一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的wlan中無線接入點(diǎn)節(jié)能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于SDN的WLAN中AP節(jié)能方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Networking,簡稱SDN)是由美國斯坦福大學(xué)研 究組提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，其核屯、技術(shù)化enFlow通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面與數(shù)據(jù) 面分離開來，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制。SDN控制器可W集中管理一定范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備，使得網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、部署、運(yùn)維、管理集中在一個控制節(jié)點(diǎn)完成。
[0003] 隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和數(shù)據(jù)流量的迅猛增長，基于802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無線 局域網(wǎng)WLAN作為一種低成本、高效率的流量承載解決方案，得到了產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注和支 持?，F(xiàn)有的WLAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)及AP設(shè)備的部署都是W追求信號強(qiáng)度、擴(kuò)大覆蓋范圍為首要 目標(biāo)。為了支持大量移動終端的接入，提供高帶寬和可靠的服務(wù)，運(yùn)營商大規(guī)模部署海量 AP。加之大量民用AP的部署，小片區(qū)域幾十個AP也是常有的事情。由于終端的移動性W及終 端業(yè)務(wù)的潮軟特性，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)峰值業(yè)務(wù)的時間段是很少的，大量AP會長時間處于空閑狀態(tài)， 不僅造成能源浪費(fèi)，也導(dǎo)致AP間的干擾比較嚴(yán)重。研究表明，AP消耗的能量占 WLAN總能耗的 60%。因此，在建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的同時，如何降低AP的能耗具有重要的意義。
[0004] 針對上述關(guān)于密集部署WLAN中AP高能耗的問題，研究者們相繼提出了節(jié)能方案。 現(xiàn)有的WLAN節(jié)能方案主要有：
[0005] 1、根據(jù)AP在一段時間內(nèi)處理的數(shù)據(jù)流量，選出相對空閑的AP，將運(yùn)些AP從激活狀 態(tài)調(diào)整為休眠狀態(tài)W實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0006] 2、根據(jù)AP已連接終端數(shù)W及收到的探測報(bào)文數(shù)目的大小，動態(tài)調(diào)整AP發(fā)送Beacon 帖的間隔時間，降低AP發(fā)送無線帖的數(shù)目W實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0007] 3、利用AP的空間幾何位置對WLAN中的AP進(jìn)行聚簇，即根據(jù)AP之間距離的遠(yuǎn)近將AP 劃分為不同的簇。在簇中，選出一個主導(dǎo)AP，關(guān)閉其它AP的電源，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
[000引 4、利用AP間相互監(jiān)聽到的RSSI對WLAN中的AP進(jìn)行聚簇，即將相互監(jiān)聽RSSI較強(qiáng)的 AP被聚成一簇。在簇中，當(dāng)其它AP被關(guān)掉時，調(diào)高剩下AP的功率W保證所謂的"覆蓋"。
[0009] 但是，現(xiàn)有的WLAN中的節(jié)能方法存在W下問題：（I)AP處于激活狀態(tài)和休眠狀態(tài) 時，兩種狀態(tài)下的能耗近似相等，節(jié)能效果不佳；（2化arina Gomez實(shí)測了AP在空載、有載、 滿載S種狀態(tài)下的能耗，得出了只有關(guān)掉AP才能節(jié)能的結(jié)論。因此，通過調(diào)整Beacon帖間隔 時間，降低發(fā)包速率并不能從本質(zhì)上降低能耗；（3)利用AP的空間幾何距離反映的信息很粗 略，而利用AP間相互監(jiān)聽的RSSI進(jìn)行聚簇，并沒有從終端的角度出發(fā)，導(dǎo)致對終端的通信質(zhì) 量影響大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對W上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種最小化覆蓋損失，降低對終端通信質(zhì)量的 影響W及提高終端接入概率的一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的WLAN中無線接入點(diǎn)節(jié)能控制方法。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的WLAN中無線接入點(diǎn)節(jié)能控制方法，其包 括W下步驟：
[0011] 101、首先利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN控制器進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)感知，建立無線接入點(diǎn)AP_ List信息表；
[001^ 102、其次，根據(jù)無線接入點(diǎn)AP監(jiān)聽客戶端的信號強(qiáng)度RSSI信息，并采用矩陣填充 法獲取其余的RSSI值得到矩陣R，然后對所有無線接入點(diǎn)AP進(jìn)行聚簇；
[0013] 103、最后，分別比較各簇中無線接入點(diǎn)AP的已連接終端數(shù)AP_num、流量密度AP_ traff ic與預(yù)先給定口限值的大小關(guān)系，若AP_num < N_l'hresholdl且AP_traff ic<T_ Threshold，AP_num則關(guān)閉該AP;其中，NJhresholdl表示關(guān)閉無線接入點(diǎn)AP的已連接終端 數(shù)的口限值，T_^reshold表示無線接入點(diǎn)AP的流量密度的口限值。否則，比較各簇中AP的 已連接終端數(shù)AP_num與預(yù)先給定口限值N_T虹eshold2的大小，N_Threshold2表示開啟無線 接入點(diǎn)AP的已連接終端數(shù)的口限值。若AP_num〉N_Threshold2且簇中存在已被關(guān)閉的AP， 自適應(yīng)開啟被關(guān)閉的AP。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟101中利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN控制器進(jìn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)感知，建立 無線接入點(diǎn)AP_List信息表具體為：
[001引 SDN控制器利用化enFlow協(xié)議感知WLAN中的AP，WAP的BSSID為關(guān)鍵字建立哈希 表，即AP_List信息表。
[0016]進(jìn)一步的，所述無線接入點(diǎn)AP_List信息表字段如下所示= BSSID已連接終端數(shù)流 量密度AP_RSSI。
[0017] 進(jìn)一步的，AP_RSSI信息表字段如下所示：
[001 引 MAC 地址 RSSI。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟102采用矩陣填充法具體為：
[0020] (4a)矩陣RmXn是由AP監(jiān)聽client的RSSI構(gòu)成的矩陣，其中矩陣R的行表示AP，矩陣R 的列表示C1 i ent，元素 Ri j表示APi監(jiān)聽得到C1 i ent j的RSSI值；
[0021] (4b)矩陣Gmxn為二進(jìn)制矩陣，隨機(jī)初始化矩陣Gmxn,且使矩陣G中每行、每列至少有 一個為1，其中1的個數(shù)所占比率為P，0.5 < P < 1;
[0022] (4c)AP濫聽矩陣0中如=1的client,獲取相應(yīng)的RSSI值，所有AP采集的RSSI值構(gòu) 成觀測矩陣R'，RSSI值的位置用集合Q表示，i = 1，2，……，m;
[0023] (4d)利用矩陣填充算法對觀測矩陣R'進(jìn)行恢復(fù)，即通過求解下式，獲取重構(gòu)的矩 陣R:
[0024] mini |R| I*
[0025] s.t.Pfi(R)=Pfi(R') r
[0026] 其中，I |R||*為R的核范數(shù)，I間I*二乙&，且Si, . . . ,Sr含0為矩陣R的奇異值。s.t.表 A-二 1 示約束條件，Pn(R)是投影算子，表示Q W外的元素為0,內(nèi)部元素保持不變。
[0027] 進(jìn)一步的，所述步驟102對所有無線接入點(diǎn)AP進(jìn)行聚簇具體步驟如下：
[0028] (5a)首先設(shè)定信號強(qiáng)度RSSI闊值A(chǔ)、B;
[0029] (5b)將無線接入點(diǎn)AP監(jiān)聽客戶端的RSSI構(gòu)成矩陣Rmxn，其中矩陣R的行表示AP，矩 陣R的列表示client,元素 Ru表示APi監(jiān)聽得到Clientj的RSSI值;矩陣中的RSSI值歸一化處 理為[0，U之間的值：即當(dāng)RSSI > A，則RSSI歸一化處理為I;當(dāng)八沖551 < B，則RSSI按照斜率k = -l/60，b = l/6進(jìn)行線性變化;當(dāng)RSSKB，則按照斜率k = -l/20，b = 9/2進(jìn)行線性變化；
[0030] (5c)利用余弦相似性公式：
[0032] 計(jì)算出APi和APj的相似度，計(jì)算結(jié)果用集合S表示；其中rik表示矩陣R中第i行k列 元素，rA表示矩陣R中第j行k列元素，c〇:s(&茍表示APi和AP撕相似度值；
[0033] (5d)集合S中的值進(jìn)行兩兩相減操作，計(jì)算出的差值小于或等于預(yù)先給定闊值0的 AP歸為簇1，否則歸為簇2。
[0034] 進(jìn)一步的，所述信號強(qiáng)度闊值A(chǔ)設(shè)置為-50地m，信號強(qiáng)度闊值的受置為-80地m。
[0035] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：
[0036] 本發(fā)明中，SDN控制器利用AP監(jiān)聽client的RSSI對WLAN中的AP進(jìn)行聚簇，引入矩陣 填充技術(shù)降低AP監(jiān)聽client的系統(tǒng)開銷。通過關(guān)閉簇中已連接終端數(shù)和流量密度均低于給 定闊值的AP，達(dá)到節(jié)能的目的。并且，SDN控制器周期性檢查簇中AP已連接終端數(shù)，發(fā)現(xiàn)簇中 存在AP已連接終端數(shù)超過闊值且簇中存在被關(guān)閉的AP，則開啟被關(guān)閉的AP。本發(fā)明方法不 僅可W達(dá)到節(jié)能目的，而且還可W最小化覆蓋損失，降低對終端通信質(zhì)量的影響W及提高 終端接入概率。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下:首先本發(fā)