SDWN系统中区分业务的AP无线数据包发送速率控制方法与流程

本发明涉及无线通信领域，具体涉及种在SDWN系统区分业务的AP无线数据包发送速率控制方法。

背景技术：

SDWN是英文software defined wireless network(软件定义无线网络)的英文简称，是基于SDN(软件定义网络)思想在无线领域中的一种创新性应用。SDWN简化了网络的复杂度，对网络进行了抽象以屏蔽底层的复杂度，进而为上层提供简单的，高效的配置与管理。针对WLAN的创新和平滑演进，SDWN思想的引入带来了无线网络的统一优化集中管理性，开放性，虚拟化，网络功能可扩展性，用户选择与应用感知等优点。在SDWN中因为借鉴了SDN的思想，增加了具有集中控制功能的控制器。由于当前的无线数据包的转发还是基于传统网络思维“尽力而为”，但是在SDWN的思想中控制是一个不可或缺的机制。并且当前在多种业务并发的情况下，对于不同业务采取相同的转发机制，造成了很大的带宽浪费和网络拥堵，而对一些实时性要求高的业务并没有提高优先级以及优先提升发送速率，并且无线环境相当复杂，在这些因素的共同作用下造成了用户体验不佳。

本发明，不同于已申请的发明专利“基于Atheros芯片的速率集控制方法”，“基于Atheros芯片的速率集控制方法”是在管理页面上直接对发送速率进行设置，是作为一种参数修改的方法对芯片发送速率进行控制；本专利是在SDWN的背景下基于业务优先级以及AP参数反馈进行发送速率控制，在本质上有很大的不同，为的是解决802.11MAC中根据优先级区分服务的问题，可以对细粒度业务流进行速率控制。

因此，在无线复杂环境下对业务的区分就显得尤为重要，并且也符合SDWN的思想，即集中控制功能。所以在这里SDWN系统研究领域迫切需要解决这一技术问题，提供一种在SDWN系统中区分业务的AP无线数据包发送速率控制方法，来根据业务的优先级提供不同的发送速率。减小带宽的浪费，以及信道的拥堵；从而用集中控制的方法提升AP的性能。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提升高实时性业务的发送速率，均衡普通业务的发送速率，进而提升整个AP的无线数据包转发性能的方法。本发明的技术方案如下：

一种SDWN系统中区分业务的AP无线数据包发送速率控制方法，其包括以下步骤：

101、SDWN控制器对当前AP上的业务进行分析和统计当前AP上业务信息，根据需求设置优先级，生成一张业务发送速率匹配表发送给AP；

102、AP应用层将该发送速率匹配表下发到802.11MAC层的业务区分模块，，完成不同业务的发送速率表的下发；

103、当业务区分模块开始工作后，对进入802.11MAC层的全部数据包进行解包分析，然后结合发送速率匹配表，对匹配成功的业务指定发送速率建议值；

104、得到发送速率建议值后，结合发送速率自适应算法，在满足普通业务或者实时性要求低的业务正常工作的前提下设置低发送速率，对高优先级业务设计高发送速率，得到一个最佳MCS，然后，将该MCS作为发送速率。

进一步的，所述步骤101中SDWN控制器和AP进行通信后，会获取当前SDWN控制器所控制AP的全部信息，包括用户信息、当前用户正在使用何种协议进行请求网络连接及进行业务服务的类型，控制器会根据这些信息，分析当前网络拓扑的状况；根据当前AP上面的各个业务类型，以及各种业务对实时性的要求以及优先级的高低，生成业务发送速率表。

进一步的，所述步骤102中AP应用层通过openflow协议下发到802.11MAC层的业务区分模块。

进一步的，所述步骤103确认开启业务区分服务后，会将发送速率表由控制器通过openflow协议下发到802.11MAC层的发送速率区分模块供该模块匹配发送速率；在下发完成发送速率匹配表后，每隔设定的时间都会去更新该发送速率表。

进一步的，所述步骤103对在802.11MAC层获取到的无线数据包，做解包处理，获取到数据包后，根据需要区分业务的精细程度，移动SK_BUFFER的指针匹配控制器下发的发送速率表，然后将匹配结果作为一个特征值结合发送速率控制算法中的数据包投递估算时间，投递成功率，重传次数参数共同计算出MCS值，最后AP根据MCS的值，将数据包发送。

进一步的，所述步骤104中业务区分模块与已有的发送速率匹配算法共同作用的步骤为：当区分业务模块根据不同业务完成发送速率匹配，会给匹配成功的业务一个发送速率建议值，对于没有匹配到的业务，该值为空；之后发送速率算法会结合发送速率建议值计算MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略)：对于高优先级的业务如果自适应算法计算出的MCS称为MCS 1低于发送速率建议值MCS称为MCS 2，会在建议值和实际计算值中，基于两者分配不同的权重共同计算一个新的MCS称为MCS 3，作为发送速率，并统计该MCS 3发包的投递成功率；如果高于95％，下次发包会提升MCS 2的权重；如果低于95％，下次发包会提升MCS1的权重，；对于低优先级的业务，根据发送速率算法计算出的MCS 1会去匹配该业务建议值MCS 2，如果MCS 1大于MCS 2，直接使用建议值发送，如果MCS 1小于MCS 2，直接用MCS 1来发送。

本发明的优点及有益效果如下：

本本申请与现有数据转发技术相比，具有如下优点以及有益结果：在加入基于区分业务的发送速率控制后，可以在“尽力而为”转发的基础上，从用户的角度考虑：进行发送速率控制，保证了高优先级用户可以得到更好的服务质量，低优先级用户即使发送速率降低但也是在业务可承受的范围之内，从而在整体上提升用户的体验。从SDWN思想的角度考虑，因为SDWN是继承了SDN的思想，即集中控制，转发与控制分离，基于控制器去分析AP整体数据流量进而控制业务区分模块的开启，从根本上对接了集中控制的设计思想，从而使本来不可控的发送速率，在自适应的基础上加入可控的机制，进一步优化了AP的性能，提升了用户的体验。保证了无线终端用户使用无线网络时服务质量，而且为以后无线网络通信研究者提供了一个良好的实验测试平台，同时对SDWN的进一步研究起到了积极的促进作用。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例SDWN网络架构图；

图2：SDWN系统架构图图；

图3：控制器端获取发送速率表流程图；

图4：区分业务发送速率模块总流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，

为了对本发明实例进行清楚详细的介绍，此处结合图1简要介绍SDWN中的一些相关知识并说明本发明方法适用的应用场景。SDWN的架构按层次的角度来看可以分成三层，如图1所示，应用层，控制层和数据转发层，本发明方法的实施在SDWN的数据控制层面进行的。在SDWN系统中为了实现基于业务区分无线包发送速率，最大化的利用网络资源，需要在控制层面先对无线包的业务进行区分，然后再根据发送速率表，联合自适应发送速率算法对发送速率进行控制，达到区分业务发送速率的目的。本发明通过对SDWN中的业务信息统计，分析，计算生成业务发送速率表，然后再根据业务优先级对无线数据包进行匹配发送速率，最终达到根据业务优先级区分业务发送速率的目的，可以有效提升实时性要求高的业务发送速率，提升用户的体验。

图2主要是为了详细说明整个过程的架构图，如图所示，为了实现区分业务发送速率的功能，首先是在SDWN控制器端加入业务发送速率表生成模块；然后在控制层面也就是802.11MAC模块已有的发送速率控制的基础上，加入区分业务发送速率的模块，该模块在802.11MAC模块中对无线数据包做解包分析，分析出不同的数据包，在自适应算法的基础上进行发送速率匹配和计算，稍后会在流程图中，做具体的说明。

图3为本发明实施提供的一种控制器端获取生成发送速率表，供802.11MAC层业务发送速率区分模块使用。如图3所示，具体步骤为：

步骤301：开启控制器，控制器会通过事先通过openflow协议与AP进行交互，完成通信的交互。

步骤302：控制器和AP进行通信后，会获取当前控制器所控制AP的全部信息，包括用户信息，当前用户正在使用何种协议进行请求网络，进行何种的业务服务，控制器会根据这些信息，分析当前网络拓扑的状况。

步骤303：根据当前AP上面的各个业务类型，以及各种业务对实时性的要求以及优先级的高低，生成业务发送速率表。

步骤304：用来确认是否需要开启业务区分功能。

步骤305：确认开启业务区分服务后，会将发送速率表由控制器通过openflow协议下发到802.11MAC层的发送速率区分模块供该模块匹配发送速率。

步骤306：在下发完成发送速率匹配表后，每隔设定的时间都会去更新该发送速率表，因为可能会有新的用户接入系统，或者新的业务需求，然后完成发送速率表的更新。

图4：为本发明实施AP内部802.11MAC层的业务区分模块处理流程，如图4所示，该实施步骤为：

步骤401：当数据包由802.3协议转化为802.11协议并进入802.11MAC层，下面调用402基于自适应发送速率算法做发送速率设置。

步骤402：由openwrt系统自有的发送速率自适应算法，计算发送速率MCS 1，该MCS是发送速率算法根据结合数据包投递估算时间，投递成功率，重传次数等参数计算出的发送速率。

步骤403：数据包经业务匹配模块对无线数据包做解包分析，计算出数据包的业务以及优先级。

步骤404：做业务匹配分析，根据控制器下发的业务匹配发送速率表中的业务与当前数据包做交集，如果该数据包在范围内，执行步骤406；如果不在范围内，执行步骤405。

步骤405：当前数据包不属于控制范围内，直接使用已经得到的MCS 1进行转发，也就是该种业务是不要做优先级区分的。

步骤406：分析当前数据包的优先级，如果属于高优先级业务执行步骤411；如果不属于高优先级业务执行步骤407。

步骤407：非高优先级业务，此时根据SDWN控制器下发的业务匹配表得到该业务的MCS 2。

步骤408：如果MCS1<MCS2，即发送速率表中的该业务的建议值大于自适应算法计算出的值，直接调用410，使用MCS1发送，这样不仅约束了业务发送速率，同时保证了丢包率。

步骤409：如果MCS1>MCS2，即发送速率表中的该业务的建议值小于自适应算法计算出的值，为了保证低优先级发送速率的限制，直接使用MCS2发送，达到限速的目的。

步骤411：对于高优先业务，通过发送速率匹配表获取该发送速率匹配的MCS2。

步骤412：如果MCS1<MCS2，即发送速率表中的该业务的建议值大于自适应算法计算出的值，直接调用413；如果MCS1>MCS2，即发送速率表中的该业务的建议值小于自适应算法计算出的值，自然会选择高发送速率进行发送，直接执行步骤416。

步骤413：因为建议发送速率大于自适应提供的算法，为了保证投递成功率，基于MCS1和MCS2做均衡，为MCS1和MCS2设定不同的权重，用MCS1乘以其权重加上MCS2乘以其权重，计算出MCS 3，然后调用414,415设定发送速率。

步骤415：当AP发送完数据包后，会统计发包成功率，做反馈调节，执行步骤417。

步骤417：获取AP数据包投递成功率后执行步骤418。

步骤418：判断成功率是否大于95％，如果大于则执行步骤419，小于执行步骤420。

步骤419：如果数据包投递成功率大于95％，则认为当前信道环境良好，发送速率还有提升的空间，会去提升MCS 2的权重值，降低MCS 1的权重值，重新计算出发送速率MCS 3。

步骤420：如果数据包投递成功率小于95％，则认为当前信道环境不适合当前发送速率，发送速率还要进行优化，会提升MCS 1的权重值，降低MCS 2的权重值，重新计算出发送速率MCS 3。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。