专利名称：无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法
技术领域：
本发明属于网络与通信技术领域，涉及一种无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法。
背景技术：
无线局域网现在已经得到了广泛的应用，随着接入数的增加无线局域网的网络带宽成为其发展的主要障碍。无线局域网与传统有线网络同样采用IP协议。IP协议报文的头部开销比较大，在多媒体业务中尤为明显。因为多媒体业务多为有效载荷较小的实时业务报文，在经过各层封装后，协议头占了报文大部分，带来了相对较大的报头额外开销。例如在网络中传输一个20字节的实时语音业务，语音数据要经过RTP/UDP/IP协议封装。如果是IPv4报文协议头部总长为40个字节(IP报头20字节，UDP报头8字节，RTP为12字节)，如果是IPv6报头总长为60个字节。报头就用去了 67% -75%的链路带宽，报头对接收端来说是没有意义的，而真正有用的数据部分只占带宽的25% -33%。在无线局域网中主流采用AC (无线控制器，Access Control)加AP (无线接入点， Access Point)集中式组网方式，一般WLAN网络由STA (工作站)，AP (无线接入点)，AC (无线控制器)，AS(认证服务器)组成。AP和AC之间采用以太网连接，可以是2层网络也可以使3层网络。在集中式组网中要求AC可以完全监控工作站的关联，接入、业务数据和计费。这样就要求所有STA的数据都要汇聚到AC上处理。目前AC的规格理论上可以同时管理IOM个AP，每个AP允许256个STA接入。当所有STA的数据都汇聚到时AC，有线链路的带宽将成为数据转发的瓶颈。为了节省网络带宽，本文提出一种压缩复用机制。在保证报文能够在多跳网络中到达AC的情况下，实现报文的最大压缩。
发明内容
本发明目的在于提供一种无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法，解决了现有技术中无线局域网中无线接入点与无线控制器间数据传输缓慢等问题。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是一种无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)无线接入点接受工作站的业务报文；(2)根据报文所属的数据流建立好上下文后具有相同IP地址、UDP端口号、协议号的业务报文进行压缩；(3)无线接入点对压缩后的报文进行复用技术处理后，将一个以上的压缩报文封装在一个以太帧中通过有线链路发送给无线控制器。优选的，所述方法步骤(1)中上下文的建立步骤包括接收一个待压缩的报文后， 检查该报文所属的数据流上下文信息是否建立；若是，直接则进入压缩流程；若否，则要进行上下文标识号的协商并初始化创建上下文。
优选的，所述方法步骤(1)中还包括上下文的更新步骤，当压缩方检查出待压缩报文动态字段发生变化时，发送动态更新报文到解压方，同时压缩方更新上下文；而解压方收到动态更新报文后，根据报文内容更新上下文。优选的，所述步骤O)中包括将具有相同IP地址、UDP端口号、协议号的业务报文定义为一条数据流，删除在数据流的生存周期中报文报头不变的字段，将报文报头变化的字段根据字段域值的变化规律采用不同的压缩方法进行压缩处理。优选的，所述方法中报文字段压缩方法选用W-LSB编码压缩方法，所述方法中业务报文静态字段域值在初始化解压方上下文时传递，当上下文初始化完成后，静态字段域值将不再传递；动态部分的RC字段，当检测到变化时则发送原始值；而动态部分的 IRRE⑶LAR和ALTERNATING类字段，当检测到变化时，并不发送原始值，而是发送W-LSB编码后的值。优选的，所述方法步骤(3)中复用技术处理步骤包括压缩完成后，在接收经过压缩的待封装的报文后，首先检查压缩报文净荷部分长度，当其大于报文净荷单元的预设的最大容许长度时，该报文将被单独的封装在一个以太报文中发送出去；当压缩报文净荷部分长度小于或等于报文净荷单元的最大容许长度时，判断该待封装报文的长度与已复用报文长度之和是否大于以太报文的预设的最大容许传输长度；若是，则发送已复用的报文，同时将待封装的报文将作为下一个复用报文的第一个复用子报文；若否，则将待封装的报文复用到已复用的报文中，并更新复用以太报文长度。其中待封装报文包括复用头部及报文净荷部分。优选的，所述对已复用的压缩报文将被封装在UDP的净荷中，UDP的端口为压缩复用协议的端口号。本发明的工作原理在于将属于同一个数据流的报文的IP头及UDP头进行压缩去除冗余部分，使用新的压缩头替换原报文协议头；如果报文的净荷比较小，那么可以将这些经过压缩后的报文封装在同一个以太帧中，这样可以大大减少协议报头在报文中的比重， 从而提高了传输效率，降低了用户对占用的传输带宽的要求。在网络中在一段时间内，具有相同源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号及目的端口号的报文会大量重复出现。比如某个时刻在浏览网页，那么这段时间内IP地址就是主机和服务器的地址，协议号为6 (TCP)，端口号也是固定的都是80。如果将这些具有相同源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口号及目的端口号的报文看出一条数据流，只要能够标示每个报文说属于哪个数据流的，那么这些相同的部分就成为了冗余信息。本发明进行压缩复用的基本原理将属于同一个数据流的报文的IP头及UDP头进行压缩去除冗余部分，使用新的压缩头替换原报文协议头；如果报文的净荷比较小，那么可以将这些经过压缩后的报文封装在同一个以太帧中。减少协议报头在报文中的比重，从而提高了传输效率，降低了用户对占用的传输带宽的要求。双方通过协商确定压缩复用报文所用的UDP端口号，解压方通过端口来识别是否是压缩报文。当解压方收一个压缩复用报文，会根据复用字头中信息找到上下文，然后将压缩报文还原成IP报文。本发明提供的压缩及复用的方法。包括以下步骤将具有相同IP地址、UDP端口号、协议号的业务报文，根据不同字段定义采用不同的压缩方法。并将压缩后的报文进行复
4用处理，最后一个以上的压缩报文封装在一个以太帧发送出去。压缩及复用步骤之前还包括接收报文，当收到一个带压缩的报文，首先检查报文所属的数据流是否已经建立好上下文。如果没有则通过上下文标识号请求报文初始化解压方的上下文。所述上下文标识号请求报文包括协商类型、报文长度域、上下文标识域、IP 版本号、生存时间域、服务质量域、保留域，以及与所述连接标识对应的源IP地址、目的IP 地址、源UDP端口号、目的UDP端口号。解压方通过接收到的上下文标识号请求报文，就可以初始化上下文。对报头动态域值采用基于窗体的最低位有效W-LSB编码方式，将需要压缩的域值与已经正确传递而作为参考的对应域的值进行比较，得到两者不一致的最低有效位。经过 LSB编码，压缩模块只需要传输域值的k个最低有效位，而不是原始的域值。W-LSB编码使用多个参考值并以滑动窗口的形式将它们组织起来，经过压缩方压缩后的LSBs可以通过滑动窗口内任何参考值解压出来。只要解压方当前参考值在滑动窗口内，就可以正确的解压。从而提高了压缩的鲁棒性。报文被压缩后，首先检查压缩报文净荷部分长度，当其大于报文净荷单元的预设的最大容许长度时，该报文不能和其他报文进行复用，它将被单独的封装在一个以太报文中发送出去。在发送这个报文之前，需要将已复用报文封装发送。当压缩报文净荷部分长度小于或等于报文净荷单元的最大容许长度时，判断该待封装报文的长度与已复用报文长度之和是否大于以太报文的预设的最大容许传输长度；若是，则发送已复用的报文，同时将待封装的报文将作为下一个复用报文的第一个复用报文；若否，则将待封装的报文复用到已复用的报文中，并更新复用以太报文长度。其中待封装报文包括复用头部及报文净荷部分。相对于现有技术中的方案，本发明的优点是本发明提供了一种基于无线局域网有线链路的报头压缩方法，包括以下步骤将 UDP/IP封装的业务报文进行压缩，去除报头的冗余字段；再将一个以上所述压缩报文封装在同一个以太帧中，共用一个IP头和UDP头。本发明减少了报头占用带宽的比重，从而提高了带宽的利用率，在传输过程中达到节省链路带宽，改善服务质量。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明的实施例中无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法流程图；图2为本发明的实施例无线接入点的处理流程图；图3为本发明的实施例无线接入点的W-LSB编码处理流程；图4为本发明的实施例无线接入点进行转发数据时复用后的报文格式；图5为本发明的实施例无线接入点进行转发数据时复用后的复用头格式。
具体实施例方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例以下为本发明基于无线局域网有线链路的数据转发过程，将具有相同IP地址、 UDP端口号、协议号的业务报文定义为一条数据流，删除在数据流的生存周期中报文报头不变的字段，变化字段根据字段域值的变化规律采用不同的压缩策略。再将压缩后的报文进行复用处理，最后一个以上的压缩报文封装在一个以太帧发送出去。其中报文字段定义为每个数据流创建上下文，上下文中保存上一个报文报头字段域值。上下文包括静态部分和动态部分。静态部分是指在属于同一条数据流的报文中报头字段不会变化的部分。静态部分还包括特殊定义的字段，比如IP报头与分片相关的字段，因为并不压缩分片的报文所以这写字段是不会变化的。动态部分有根据字段变化的规律，将一些在特定情况下保持不变的字段定义为STATIC类，如UDP校验和，在不使用时就为静态的；有些字段在很少变化。在变化后就一直保持那个的值，这样的字段被定义为 RARELY-CHANGE (RC)，如IP-TOS字段；ALTERNATING类表示字段变化的范围很小，如IP-TTL ； IRRE⑶LAR不规则变化的字段，如IP报头校验和。报文静态字段域值只在初始化解压方上下文时传递，当上下文初始化完成后，静态字段域值将不再传递。动态部分根据字段域值不同的变化规律，采用不同的压缩方式RC 字段，当检测到变化时则发送原始值；IRREGULAR和ALTERNATING类字段，当检测到变化时， 并不发送原始值，而是发送W-LSB编码后的值。压缩完成后，接着就是复用处理。在接收经过压缩的待封装的报文后，首先检查压缩报文净荷部分长度，当其大于报文净荷单元的预设的最大容许长度时，该报文不能和其他报文进行复用，它将被单独的封装在一个以太报文中发送出去。在发送这个报文之前，需要将已复用报文封装发送。当压缩报文净荷部分长度小于或等于报文净荷单元的最大容许长度时，判断该待封装报文的长度与已复用报文长度之和是否大于以太报文的预设的最大容许传输长度；若是，则发送已复用的报文，同时将待封装的报文将作为下一个复用报文的第一个复用子报文；若否，则将待封装的报文复用到已复用的报文中，并更新复用以太报文长度。其中待封装报文包括复用头部及报文净荷部分。接收一个待压缩的报文，检查该报文所属的数据流上下文信息是否建立。若是，直接则进入压缩流程。若否，则要进行上下文标识号(CID)的协商并初始化上下文。当压缩方检查出待压缩报文动态字段发生变化时，发送动态更新报文到解压方，同时压缩方更上下文。解压方收到动态更新报文后，根据报文内容更新上下文。所述对已复用的压缩报文将被封装在UDP的净荷中，UDP的端口为压缩复用协议的端口号。图1为压缩复用技术的整体流程图。无线接入点中包括四个模块接收模块、压缩模块、复用模块和发送模块，分别执行该四个步骤。图2为接收模块的处理流程，包括以下步骤步骤201接收业务报文。步骤202检查业务报文是否是支持的压缩类，若是执行步骤204，若否执行步骤 203。步骤203对不支持压缩的报文原样发送。
步骤204检查报文所属的数据流上下文信息是否建立，若是执行步骤206，若否执行步骤205。步骤205为未建立上下文的数据流建立上下文，并在发送上下文标示号请求报文。步骤206将报文交由压缩模块处理。能够进行压缩的报文ip/udp类型的报文。 IP版本为IPV4，非分片报文。其他的都不进行压缩。本发明中对IP/UDP各个字段的压缩如下IP报头字段说明版本号它代表所使用的IP版本号。不同版本号的数据包必须提交给不同的IP 协议栈进行处理。属于同一个流的所有数据包，该字段的值保持不变。在上下文初始化时传输一次，以后不在传输。IP头部长度目前不支持IP头的扩展。因此，在不存在扩展头的情况下，该字段的值为20，是已知的不需要发送。IP包的长度IP包的长度可以由链路层长度推导得出，因此不需要传输分片相关字段本发明对分片的报文，不进行处理。因此这些值不需要发送。标识字段这个值通常情况下变化范围比较小，一般增一。这个值在发送变化时并不发送原始值，而是发送W-LSB编码后的值。生存时间字段当流中包的路由不发生改变的时候，它的值恒定。这个值很少变化，发送W-LSB编码后的值。区分服务该字段的值在一个流里面很少改变。当发生变化时，发送原始值。协议类型由于压缩仅针对IP/UDP协议进行压缩和复用，因此这个协议域是固定的，在链路上不用传输，仅需要在接收方进行恢复即可；首部校验和它的值可以由解压器解压出整个IP头的时候再计算得出，因此不需要传输。IP地址这两个字段用来标识一个流，对这个流里面所有的数据包而言，其值保持不变。只在初始化上下文时传输。UDP报头字段说明UDP端口号这两个字段用来标识一个流，对这个流里面所有的数据包而言，其值保持不变。只在初始化上下文时传输。UDP校验和有线链路的质量比较好的，本发明不采取校验和的策略。因此这个值不需要传输。UDP报文长度这个值同样可以由链路层长度推导得出。因此不需要传输。图3为W-LSB编码处理流程。步骤如下1)选择参考值。压缩器选择最新一次被压缩的值作为参考值vref_c，发送时添加 CRC保护。2)计算最低有效位的位数k值。利用公式⑴k = max (g (vmin, ν), g (vmax, ν)) (1)；其中vmin，Vfflax表示滑动窗口所维护的参考值中最小值和最大值。max函数表示取两数的最大值。g函数实现如下
g (vref c, v) = length (vref c Λ ν) (2)；ν表示待压缩值，vref表示压缩时所参照的值。k为ν与Vref相比变化的最低比特位。g为LSB算法的函数用于比较两个数二进制数编码不同的最低有效位length为取二进制编码长度。3)确定译码区间。为了保证LSB解码准确无误，压缩器和解压器的取值区间必须保留原始值的信息，并且在这个区间上原始值是唯一一个与这k个比特相对应的域值。根据这两个条件取值区间可用公式表示为f (vref c, k) = [vref c-p, Vref c+(2k-l)-ρ] (ρ 为整数)(3)；公式中引入ρ是为了使该取值区间可以根据域值变化的特点进行设当的移动，从而使待压缩值能够落入区间内。例如对于那些总是增长的域值(如IP_ID)P可以设为-1， 则译码区间为[vref。+1，Vref。+2k]。最低有效位LSBs。4)生成最低有效位编码。当k值能够使ν满足上公式3所确定的译码区间，那么 LSBs可通过下面公式获得LSBs = v&[(l << k)_l] (4)；其中，&为按位与，<<为左右运算。图4为复用后的报文格式，复用子报文原来的报头被压缩成复用头。在无线局域网WLAN网络中，所有的业务报文都要汇聚到无线控制器。这样所有的复用子报文都复用同一个UDP/IP报头，源IP地址为无线终端所关联的无线接入点地址，目的地址为无线控制器的地址。UDP端口为压缩复用的特殊端口号。图5为复用头格式；其中SID域连接标识，该域16比特；LENGTH域表明复用子帧的长度，该域是16比特长；D域当D = 1时说明这个分组存在动态上下文更新信息。CRC域3个比特的CRC校验和，校验和覆盖整个UDP/IP协议头；M域表示动态域所更新的内容，4个比特位。T域表示压缩复用头类型。定义了两个类型的压缩复用头，主要区别是动态域的定义不同。Dynamic域上下文更新的内容包括TTL、IP-ID、T0S。可以是它们中的一个，也可以是它们之间的组合。这个由M字段的值决定。上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)无线接入点接受工作站的业务报文；(2)根据报文所属的数据流建立好上下文后具有相同IP地址、UDP端口号、协议号的业务报文进行压缩；(3)无线接入点对压缩后的报文进行复用技术处理后，将一个以上的压缩报文封装在一个以太帧中通过有线链路发送给无线控制器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步骤(1)中上下文的建立步骤包括接收一个待压缩的报文后，检查该报文所属的数据流上下文信息是否建立；若是，直接则进入压缩流程；若否，则要进行上下文标识号的协商并初始化创建上下文。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步骤(1)中还包括上下文的更新步骤，当压缩方检查出待压缩报文动态字段发生变化时，发送动态更新报文到解压方，同时压缩方更新上下文；而解压方收到动态更新报文后，根据报文内容更新上下文。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中包括将具有相同IP地址、 UDP端口号、协议号的业务报文定义为一条数据流，删除在数据流的生存周期中报文报头不变的字段，将报文报头变化的字段根据字段域值的变化规律采用不同的压缩方法进行压缩处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法中报文字段压缩方法选用W-LSB 编码压缩方法，所述方法中业务报文静态字段域值在初始化解压方上下文时传递，当上下文初始化完成后，静态字段域值将不再传递；动态部分的RC字段，当检测到变化时则发送原始值；而动态部分的IRREGULAR和ALTERNATING类字段，当检测到变化时，并不发送原始值，而是发送W-LSB编码后的值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步骤(3)中复用技术处理步骤包括压缩完成后，在接收经过压缩的待封装的报文后，首先检查压缩报文净荷部分长度，当其大于报文净荷单元的预设的最大容许长度时，该报文将被单独的封装在一个以太报文中发送出去；当压缩报文净荷部分长度小于或等于报文净荷单元的最大容许长度时，判断该待封装报文的长度与已复用报文长度之和是否大于以太报文的预设的最大容许传输长度；若是，则发送已复用的报文，同时将待封装的报文将作为下一个复用报文的第一个复用子报文；若否，则将待封装的报文复用到已复用的报文中，并更新复用以太报文长度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述对已复用的压缩报文将被封装在UDP 的净荷中，UDP的端口为压缩复用协议的端口号。
全文摘要
本发明公开了一种无线局域网无线接入点向无线控制器进行数据转发的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)无线接入点接受工作站的业务报文；(2)根据报文所属的数据流建立好上下文后具有相同IP地址、UDP端口号、协议号的业务报文进行压缩；(3)无线接入点对压缩后的报文进行复用技术处理后，将一个以上的压缩报文封装在一个以太帧中通过有线链路发送给无线控制器。本发明减少了报头占用带宽的比重，从而提高了带宽的利用率，在传输过程中达到节省链路带宽，改善服务质量。
文档编号H04L12/56GK102420672SQ20111002629
公开日2012年4月18日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者宋成飞 申请人:苏州汉明科技有限公司