无线接入设备连接控制工具的设计与实现

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互联网应用技术的快速发展和移动智能设备的大量普及使得人们对无线网络的依赖越来越大,在国内服务产业不断发展的背景下,商场、酒店等公共场所提供的无线网络接入已成为最基本的服务之一,客户的上网体验也成为这些商家关注的焦点。在公共场所由于人群的聚集导致大量移动设备密集分布,大量的高并发访问容易在无线网络出现负载不均衡的现象,部分接入设备繁忙甚至数据阻塞,部分接入设备却处于空闲状态。因此针对接入和关联的移动设备进行负载均衡,实现合理的网络资源分配和控制是本文的研究重点。对于无线局域网络采用的802.1x协议,本文详细介绍了无线接入和切换机制以及网络拓扑结构和无线接入设备的部署方式。通过对802.1x协议的研究和对网络负载不均衡的问题分析,本文设计并实现了连接控制工具CCTool(Connect Control Tool),通过该工具来解决WLAN网络内局部负载不均衡的问题。CCTool工作在OpenWRT平台上,采用Madwifi驱动实现其功能。CCTool通过两个方向实现负载均衡功能,其一是将请求接入的移动设备STA(Station)匹配合适的AP(AccessPoint)设备进行接入,防止负载过于集中。其次是将一个AP过多的负载合理的分摊到多台AP中,解决负载过于集中的问题。实现负载均衡的关键问题就是对负载指标的定义和解决负载不均衡问题的策略。CCTool工具将负载类型划分为会话数、流量、RSSI(Received Signal Strength Indication)以及数据传输速率,并采用AP主控接入和切换的负载均衡策略。CCTool工具被划分为负载监测与分析模块和负载均衡模块,CCTool通过采集与监测负载指标判断AP设备的负载状态。CCTool将负载的状态分为轻载状态、平衡状态和失衡状态三类,失衡状态又分为过载状态和RSSI异常状态。对监测的负载分别设置相应的最大和最小门限值,超出最大门限值设定为失衡状态,在最小和最大门限值之间的设为平衡状态。当AP的负载状态变为轻载时允许STA自由接入和切换。变为平衡状态时,对接入的STA采取接入优化策略,避免负载过于集中。当AP负载状态失衡后,判断相邻AP的负载状态,选择合适的目标进行负载的迁移,将过于集中的负载分摊至其他AP中。迁移成功后负载状态再次改为轻载状态或平衡状态。若负载均衡失败,通过对AP进行流量限速和最低传输速率进行抑制,将STA对AP的资源使用抑制在合理范围内,来避免网络阻塞和无线接入失败等现象。搭建真实环境测试CCTool工具基本功能和性能,通过对RSSI值、会话数、流量负载均衡指标的检测验证CCTool工具的基本功能,通过对CCTool工具的可靠性、稳定性和接入时间测试验证该工具的基本性能。试验结果表明连接控制工具基本达到设定的预期要求,能够很好的提高网络性能。
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