功率、信道等無線資源的合理分配。SDN控制器負責用戶權限的管理及部分鏈路參數的獲取。AP與控制器之間通過自定義的通信協(xié)議OpenManagement進行消息交互與命令傳遞。AP接收到除beacon、probe request以外的管理幀后傳給控制器,控制器做相應處理,將處理結果反饋給AP。該架構提供了對AP做集中管控的北向接口,通過控制器北向接口可對AP信道、功率、SSID、密鑰進行配置,同時可獲取每個AP的鏈路狀況,負載狀況,這些統(tǒng)計信息是信道分配、功率分配算法的基礎。在密集環(huán)境下,傳統(tǒng)的信道分配方式不能從全局角度出發(fā)做優(yōu)化,算法的數據來源受到局限,僅僅使用正交信道使得全網頻譜利用率低,由于正交信道數量有限,在某些場景下,僅使用正交信道容易出現相鄰AP工作于相同信道,干擾嚴重。論文在ECWLAN架構基礎上提出了一種基于有權圖著色的信道分配算法ECWLAN-CA(ECWLAN Channel Allocation),該算法允許AP處于部分重疊的頻段,利用圖著色思想解決信道分配問題。AP作為頂點,兩個AP之間若存在潛在的干擾,那么認為這兩個頂點之間存在邊,根據交疊區(qū)域的sta數量,以及兩個AP信道的理論干擾因子定義了交疊區(qū)域的sta受干擾程度,并將交疊區(qū)域所有sta受干擾程度之和作為這條邊的權重。利用貪婪算法得到最優(yōu)解。為了驗證算法的合理性,本文用C++實現了wifi仿真模型,該仿真模型支持AP發(fā)現,支持CSMA/CA,在該仿真模型基礎上實現LCCS、ECWLAN-CA算法,通過比較,發(fā)現ECWLAN-CA算法可有效改善交疊區(qū)域sta的受干擾狀況,大部分場景中提高局域網的吞吐量。
【關鍵詞】：wifi 集中控制 圖著色 信道分配
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 研究工作的背景與意義16-17
• 1.1.1 高密度環(huán)境下傳統(tǒng)WLAN架構存在的問題16-17
• 1.1.2 合理分配信道的重要性17
• 1.2 國內外研究歷史與現狀17-18
• 1.2.1 無線局域網的產生與發(fā)展17
• 1.2.2 新型無線局域網架構的研究現狀17-18
• 1.2.3 信道分配算法的研究18
• 1.3 論文的主要工作18-19
• 1.4 論文組織結構19-21
• 第二章 WLAN相關技術研究21-31
• 2.1 Hostapd代碼解析21-22
• 2.2 手機連接AP過程描述22-24
• 2.3 SDN用于無線網絡24-25
• 2.3.1 SDN介紹24-25
• 2.3.2 SDN用于無線網絡帶來的好處25
• 2.4 集中控制的WLAN架構研究25-28
• 2.4.1 集中控制模式為WLAN帶來的好處25-26
• 2.4.2 ODIN架構26-27
• 2.4.3 CloudMAC架構27-28
• 2.4.4 CROWD架構28
• 2.5 頻譜資源分配研究現狀28-30
• 2.6 本章小結30-31
• 第三章 集中控制模式下WLAN架構設計與實現31-57
• 3.1 總體架構設計31-34
• 3.2 控制器的設計與實現34-37
• 3.2.1 控制器總體架構34-35
• 3.2.2 South Agent35-36
• 3.2.3 包處理線程36-37
• 3.2.4 北向接口37
• 3.2.5 數據庫設計37
• 3.3 AP設計與實現37-39
• 3.3.1 AP總體架構37-39
• 3.4 OpenManagement協(xié)議設計39-42
• 3.4.1 消息整體格式39-40
• 3.4.2 AP管理消息40-41
• 3.4.2.1 AP對控制器注冊請求消息格式40-41
• 3.4.2.2 控制器向AP發(fā)送配置信息消息格式41
• 3.4.2.3 AP統(tǒng)計信息請求及統(tǒng)計信息響應消息格式41
• 3.4.2.4 AP配置請求及響應41
• 3.4.3 sta管理消息41-42
• 3.4.4 連接管理42
• 3.5 部分管理流程設計42-47
• 3.5.1 系統(tǒng)初始化流程42-44
• 3.5.2 sta接入流程44-46
• 3.5.3 誘導sta快速切換信道46-47
• 3.6 實驗及數據分析47-56
• 3.6.1 實驗場景47-48
• 3.6.2 AP注冊功能測試48-50
• 3.6.2.1 測試方法48
• 3.6.2.2 測試結果48-49
• 3.6.2.3 結果分析49-50
• 3.6.3 接入功能測試50-51
• 3.6.3.1 測試方法50
• 3.6.3.2 測試結果50-51
• 3.6.3.3 結果分析51
• 3.6.4 ECWLAN轉發(fā)性能測試51-52
• 3.6.4.1 測試方法51-52
• 3.6.4.2 測試結果52
• 3.6.4.3 結果分析52
• 3.6.5 AP信道切換功能測試52-53
• 3.6.5.1 測試方法52
• 3.6.5.2 測試結果52-53
• 3.6.6 未關聯(lián)sta數目統(tǒng)計功能測試53-54
• 3.6.5.1 測試方法54
• 3.6.5.2 測試結果54
• 3.6.7 利用CSA誘導sta切換信道性能測試54-56
• 3.6.6.1 測試方法54-55
• 3.6.7.2 測試結果55-56
• 3.6.7.3 結果分析56
• 3.7 本章小結56-57
• 第四章 集中控制模式下信道分配算法研究57-85
• 4.1 信道分配算法設計57-72
• 4.1.1 信道分配方法調研57-61
• 4.1.1.1 分布式信道分配方法57-60
• 4.1.1.2 集中控制模式下信道分配算法60-61
• 4.1.2 高密度環(huán)境下使用部分重疊信道的優(yōu)勢61-62
• 4.1.3 信道間干擾因子定義與計算62-63
• 4.1.4 ECWLAN-CA算法概述63-64
• 4.1.5 圖的抽象64-67
• 4.1.6 變量定義67-68
• 4.1.7 算法觸發(fā)條件68-69
• 4.1.8 初始化過程69-70
• 4.1.9 圖著色過程70-72
• 4.1.11 算法分析72
• 4.2 仿真模型設計72-77
• 4.2.1 仿真平臺設計73
• 4.2.1.1 集成化仿真軟件介紹73
• 4.2.2 miniWSM平臺設計73-77
• 4.2.2.1 仿真平臺運行過程74-75
• 4.2.2.2 CSMA/CA模塊設計75-77
• 4.3 仿真場景及結果分析77-83
• 4.3.1 sta數量的增加對網絡性能的影響78-81
• 4.3.1.1 場景部署與信道分配78-79
• 4.3.1.2 網絡性能評估79-81
• 4.3.2 間隔不變，AP覆蓋范圍的增大對網絡性能的影響81-82
• 4.3.3 sta權重影響AP的信道分配82-83
• 4.4 本章小結83-85
• 第五章 總結與展望85-87
• 5.1 總結85-86
• 5.2 展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻88-91
• 攻碩期間取得的研究成果91-92

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