一种基于可用带宽的多AP选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可用带宽的多AP选择方法，通过分析IEEE802.11DCF协议，将用户与AP之间的通信过程建立为先到随机服务的排队论模型。通过分析排队论模型参数、用户与AP之间通信过程所涉及的参数和用户数据包传输参数之间的联系，得到精确的AP可用带宽值。然后利用可用带宽，AC为需要做多AP选择的用户选择最佳AP。本发明专利技术采用AC+AP的集中控制框架，无需对现有用户做任何修改，适用于用户动态到达场景，具有非常好的可操作性和实时性，能够适应当前AP密集化部署的趋势。

A multiple AP selection method based on available bandwidth

The invention discloses a multiple AP selection method based on available bandwidth. By analyzing the IEEE802.11DCF protocol, the communication process between the user and the AP is established as a queuing model of the prior to random service. By analyzing the model parameters of queuing theory, the parameters involved in the communication process between users and AP and the transmission parameters of user data packets, accurate AP available bandwidth values are obtained. Then, using the available bandwidth, AC selects the best AP for the user who needs to do more AP selection. The invention adopts the centralized control framework of AC+AP, without any modification of existing users, for users to dynamic scenes, has very good operability and real-time, able to adapt to the trend of intensive deployment of current AP.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可用带宽的多AP选择方法
本专利技术属于无线通信
，更为具体地讲，涉及一种基于可用带宽的多AP选择方法。
技术介绍
为了满足人们随时随地进行语音、网络通信的需求，无线局域网应运而生。而无线局域网技术的迅猛发展以及无线产品的价格不断降低，使得WLAN的规模也在不断壮大。越来越多的公共场所、办公地点，开始密集部署AP接入点，为人们办公娱乐等提供便利的网络服务。WLAN有两种基本架构，一种是FATAP架构，又叫自治式网络架构；另一种是AC+FITAP架构，又叫集中式网络架构。前者功能强大，独立性强，具备自治能力，当单个部署时，不需要介入专门的管控设备，能够独自完成无线用户的接入，业务数据的加密和业务数据报文的转发等功能，适用于家庭或者小企业WLAN的场景中。然而在大型使用场景中如商场，接入用户较多，需要大面积覆盖，如果采用FATAP部署会带来巨大的管理和维护成本，此时采用AC+FITAP的集中式网络架构更为合适。该架构下，FITAP只具有从无线天线收发无线信号、无线数据加密、以及IEEE802.11所要求的底层设置等功能，无线接入控制器AC(AccessController)负责管理控制FITAP设备，但它不能发射无线射频信号，两者相互配合共同完成WLAN功能。AC对WLAN中的所有FITAP进行管理和控制时，可以统一为FITAP下发配置，统一为FITAP进行软件升级，并进行用户的接入认证。在大规模部署的无线局域网结构中，为了保证网络的无缝覆盖，AP常常采用密集部署，因此STA在同一个区域内能同时扫描到多个WIFI信号。现行标准下，STA通常是选择与WIFI信号强度RSSI最大的AP建立连接。这将导致某些AP负载过重，新的STA若继续接入过载AP，将不能得到及时、高质量的服务，同时整个网络状况将进一步恶化，资源利用率急剧降低。因此，如果STA在接入到无线网络时，不是盲目地选择信号最强的AP进行接入，而是综合考虑AP的可用带宽等信息，通过有效的机制进行评估后，选择最合适的AP，那么网络资源的利用率将会得到提升。在现有技术中，面临多AP选择问题时，针对提出一个更优的AP选择决策因子的研究很多。其中，比较典型的做法是通过估计AP的负载情况来进行AP选择的决策。具体的做法是，系统集中统计每个AP的负载情况，然后为单个用户选择最佳AP。这需要在用户终端做相应的修改才能完成对于所有AP负载情况的探测，然而该方法存在一下缺点：(1)、需要在用户端做修改。该方案需要在用户端做修改配合完成用户对于多AP的选择，在实际应用中，方案的设计应当尽量避免在用户端做修改，否则推行难度大。(2)、对于决策因子的选择不够精确。该方案简单统计AP的负载，并不能真实反应AP的链路带宽占用情况。更好的做法是，结合协议分析，精确估计每个AP的负载和链路使用情况，再作为决策因子以备AP选择使用。因此，如何优化用户接入机制，以保证用户的服务需求和网络性能是本专利技术的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于可用带宽的多AP选择方法，采用AC+AP的集中式架构，由AC与AP的合作完成用户对于AP的选择，能够为用户提供最多带宽保证的AP接入。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种基于可用带宽的多AP选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置系统的接收信号强度RSSI门限以及系统周期性的为移动用户更新最佳无线接入点AP的时间周期T；(2)、计算每个AP自身可用带宽值用户接入AP后，通过AP所在的信道传输数据包，数据包在传输过程中有两种状态：冲突和成功传输；那么，数据包传输过程中发生冲突的时间开销为：TC＝PHY_head+MAC_head+E[TL]+DIFS+δ其中，PHY_head表示物理层的包头时间开销，MAC_head表示介质访问控制层的包头时间开销，E[TL]表示数据包传输时间开销TL的均值，DIFS表示分布式帧间间隔，δ表示传播时延；数据包在信道上被成功传输的时间开销为：TS＝PHY_head+MAC_head+E[TL]+DIFS+δ+ACK+SIFS+δ其中，ACK表示确认字符时间开销，SIFS表示短帧间间隔；AP的信道有两种状态：空闲和繁忙，那么，用户与AP关联的信道处于空闲状态的概率Pidle为：其中，τn表示当前时隙中某个数据包正在被传输的概率；τ表示饱和状态下当前时隙中某个数据包正在被传输的概率；λ＝λ1+λ2+...+λN，表示AP上数据包的泊松到达率，N表示当前AP所挂接的用户数目；pn表示当前时隙中竞争信道的用户数目为n的概率；Ratedata表示数据包传输速率；数据包在信道上被成功传输的概率为：数据包在信道上传输发生冲突的概率为：当前AP已被使用的链路带宽为：其中，E[L]表示数据包长度L的均值；σ表示单位时隙；AP的可用带宽值为：EAB＝B-S其中，B＝max{S}，表示AP可被使用的链路带宽上限值，该值不会超过AP的空口带宽值；(3)、无线接入控制器AC为用户选择最佳AP(3.1)、AP向AC上报用户的扫描方式，AC统计所有AP的可用带宽值和所有AP与用户之间的RSSI值；(3.2)、AC从所有的用户中找出需要做多AP选择的用户；(3.3)、AC根据RSSI门限值，将AP与用户之间RSSI值大于RSSI门限的AP放入AP备选集中，从而为需要做多AP选择的用户构建出AP备选集，同时将对应AP的可用带宽值存入AP备选集中；(3.4)、AC从AP备选集中选择可用带宽最大的AP作为用户的最佳AP；(4)、用户与最佳AP建立链接(4.1)、AC检测用户的扫描方式，如果用户主动发送Probe-request帧，则为主动扫描方式；如果用户接收Beacon帧，则为被动扫描方式；(4.2)、若用户采用主动扫描：AC向最佳AP发送接入指令，最佳AP收到接入指令后向用户回复Probe-response帧，再由最佳AP与用户完成关联和认证，从而成功建立起用户与最佳AP的链接；(4.3)、若用户采用被动扫描方式：AC向最佳AP发送接入指令，最佳AP收到接入指令后向用户回复Beacon帧，同时AC发送阻塞指令至除最佳AP外的其他AP，阻塞其他AP与用户完成关联和认证，只允许最佳AP完成与用户完成关联和认证，从而成功建立起用户与最佳AP的链接。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种基于可用带宽的多AP选择方法，通过分析IEEE802.11DCF协议，将用户与AP之间的通信过程建立为先到随机服务的排队论模型。通过分析排队论模型参数、用户与AP之间通信过程所涉及的参数和用户数据包传输参数之间的联系，得到精确的AP可用带宽值。然后利用可用带宽，AC为需要做多AP选择的用户选择最佳AP。本专利技术采用AC+AP的集中控制框架，无需对现有用户做任何修改，适用于用户动态到达场景，具有非常好的可操作性和实时性，能够适应当前AP密集化部署的趋势。同时，本专利技术一种基于可用带宽的多AP选择方法还具有以下有益效果：(1)、本专利技术基于IEEE802.11DCF协议的分析，将用户与AP之间的通信过程建立排队论模型，进而得到精确的AP可用带宽值。(2)、本专利技术所提出的AP选择方法无需对现有的用户进行任何修改，利用AC+AP的集中式架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可用带宽的多AP选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置系统的接收信号强度RSSI门限以及系统周期性的为移动用户更新最佳无线接入点AP的时间周期T；(2)、计算每个AP自身可用带宽值用户接入AP后，通过AP所在的信道传输数据包，数据包在传输过程中有两种状态：冲突和成功传输；那么，数据包传输过程中发生冲突的时间开销为：T

【技术特征摘要】
1.一种基于可用带宽的多AP选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设置系统的接收信号强度RSSI门限以及系统周期性的为移动用户更新最佳无线接入点AP的时间周期T；(2)、计算每个AP自身可用带宽值用户接入AP后，通过AP所在的信道传输数据包，数据包在传输过程中有两种状态：冲突和成功传输；那么，数据包传输过程中发生冲突的时间开销为：TC＝PHY_head+MAC_head+E[TL]+DIFS+δ其中，PHY_head表示物理层的包头时间开销，MAC_head表示介质访问控制层的包头时间开销，E[T]表示数据包传输时间开销TL的均值，DIFS表示分布式帧间间隔，δ表示传播时延；数据包在信道上被成功传输的时间开销为：TS＝PHY_head+MAC_head+E[TL]+DIFS+δ+ACK+SIFS+δ其中，ACK表示确认字符时间开销，SIFS表示短帧间间隔；AP的信道有两种状态：空闲和繁忙，那么，用户与AP关联的信道处于空闲状态的概率Pidle为：其中，τn表示当前时隙中某个数据包正在被传输的概率；τ表示饱和状态下当前时隙中某个数据包正在被传输的概率；λ＝λ1+λ2+...+λN，表示AP上数据包的泊松到达率，N表示当前AP所挂接的用户数目；pn表示当前时隙中竞争信道的用户数目为n的概率；Ratedata表示数据包传输速率；数据包在信道上被成功传输的概率概率为：数据包在信道上传输发生冲突的概率为：当前AP已被...

【专利技术属性】
技术研发人员：代玥玥，许都，谌薇，孙罡，廖丹，虞红芳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51