基于SDN的WLAN负载均衡扩散算法的研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hardy_0205
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近年来,随着移动互联网的飞速发展,智能终端数量的暴增,给无线网络带来了巨大压力。许多应用尤其是多媒体业务都需要占用大量的无线带宽,如果不能为应用选择合适的接入点,那么就会出现一些节点超载,而另外一些节点却有很多资源没有得到合理利用,出现网络拥塞等情况,影响用户的使用。为此,本文引入了软件定义网络(software defined networking,SDN)来解决这个问题。SDN是斯坦福大学的clean slate项目组在面对传统网络暴露出越来越多问题的情况下提出的。SDN将控制平面从传统的数据平面中抽离出来,将控制层面集中到一起,实现对网络资源进行统一灵活的管理,开放的接口完成了可编程化控制,实现按需调用网络的能力。将SDN的思想应用于无线网络负载感知中,通过负载均衡器来集中管理各个无线接入点。当无线节点上有移动终端接入时,节点将接入消息及时向处于控制层的负载均衡器汇报,负载均衡器中运行着负载均衡算法,它根据当前全局网络的负载信息计算出最优的迁移方案,接着下发给处于控制层的OpenFlow交换机完成相应的动作。本文将传统的FOS(First Order Scheme)扩散算法引入其中,在运用传统FOS扩散算法进行负载均衡的过程中发现存在一些问题,在对问题进行分析后,分别对其提出了改进方案。本文首先介绍了SDN方面的理论知识,了解了SDN的控制器、南北向接口协议及相关的技术,为之后在SDN架构下引入负载均衡技术提供了理论基础。其次对多种负载均衡技术进行了学习。在将传统FOS扩散算法应用于SDN进行负载均衡的过程中,发现其存在以下问题,并提出了相应的解决方案:(1)传统FOS扩散算法在负载更新过程中是将网络中的节点与其所有的邻节点都同时进行负载交换,使得负载迁移开销较大。针对此问题,论文提出了开始节点,通过设定阈值的方法,减小了负载迁移开销;(2)传统FOS扩散算法在进行负载均衡时,没有考虑节点当前在全局网络中所处的实际情况,致使算法不能向有效的方向收敛。本论文通过建立迁移组的方法,提出了可以实现相邻节点间负载感知的扩散算法,使得负载在迁移过程中能够根据当前节点所处的负载分布情况进行收敛;(3)传统FOS扩散算法的负载更新公式中,负载交换影响因子只与节点与其邻节点的度有关,当节点的度确定时,影响因子就是一个定值,不能根据节点负载的实时情况进行更新。本论文根据连通器水压的知识点对其进行了改进,使节点能够根据当前负载分布的实时情况按照一定的比例进行更新。最后,论文对所提出的改进方案进行了仿真实验的验证。首先通过matlab仿真实验对其负载迁移量和收敛度进行了验证,实验结果显示,改进后的算法减小了负载迁移量,有效地提高了收敛度。接着在支持SDN思想的无线网络仿真平台Mininet-Wifi上搭建了合理的系统模型并进行了网络传输性能的测试。通过测试发现,本文改进后的算法与传统FOS扩散算法相比,在网络传输信息的过程中,降低了丢包率,缩短了往返时延,增大了网络吞吐量,达到了预期的目的。
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