[发明专利]软件定义无线网络中视频业务QoS保证的系统及方法

说明书

本发明基于软件定义网络技术，提出了一个新型的无线网络搭建方案，以此来实现在无线网络中视频流的QoS保障。利用控制器对全网所有AP的集中管理能力，下发消息给每个AP，使AP在工作信道上广播自身信息并监听每个信道上的邻居AP的信息，最后将这些信息上传给控制器，控制器将这些信息汇总得出全局AP的邻居信息表，从而合理分配无线信道，避免无线信道资源浪费；在此基础上，在服务出口处对视频流进行标记，然后在每个AP上设置带宽不同的队列，控制器通过识别数据包上的标记判断是否为视频流，最后以下发流表的方式对视频流设置更高优先级和更大带宽的队列，做到以上两点，就能保证视频流的有效传输，提升用户的体验。

技术领域

本发明基于软件定义网络架构，属于网络功能虚拟化领域，特别是涉及利用虚拟化技术搭建无线网络，并在网络控制器对全网拓扑的集中控制下，实施策略实现对视频流的QoS保障。

背景技术

无线局域网的便捷性以及灵活性使其能够更广泛的被部署在家庭里，企业内部，甚至校园网内，相比有线宽带，人们更愿意通过无线的方式上网。互联网的高速发展产生了各种各样的服务，人们越来越习惯通过接入无线AP(Access Point)的方式进行互联网购物，通信以及观看视频，特别是在通过无线网络观看在线视频时，视频质量的提升加剧了用户对带宽的需求，当同一个无线网络覆盖范围内的接入AP越来越多时，相邻AP接入相同的无线信道就会拥塞，还有，当各种服务需求增加时，这些服务所产生的出口流量会占用无线AP大量的带宽，这些问题都会使得观看视频的用户体验较差。面对这些问题，传统的无线局域网架构解决起来会显得力不从心，主要原因是传统的无线局网的组网方式所带来的局限性。

传统的无线局域网的组网方式分为胖AP和瘦AP+AC(Access Controller,无线控制器)。其中，胖AP的方式是进行分布式地搭建无线AP，这些AP自身具有接入认证，DHCP(动态分配IP)，防火墙等功能，这种组网方式的缺点是，当网络管理人员实施策略时，需要了解每个AP的信息并逐一对每个AP进行配置，无法集中管理，工作量较大且易出错；瘦AP+AC的方式是通过AC对无线AP进行集中的管理，实施策略，比如接入认证，QoS等，而AP只是为用户提供流量的转发通道，这种方式的缺陷是在AC上制定的策略是静态的，AC无法动态自适应网络的变化而做出相应的策略调整，而且AC设备造价较高，若网络较大的话对设备的性能要求也比较高。从传统的WLAN组网方式来看，主要的的缺陷是集中管理困难，无法动态自适应网络变化且设备造价以及性能要求较高。这时，有研究者提出利用软件定义网络的技术解决传统无线局域网的诸多局限性问题。ONF(Open Networking Foundation)在最近的SDN官方白皮书(ONF.Wireless Transport SDN Proof of Concept White Paper[J/OL]//https://www.opennetworking.org)中提出了将SDN技术运用到无线网络中，通过SDN控制器对每个无线接入点进行集中管理，可以有效实施提升无线传输带宽和流量整形等策略。

软件定义网络是一种基于软件的网络架构及技术，它的主要思想是将网络设备的控制权分离出来，由专有的控制器进行管理。控制权的分离使得网络管理者可以自定义底层网络设备的转发策略以及对设备进行集中管理。OpenFlow协议是SDN的核心技术之一，协议中最关键的2个组成部分是：OpenFlow交换机和控制器。在一个OpenFlow网络中，OpenFlow交换机主要负责数据的转发，主要的技术细节有三部分：流表，安全信道和OpenFlow协议。将软件定义网络技术实施到无线局域网中，控制器掌握全网拓扑以及每个AP的信息，统一管理网络并根据策略制定AP的转发行为。由于控制器具有编程可扩展的特性，所以可以通过编程的方式对控制模块进行扩展以实现不同需求的策略，这样就可以解决无线局域网中现有的问题，实现视频流的QoS保障。