基于SDN架构和功率控制的WLAN负载均衡研究

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目前,WLAN已成为移动互联网的一种重要接入方式,被广泛部署于家庭、校园、企业以及很多公共场所。在WLAN中,用户的分布和流量需求往往是不均匀的,而用户通常会关联到信号强度最高的AP上,因此AP间的负载通常是不均衡的,致使AP的利用效率和网络吞吐量不高,因此负载均衡在WLAN中是一个非常重要的问题。现有的负载均衡研究主要集中在接入控制、关联管理、功率控制等方面,但是容易出现覆盖黑洞和乒乓效应等问题。另外,SDN是一种新型的集中式的网络架构,可以实现对交换机灵活、自由的管控,是未来网络的发展趋势,但是目前SDN架构主要应用于有线网络,而要将其用于实现全局、高效的WLAN负载均衡,仍需对OpenFlow协议进行相应的扩展,实现对AP的动态功率控制。针对上述问题,本论文研究基于SDN架构和功率控制的WLAN负载均衡机制。具体工作主要包括以下三个方面:1.研究基于功率控制的WLAN负载均衡问题。首先利用MILP模型对其进行形式化描述,并提出启发式算法,在保证用户流量需求的前提下实现无覆盖黑洞的全局负载均衡。在此基础上,提出基于关联管理的负载均衡优化的模型及算法,进一步提升负载均衡效果。最后通过仿真实验验证算法的有效性和优势。2.研究基于OpenFlow协议的动态功率控制机制。研究分析OpenFlow协议的工作原理,扩展OpenFlow协议的数据类型以及消息集合,并设计OpenFlow协议的交互流程,实现控制器对AP的动态功率控制。3.将WLAN负载均衡算法和基于OpenFlow协议的动态功率控制机制结合起来,设计并实现SDN WLAN负载均衡原型系统。通过系统测试,不仅验证了基于OpenFlow协议的动态功率控制机制的有效性,还展示了系统的负载均衡效果。综上所述,本论文研究基于SDN架构和功率控制的WLAN负载均衡机制,提出基于功率控制的负载均衡算法和基于关联管理的负载均衡优化算法,设计基于OpenFlow协议的动态功率控制机制,并在此基础上研发一套原型系统。本论文的研究工作对于提高AP利用效率和网络吞吐量具有重要的意义,为实现WLAN负载均衡提供理论基础和技术支撑。
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