[发明专利]一种基于软件定义网络的WLAN系统

权利要求书

1.一种基于软件定义网络的WLAN系统，其特征在于：包括物理设备层、OpenFlow协议、控制器和应用模块，所述物理设备层中的接入点设备采用OpenWrt操作系统，安装OpenvSwitch实现对OpenFlow协议的支持；控制器用于通过OpenFlow协议对物理设备层进行管理，所述控制器包括用于管理物理层设备的管理组件模块和网络管理者根据不同需求而开发的策略组件模块；对OpenFlow协议进行扩展，使其适合无线网络，并能用于管理AP接入点设备；应用模块用于改善用户的各种应用体验，所述管理组件模块包括AP管理模块、用户认证模块、流表安装模块及策略下发模块，其中AP管理模块用于发现网络中的的AP设备，建立控制器与AP之间的管理隧道，获取AP的状态信息，对AP设备进行配置和管理；用户认证模块，用户认证模块将验证终端是否具有接入网络的权限；流表安装模块，AP根据流表进行数据转发，该模块根据网络管理者部署的策略生成流表并安装到对应的AP上；策略下发模块，策略组件并不直接与底层的物理设备通信，而是通过管理组件的策略下发模块完成对AP的管理；所述策略组件是由网络管理者根据不同需求而开发的各种模块，包括状态获取、权值维护和切换控制三个主要模块：1)状态获取模块，该模块通过OpenFlow协议的AP_Status_Request接入点状态请求报文消息获取AP的状态信息，包括终端信号强度、已连接的终端数和可用带宽，作为计算AP权值的参数；2)权值计算模块，该模块使用状态获取模块得到的参数计算每个AP的权值，不断对各AP的权值进行更新以反映实时的网络情况；3)切换控制模块，该模块负责终端切换，同时保持切换过程中数据连接不中断。

2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络的WLAN系统，其特征在于：所述OpenFlow协议扩展具体包括：

1)增加字段SSID和BSSID，使控制器对数据分组进行匹配和修改，802.11 MAC层数据包具有用于标识AP的一个字段BSSID，以太网数据包在发送到无线客户端之前，添加相应的BSSID字段，并转换为802.11的帧格式，从终端发送到以太网的分组会首先校验BSSID字段，再将其发送到对应的AP上，并由AP转换为以太网帧格式；

2)增加规则动作MAC_FilterMAC地址过滤，使控制器操作AP的MAC表，控制器通过该动作操作AP的MAC表，当AP需要为终端服务时，将终端的MAC地址加入AP的MAC表，反之，则从MAC表中删除；

3)增加AP_Status_Request接入点状态请求报文、AP_Status_Reply接入点状态答复报文，使控制器获取AP的状态信息，控制器通过AP_Status_Request消息主动请求AP参数，AP通过AP_Status_Reply报文进行响应。

3.根据权利要求1所述的基于软件定义网络的WLAN系统，其特征在于：

负载均衡切换时控制器策略组件的状态获取模块获取AP的状态参数后将对AP的权值进行计算，计算公式为：

式中W_i,j表示AP_i相对于UE_j的权重，AP_i表示备选AP，M_i表示AP_i已服务的终端数，V_i表示AP_i在一段时间内的平均带宽空闲率，S_i,j表示AP_i接收的UE_j信号强度，S_i,j通过Beacon帧或Probe Request帧获得。

4.根据权利要求3所述的基于软件定义网络的WLAN系统，其特征在于：

设AP_i的最大带宽B_imax，已用带宽B_iused，V_i的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于软件定义网络的WLAN系统，其特征在于：

策略组件的切换控制模块设置一个切换因子，控制器在切换时计算备选AP与原AP的切换因子，仅当该值大于系统切换因子阈值P*时，控制器才执行切换，切换因子的计算公式为：

上式中，P_i,j表示AP_i与AP_j的切换因子，AP_i为备选AP，AP_j为原AP，W_i为备选AP的权值，W_j为原AP的权值。