一种基于软件定义网络的wlan中无线接入点节能控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于通信技术领域，特别设及一种基于SDN的WLAN中AP节能方法。
【背景技术】
[0002] 软件定义网络（Software Defined Networking,简称SDN)是由美国斯坦福大学研 究组提出的一种新型网络创新架构，其核屯、技术化enFlow通过将网络设备的控制面与数据 面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制。SDN控制器可W集中管理一定范围内的网络 设备，使得网络的设计、部署、运维、管理集中在一个控制节点完成。
[0003] 随着移动互联网的高速发展和数据流量的迅猛增长，基于802.11系列标准的无线 局域网WLAN作为一种低成本、高效率的流量承载解决方案，得到了产业界的高度关注和支 持。现有的WLAN网络架构设计及AP设备的部署都是W追求信号强度、扩大覆盖范围为首要 目标。为了支持大量移动终端的接入，提供高带宽和可靠的服务，运营商大规模部署海量 AP。加之大量民用AP的部署，小片区域几十个AP也是常有的事情。由于终端的移动性W及终 端业务的潮软特性，网络出现峰值业务的时间段是很少的，大量AP会长时间处于空闲状态， 不仅造成能源浪费，也导致AP间的干扰比较严重。研究表明，AP消耗的能量占 WLAN总能耗的 60%。因此，在建设无线网络基础设施的同时，如何降低AP的能耗具有重要的意义。
[0004] 针对上述关于密集部署WLAN中AP高能耗的问题，研究者们相继提出了节能方案。 现有的WLAN节能方案主要有：
[0005] 1、根据AP在一段时间内处理的数据流量，选出相对空闲的AP，将运些AP从激活状 态调整为休眠状态W实现节能。
[0006] 2、根据AP已连接终端数W及收到的探测报文数目的大小，动态调整AP发送Beacon 帖的间隔时间，降低AP发送无线帖的数目W实现节能。
[0007] 3、利用AP的空间几何位置对WLAN中的AP进行聚簇，即根据AP之间距离的远近将AP 划分为不同的簇。在簇中，选出一个主导AP，关闭其它AP的电源，从而达到节能的目的。
[000引 4、利用AP间相互监听到的RSSI对WLAN中的AP进行聚簇，即将相互监听RSSI较强的 AP被聚成一簇。在簇中，当其它AP被关掉时，调高剩下AP的功率W保证所谓的"覆盖"。
[0009] 但是，现有的WLAN中的节能方法存在W下问题：（I)AP处于激活状态和休眠状态 时，两种状态下的能耗近似相等，节能效果不佳；（2化arina Gomez实测了AP在空载、有载、 满载S种状态下的能耗，得出了只有关掉AP才能节能的结论。因此，通过调整Beacon帖间隔 时间，降低发包速率并不能从本质上降低能耗；（3)利用AP的空间几何距离反映的信息很粗 略，而利用AP间相互监听的RSSI进行聚簇，并没有从终端的角度出发，导致对终端的通信质 量影响大。
【发明内容】
[0010] 针对W上现有技术的不足，提出了一种最小化覆盖损失，降低对终端通信质量的 影响W及提高终端接入概率的一种基于软件定义网络的WLAN中无线接入点节能控制方法。 本发明的技术方案如下：一种基于软件定义网络的WLAN中无线接入点节能控制方法，其包 括W下步骤：
[0011] 101、首先利用软件定义网络SDN控制器进行WLAN网络感知，建立无线接入点AP_ List信息表；
[001^ 102、其次，根据无线接入点AP监听客户端的信号强度RSSI信息，并采用矩阵填充 法获取其余的RSSI值得到矩阵R，然后对所有无线接入点AP进行聚簇；
[0013] 103、最后，分别比较各簇中无线接入点AP的已连接终端数AP_num、流量密度AP_ traff ic与预先给定口限值的大小关系，若AP_num < N_l'hresholdl且AP_traff ic<T_ Threshold，AP_num则关闭该AP;其中，NJhresholdl表示关闭无线接入点AP的已连接终端 数的口限值，T_^reshold表示无线接入点AP的流量密度的口限值。否则，比较各簇中AP的 已连接终端数AP_num与预先给定口限值N_T虹eshold2的大小，N_Threshold2表示开启无线 接入点AP的已连接终端数的口限值。若AP_num〉N_Threshold2且簇中存在已被关闭的AP， 自适应开启被关闭的AP。
[0014] 进一步的，所述步骤101中利用软件定义网络SDN控制器进行WLAN网络感知，建立 无线接入点AP_List信息表具体为：
[001引 SDN控制器利用化enFlow协议感知WLAN中的AP，WAP的BSSID为关键字建立哈希 表，即AP_List信息表。
[0016]进一步的，所述无线接入点AP_List信息表字段如下所示= BSSID已连接终端数流 量密度AP_RSSI。
[0017] 进一步的，AP_RSSI信息表字段如下所示：
[001 引 MAC 地址 RSSI。
[0019] 进一步的，所述步骤102采用矩阵填充法具体为：
[0020] (4a)矩阵RmXn是由AP监听client的RSSI构成的矩阵，其中矩阵R的行表示AP，矩阵R 的列表示C1 i ent，元素 Ri j表示APi监听得到C1 i ent j的RSSI值；
[0021] (4b)矩阵Gmxn为二进制矩阵，随机初始化矩阵Gmxn,且使矩阵G中每行、每列至少有 一个为1，其中1的个数所占比率为P，0.5 < P < 1;
[0022] (4c)AP滥听矩阵0中如=1的client,获取相应的RSSI值，所有AP采集的RSSI值构 成观测矩阵R'，RSSI值的位置用集合Q表示，i = 1，2，……，m;
[0023] (4d)利用矩阵填充算法对观测矩阵R'进行恢复，即通过求解下式，获取重构的矩 阵R:
[0024] mini |R| I*
[0025] s.t.Pfi(R)=Pfi(R') r
[0026] 其中，I |R||*为R的核范数，I间I*二乙&，且Si, . . . ,Sr含0为矩阵R的奇异值。s.t.表 A-二 1 示约束条件，Pn(R)是投影算子，表示Q W外的元素为0,内部元素保持不变。
[0027] 进一步的，所述步骤102对所有无线接入点AP进行聚簇具体步骤如下：
[0028] (5a)首先设定信号强度RSSI阔值A、B;
[0029] (5b)将无线接入点AP监听客户端的RSSI构成矩阵Rmxn，其中矩阵R的行表示AP，矩 阵R的列表示client,元素 Ru表示APi监听得到Clientj的RSSI值;矩阵中的RSSI值归一化处 理为[0，U之间的值：即当RSSI > A，则RSSI归一化处理为I;当八沖551 < B，则RSSI按照斜率k = -l/60，b = l/6进行线性变化;当RSSKB，则按照斜率k = -l/20，b = 9/2进行线性变化；
[0030] (5c)利用余弦相似性公式：
[0032] 计算出APi和APj的相似度，计算结果用集合S表示；其中rik表示矩阵R中第i行k列 元素，rA表示矩阵R中第j行k列元素，c〇:s(&苟表示APi和AP撕相似度值；
[0033] (5d)集合S中的值进行两两相减操作，计算出的差值小于或等于预先给定阔值0的 AP归为簇1，否则归为簇2。
[0034] 进一步的，所述信号强度阔值A设置为-50地m，信号强度阔值的受置为-80地m。
[0035] 本发明的优点及有益效果如下：
[0036] 本发明中，SDN控制器利用AP监听client的RSSI对WLAN中的AP进行聚簇，引入矩阵 填充技术降低AP监听client的系统开销。通过关闭簇中已连接终端数和流量密度均低于给 定阔值的AP，达到节能的目的。并且，SDN控制器周期性检查簇中AP已连接终端数，发现簇中 存在AP已连接终端数超过阔值且簇中存在被关闭的AP，则开启被关闭的AP。本发明方法不 仅可W达到节能目的，而且还可W最小化覆盖损失，降低对终端通信质量的影响W及提高 终端接入概率。本发明的主要优点如下:首先本发