本发明涉及软件定义企业级无线网络
技术领域：
：，具体涉及一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法及系统。
背景技术：
：：软件定义企业级无线网络，是通过将SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)架构和传统企业级无线网络相融合，利用SDN的核心协议OpenFlow将传统企业级无线网络的设备控制面与数据传输面分离开来，从而实现对网络流量的灵活控制。分级用户带宽控制是一项基于HTB(HierarchicalTokenBucket，分层令牌桶)算法的企业级无线网络应用服务。分级用户带宽控制是通过对用户进行不同的优先等级划分，然后对不同等级用户进行不同程度的带宽控制，来保证高优先级用户数据流量的服务质量。传统的技术方法通过基于Linux的TC(TrafficControl，流量控制器)和iptables模块来实现。然而，在网络中，用户接入量和网络流量是实时变化的，传统方法需要人工调整宽带控制策略来应对用户接入量和网络流量的变化，调节效率低，反应速度慢，使得应用服务的服务质量大大降低。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法及系统。该带宽控制方法能够根据网络AP(AccessPoint，接入点)负载度对低优先级用户自动进行带宽控制调整，从而提升高优先级用户的服务质量和体验。为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法，包括：步骤S1：网络管理员根据用户优先级为用户分配带宽，并创建相应的带宽控制队列；步骤S2：全网中的AP周期性的向SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)控制器更新自己的负载度；步骤S3：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用周期性的检查每个AP的负载度，并判断当前AP的负载度是否大于预设的负载度阀值，若是，则执行步骤S4；否则，执行步骤S6；步骤S4：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用向当前AP发送严格的带宽控制消息；步骤S5：当前AP接收到步骤S4发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的严格的带宽控制队列中；步骤S6：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用向当前AP发送宽松的带宽控制消息；步骤S7：当前AP接收到步骤S6发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的宽松的带宽控制队列中。可选的，所述步骤S2具体的处理过程为：全网中的AP均运行基于ClickModularRouter的LIB(LocalInformationBase，本地信息库)模块；所述LIB模块读取网卡驱动中的参数，并结合当前接入用户数量计算出当前AP的负载度；然后通过周期性的向SDN控制器发送自定义消息的形式，更新自己的负载度。可选的，所述LIB模块计算AP的负载度按照如下公式进行：其中，APLoad表示是当前AP的负载度；ChannleLoad表示是当前信道负载；Nau表示是当前接入用户数量；ChannleBusyTime和MeasurementDuration分别是当前网卡驱动中的参数。可选的，所述自定义消息包括70个字节；其中，第1～28字节为包头部分；第29～70字节为消息头部分和消息数据部分。可选的，所述SDN控制器为基于Floodlight的SDN控制器；所述提供服务质量的带宽控制应用运行在所述SDN控制器上；在所述SDN控制器上还运行着一个CIB(CentralInformationBase，中央信息库)模块；所述CIB模块能够接收所述LIB模块发送过来的自定义消息，并对该自定义消息进行处理，获取到各个AP的负载度；所述提供服务质量的带宽控制应用周期性的向所述CIB模块调取各个AP的负载度信息，并根据获取的AP负载度与预设的负载度阀值的大小关系来决定执行步骤S4或者步骤S6。可选的，所述步骤S5和步骤S7的具体处理过程均为：运行在AP上的所述LIB模块接收所述CIB模块发送的带宽控制消息，当所述LIB模块接收到消息之后，通过OpenFlow将低优先级用户的数据流导入步骤S1创建的对应的带宽控制队列中。可选的，网络管理员根据用户优先级能够对所述步骤S1中设定的队列数量以及队列对应的带宽范围进行调整。可选的，所述预设的负载度阀值为1。本发明还提供了一种软件定义无线网络的上行带宽控制系统，包括：接入到网络中的AP，以及运行在所述AP上的LIB模块和SDN交换机；还包括：SDN控制器，以及运行在所述SDN控制器上的CIB模块和提供服务质量的带宽控制应用；其中，所述SDN交换机用于创建分级用户的带宽控制队列，并通过OpenFlow协议实现对分级用户的数据流控制；所述LIB模块用于计算AP的负载度，并通过周期性发送消息的方式将当前AP的负载度传递给所述CIB模块；所述LIB模块还负责接收CIB模块发送的自定义带宽控制消息；所述CIB模块用于接收LIB模块发送的消息，并对该消息进行处理后，获取各个AP的负载度；所述提供服务质量的带宽控制应用能够周期性的向所述CIB模块调取各个AP的负载度，并根据AP负载度与预设的阀值大小关系通过所述SDN控制器向所述LIB模块下发不同的带宽控制策略。本发明还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由客户端的处理器执行时，使得客户端能够执行一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法，所述方法包括：步骤S1：根据用户优先级为用户分配带宽，并创建相应的带宽控制队列；步骤S2：全网中的AP周期性的向SDN控制器更新自己的负载度；步骤S3：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用周期性的检查每个AP的负载度，并判断当前AP的负载度是否大于预设的负载度阀值，若是，则执行步骤S4；否则，执行步骤S6；步骤S4：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用向当前AP发送严格的带宽控制消息；步骤S5：当前AP接收到步骤S4发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的严格的带宽控制队列中；步骤S6：运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用向当前AP发送宽松的带宽控制消息；步骤S7：当前AP接收到步骤S6发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的宽松的带宽控制队列中。本发明采用以上技术方案，所述带宽控制方法通过全网中的AP周期性的向SDN控制器更新自己的负载度；运行在SDN控制器上的提供服务质量的带宽控制应用周期性的检查每个AP的负载度，并判断当前AP的负载度与预设的阀值大小关系通过所述SDN控制器向AP下发不同的带宽控制消息；所述AP根据接收到的带宽控制消息对低优先级用户进行相应的带宽控制操作，以保证高优先级用户具有更高的服务质量。本发明利用软件定义网络架构的灵活性和可编程性，通过运行在SDN控制器上的CIB模块实现与AP的消息互通，从而实现SDN控制器对实时AP负载度的自适应，该带宽控制方法能够有效的应对网络流量和用户连接的变化，避免了人工操作带来的繁琐和低效，大大提升了对分级用户的带宽控制效率，提高了高优先级用户的服务质量和体验。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明软件定义无线网络的上行带宽控制方法的流程示意图；图2是本发明软件定义无线网络的上行带宽控制方法中的自定义消息格式示意图；图3是本发明软件定义无线网络的上行带宽控制系统的结构示意图；图4是本发明一种实施例的带宽控制整体消息流程示意图；图5是采用本发明所述的带宽控制方法和不采用本发明方法分别对低优先级用户吞吐量的影响试验结果对比图；图6是采用本发明所述的带宽控制方法的低优先级用户和高优先级用户的吞吐量变化曲线图；图7是对低优先级用户采用宽松的带宽控制与不采用带宽控制时，60s内的丢包率实验结果对比图；图8是对低优先级用户采用严格的带宽控制与不采用带宽控制时，60s内的丢包率实验结果对比图。图中：1、AP；2、LIB模块；3、SDN交换机；4、SDN控制器；5、CIB模块；6、提供服务质量的带宽控制应用。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。如图1所示，本发明提供了一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法，包括：步骤S1：网络管理员根据用户优先级为用户分配带宽，并创建相应的带宽控制队列；在具体实施中，网络管理员根据用户优先级在软件SDN交换机3OpenvSwitch中分配带宽，并创建相应的带宽控制队列，本发明中定义了两种优先级用户，分别为主用户和访客用户，主用户拥有高优先级，对应的队列没有带宽限制，能够获得最佳的服务质量和体验。访客用户拥有低优先级，对应两种队列分别为：严格的带宽控制队列(带宽限制在5Mbps内)和宽松的带宽控制队列(带宽限制在10Mbps内)的带宽限制。步骤S2：全网中的AP1周期性的向SDN控制器4更新自己的负载度；具体的处理过程为：全网中的AP均运行基于ClickModularRouter的LIB模块2；所述LIB模块2读取网卡驱动中的参数，并结合当前接入用户数量计算出当前AP的负载度；然后通过周期性的向SDN控制器4发送自定义消息的形式，更新自己的负载度。具体的，所述LIB模块2计算AP的负载度按照如下公式进行：其中，APLoad表示是当前AP的负载度；ChannleLoad表示是当前信道负载；Nau表示是当前接入用户数量；ChannleBusyTime和MeasurementDuration分别是当前网卡驱动中的参数。如图2所示，所述自定义消息包括70个字节；其中，第1～28字节为包头部分；第29～70字节为消息头部分和消息数据部分；该消息数据部分就是以字符串形式表示的AP负载度。步骤S3：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6周期性的检查每个AP的负载度，并判断当前AP的负载度是否大于预设的负载度阀值，若是，则执行步骤S4；否则，执行步骤S6；进一步的，所述SDN控制器4为基于Floodlight的SDN控制器4；所述提供服务质量的带宽控制应用6运行在所述SDN控制器4上；在所述SDN控制器4上还运行着一个CIB模块5；所述CIB模块5能够接收所述LIB模块2发送过来的自定义消息，并对该自定义消息进行处理，获取到各个AP的负载度；所述提供服务质量的带宽控制应用6周期性的向所述CIB模块5调取各个AP的负载度信息，并根据获取的AP负载度与预设的负载度阀值的大小关系来决定执行步骤S4或者步骤S6。所述预设的负载度阀值为1，即当只有一个接入用户时，AP的负载度不会超过1，则执行步骤S6；若负载度大于1，则代表当前至少有二个接入用户，则执行步骤S4。步骤S4：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6向当前AP发送严格的带宽控制消息；该消息的内容是由当前AP的IP地址和严格的带宽控制类型组成；步骤S5：当前AP接收到步骤S4发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的严格的带宽控制队列中；需要说明的是，步骤S5具体的处理过程为：运行在AP上的LIB模块2接收CIB模块5发送的严格的带宽控制消息，当所述LIB模块2接收到该消息之后，通过OpenFlow将低优先级用户的数据流导入步骤S1创建的严格的带宽控制队列中，以实现对低优先级用户的上行带宽控制。步骤S6：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6向当前AP发送宽松的带宽控制消息；该消息的内容是由当前AP的IP地址和宽松的带宽控制类型组成；即当前AP只有一个接入用户时，提供服务质量的带宽控制应用6通过CIB模块5向AP发送宽松的带宽控制消息来提升低优先级用户的服务质量和体验；步骤S7：当前AP接收到步骤S6发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的宽松的带宽控制队列中；需要补充说明的是，步骤S7的具体处理过程均为：运行在AP上的LIB模块2接收CIB模块5发送的宽松的带宽控制消息，当所述LIB模块2接收到该消息之后，通过OpenFlow将低优先级用户的数据流导入步骤S1创建的宽松的带宽控制队列中，以实现对低优先级用户的上行带宽控制。可选的，网络管理员根据用户优先级能够对所述步骤S1中设定的队列数量以及队列对应的带宽范围进行调整。如图3所示，本发明还提供了一种软件定义无线网络的上行带宽控制系统，包括：接入到网络中的AP，以及运行在所述AP上的LIB模块2和SDN交换机3；还包括：SDN控制器4，以及运行在所述SDN控制器4上的CIB模块5和提供服务质量的带宽控制应用6；其中，所述SDN交换机3用于创建分级用户的带宽控制队列，并通过OpenFlow协议实现对分级用户的数据流控制；所述LIB模块2用于计算AP的负载度，并通过周期性发送消息的方式将当前AP的负载度传递给所述CIB模块5；所述LIB模块2还负责接收CIB模块5发送的自定义带宽控制消息；所述CIB模块5用于接收LIB模块2发送的消息，并对该消息进行处理后，获取各个AP的负载度；所述提供服务质量的带宽控制应用6能够周期性的向所述CIB模块5调取各个AP的负载度，并根据AP负载度与预设的阀值大小关系通过所述SDN控制器4向所述LIB模块2下发不同的带宽控制策略。如图4所示，作为本发明的一种实施例，图4是该实施例的带宽控制整体消息流程示意图。由图4中，可以看到全网中存在三个用户和两个AP，分别是UE1、UE2和UE3，其中，UE1和UE2是属于接入点AP1的，UE3是属于接入点AP2。三个用户分别连接到各自的接入点后，运行在AP上的LIB模块2周期性的使用自定义消息向SDN控制器4更新自己的负载度；提供服务质量的带宽控制应用6周期性的通过运行在SDN控制器4上CIB模块5查询到每个AP的负载度，并根据AP负载度与预设的阀值大小关系通过所述SDN控制器4向所述LIB模块2下发带宽控制策略。图4中，AP1的负载度为2，大于阀值1，则提供服务质量的带宽控制应用6会通过CIB模块5向AP1发送严格的带宽控制消息，以便将低优先级用户的数据流导入严格的带宽控制队列中，从而保证高优先级用户的服务质量和体验；AP2的负载度为1，不大于阀值1，则提供服务质量的带宽控制应用6会通过CIB模块5向AP2发送宽松的带宽控制消息；运行在AP1和AP2上的LIB模块2接收到带宽控制消息之后，通过OpenFlow协议对低优先级用户的数据流进行控制，根据消息的内容将低优先级用户的数据流导入严格的带宽(5Mbps)控制队列或宽松的带宽(10Mbps)控制队列中，以实现分级带宽控制。图5是当网络中只有一个低优先级用户时，采用本发明所述的带宽控制方法和不采用本发明方法分别对低优先级用户吞吐量的影响试验结果对比图；其中，圆圈线表示的是采用本发明所述的带宽控制方法时低优先级用户吞吐量的变化曲线，方框线表示的是不采用本发明方法时低优先级用户吞吐量的变化曲线。如图5所示，当只有一个低优先级用户时，如果没有任何的带宽控制，可以看到低优先级用户可以获得大约为40Mbps的吞吐量。在提供服务质量的带宽控制应用6下，本发明自适应了AP的负载度，因为只有一个接入用户，该方法判断决定对该低优先用户实施宽松的带宽控制。于是可以看到从实验开始的23秒之后，低优先级用户的吞吐量被有效的控制在了大约为10Mbps直到实验结束。图6表示的是当网络中有一个低优先级用户和一个高优先级用户同时接入时，采用本发明所述的带宽控制方法60s内低优先级用户和高优先级用户的吞吐量变化曲线图；其中，圆圈线表示的是低优先级用户吞吐量的变化曲线，方框线表示的是高优先级用户吞吐量的变化曲线。如图6所示，当有一个低优先级用户和一个高优先级用户同时接入，在提供服务质量的带宽应用还没有开始工作的情况下，对比高优先级用户，低优先级用户反而拥有更高的吞吐量。随着提供服务质量的带宽应用开始运行，本发明自适应了AP的负载度，因为有超过一个以上的接入用户，为了优先保证高优先级用户的服务质量和体验，该方法判断决定对低优先用户实施严格的带宽控制。于是可以看到从实验开始的23秒之后，低优先级用户的吞吐量被有效的控制在了大约为5Mbps直到实验结束。相对的，高优先用户的吞吐量从大约10Mbps提升到了40Mbps直到实验结束。图7显示的是对低优先级用户采用宽松的带宽控制与不采用带宽控制时，60s内的丢包率实验结果对比图；图8显示的是对低优先级用户采用严格的带宽控制与不采用带宽控制时，60s内的丢包率实验结果对比图。如图7所示，当有一个低优先级用户和一个高优先级用户同时接入时，如果没有任何的带宽控制策略，可以看到，对比高优先级用户，低优先级用户反而获得了更低的丢包率。在本发明所述的带宽控制下，本发明算法自适应了AP的负载度，因为有超过一个以上的接入用户，为了优先保证高优先级用户的服务质量和体验，该方法原本判断决定对低优先用户实施严格的带宽控制，但为了测试宽松的带宽控制对丢包率的影响，算法经过修改决定对低优先用户实施宽松的带宽控制。于是可以看到低优先级用户的丢包率从大约5％增加到了24％。相对的，高优先级用户的丢包率从大约7％降低到了2％。如图8所示，当有一个低优先级用户和一个高优先级用户同时接入时，如果没有任何的带宽控制策略，可以看到，对比高优先级用户，低优先级用户反而获得了更低的丢包率。在本发明所述的带宽控制下，本发明算法自适应了AP的负载度，因为有超过一个以上的接入用户，为了优先保证高优先级用户的服务质量和体验，该方法判断决定对低优先级用户实施严格的带宽控制。于是可以看到低优先级用户的丢包率从大约5％增加到了54％，高优先级用户的丢包率从大约7％降低到了1％。结合图7和图8的实验结果，为了保证高优先级用户的服务质量，该方法最终采用当有一个低优先级用户和一个高优先级用户同时接入时，对低优先级用户实施严格的带宽控制。本发明所提供的带宽控制方法可以自适应AP负载度，通过对低优先级用户进行不同程度的带宽控制，有效的提升高优先级用户的吞吐量，同时降低高优先级用户的丢包率。本发明还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由客户端的处理器执行时，使得客户端能够执行一种软件定义无线网络的上行带宽控制方法，所述方法包括：步骤S1：根据用户优先级为用户分配带宽，并创建相应的带宽控制队列；步骤S2：全网中的AP周期性的向SDN控制器4更新自己的负载度；步骤S3：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6周期性的检查每个AP的负载度，并判断当前AP的负载度是否大于预设的负载度阀值，若是，则执行步骤S4；否则，执行步骤S6；步骤S4：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6向当前AP发送严格的带宽控制消息；步骤S5：当前AP接收到步骤S4发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的严格的带宽控制队列中；步骤S6：运行在SDN控制器4上的提供服务质量的带宽控制应用6向当前AP发送宽松的带宽控制消息；步骤S7：当前AP接收到步骤S6发送的消息后，将低优先级用户的数据流导入所述步骤S1创建的宽松的带宽控制队列中。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
：的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3