基于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制

陳品殿++王競(jìng)豪

摘要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無線移動(dòng)流量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，尤其是高清視頻的出現(xiàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來了極大的挑戰(zhàn)。無線局域網(wǎng)，尤其是WIFI技術(shù)的快速發(fā)展?jié)M足了這一需求，但是WIFI也存在一定的性能瓶頸，如何利用有限的資源為多個(gè)用戶提供更好的接入體驗(yàn)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。同時(shí)，SDN技術(shù)已經(jīng)吸引了越來越多網(wǎng)絡(luò)研究人員的關(guān)注。因此，本文引入SDN思想，將OpenFlow技術(shù)應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中，使無線接入點(diǎn)具有可編程性，最終提出了一種在可編程接入點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)用戶QoS保障的機(jī)制，核心在于提出了虛擬分片和兩級(jí)虛擬分片等關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)基于Pox控制器開發(fā)實(shí)現(xiàn)了QoS保障應(yīng)用，最終通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方案的可行性，在有限的資源下保證了用戶的接入體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；WiFi；虛擬分片；QoS

中圖分類號(hào)：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.3969/j .issn.1003-6970.2015.12.022

本文著錄格式：陳品殿，王競(jìng)豪.基于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制[J].軟件，2015，36（12）：93-97

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)已經(jīng)無法白適應(yīng)地滿足人們對(duì)帶寬的需求，而且容易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞、延遲增加，從而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)瓶頸的出現(xiàn)。尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷升溫，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用實(shí)現(xiàn)了快速的增長(zhǎng)。社交網(wǎng)絡(luò)、媒體共享和智能終端的創(chuàng)新型應(yīng)用也促使數(shù)據(jù)流量成倍增長(zhǎng)。這些服務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和QoS提出了較高的要求。

WiFi的出現(xiàn)為用戶隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)提供了方便的入口，但是由于目前的WiFi技術(shù)的限制，帶寬還是沒有辦法滿足所有用戶的需求，導(dǎo)致當(dāng)有大量入戶接入一個(gè)接入點(diǎn)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)用戶的服務(wù)質(zhì)量很差的情況。產(chǎn)生這樣的問題主要有兩個(gè)原因，一個(gè)是物理資源不足，也就是WIFI的帶寬有瓶頸限制，另一個(gè)因素則是沒有合理的利用有限的帶寬資源，也就是策略問題。因此，在無線接入網(wǎng)中研究如何使用有限資源為用戶提供更好的QoS成為一個(gè)很有價(jià)值的研究點(diǎn)。

由IEEE組織制定的802.11標(biāo)準(zhǔn)體系是當(dāng)前最為廣泛使用的WLAN技術(shù)，但是就802.11協(xié)議本身來說并不直接對(duì)QoS具有支持，這已經(jīng)成為802.11網(wǎng)絡(luò)不能被QoS要求高的多媒體無線應(yīng)用（如VOIP，DTV）所接受的主要原因。

SDN技術(shù)的出現(xiàn)，為解決TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的諸多問題提供了新的方法。0penFlow的思想是將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，轉(zhuǎn)發(fā)平面包括0penFlow交換機(jī)等轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，通過集中式的網(wǎng)絡(luò)控制器Controller來控制管理，控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面之間采用0penFlow協(xié)議。每個(gè)0penFlow交換機(jī)的處理單元由流表（F10wTable）構(gòu)成，每個(gè)流表包含多個(gè)流流表項(xiàng)，這些表項(xiàng)指明了轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則一般是由Contr011er下發(fā)至0penFlow交換機(jī)，數(shù)據(jù)包會(huì)根據(jù)相應(yīng)的流表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

因此，如果能將SDN技術(shù)引入到無線局域網(wǎng)中，通過將業(yè)務(wù)在無線接入點(diǎn)側(cè)進(jìn)行保證，既節(jié)省了傳輸帶寬，同時(shí)又提高了用戶的接人體驗(yàn)。因此本文提出了一種基于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制，應(yīng)用于基于SDN的WiFi接入網(wǎng)絡(luò)中。通過使無線接入點(diǎn)支持0penFlow引入SDN思想，并設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)識(shí)別模塊，QoS策略動(dòng)態(tài)調(diào)整模。其中，提出了關(guān)鍵技術(shù)虛擬分片技術(shù)和兩級(jí)虛擬分片技術(shù)。最終，本方案結(jié)合了SDN的靈活性和Qos的動(dòng)態(tài)性實(shí)現(xiàn)了0penFlow無線路由器對(duì)用戶QoS保障的支持，實(shí)現(xiàn)了在有限資源條件下的用戶QoS動(dòng)態(tài)保證。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 0pennow技術(shù)

0peIlFlow的概念在2008年由斯坦福研究人員提出，并逐漸推廣SDN的概念?；?penFlow的SDN技術(shù)推出之后，2009年被MIT評(píng)為十大前沿技術(shù)。0penFlow作為SDN的原型實(shí)現(xiàn)方式，代表了SDN控制與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。從嚴(yán)格意義上來講，0penFlow指的是SDN控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面之間多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之一，經(jīng)過多年的研究和推廣，目前成為使用最廣泛的SDN南向接口。0penFlow的關(guān)鍵組件包括0penFlow交換機(jī)和控制器。

0penFlow交換機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，其主要技術(shù)細(xì)節(jié)由三個(gè)重要部分組成：流表、安全通道和0penFlow協(xié)議。其中，流表的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵技術(shù)，每個(gè)0penFlow交換機(jī)的處理單元由流表（flow table）構(gòu)成，每個(gè)流表由許多流表項(xiàng)組成，流表項(xiàng)則代表轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。流表項(xiàng)主要由匹配字段（match fields）、計(jì)數(shù)器（counters）和操作（instructions）等三部分組成：進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包通過查詢流表來取得對(duì)應(yīng)的操作，匹配字段的結(jié)構(gòu)包含很多匹配項(xiàng)，涵蓋了鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層大部分標(biāo)識(shí)，隨著OpenFlow規(guī)范的不斷更新，更多的協(xié)議和匹配字段也逐漸擴(kuò)展到OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中；計(jì)數(shù)器用來對(duì)數(shù)據(jù)流的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；操作則表明了與該流表項(xiàng)匹配的數(shù)據(jù)包應(yīng)該執(zhí)行的下一步操作。

控制器是整個(gè)架構(gòu)的核心，SDN控制層對(duì)底層無線網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行全局抽象，應(yīng)用通過控制器提供的開放接口進(jìn)行編程，最終實(shí)現(xiàn)可編程網(wǎng)絡(luò)以靈活操控網(wǎng)絡(luò)流量。因此，控制層的開放程度決定了為上層應(yīng)用提供的網(wǎng)絡(luò)資源豐富性及使用的靈活性。目前支持OpenFlow的控制器已經(jīng)得到了開發(fā)，如NOX、POX、Floodligt、Ryu、OpenDaylight等，都已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用。其中POX是經(jīng)典的OpenFlow控制器，由python語言實(shí)現(xiàn)，提供了一套可編程的接口，實(shí)現(xiàn)控制組件的開發(fā)。本文中業(yè)務(wù)識(shí)別模塊，QoS動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊均以POX作為控制器軟件。

1.2 Qos技術(shù)

在因特網(wǎng)中，QoS所評(píng)估的就是網(wǎng)絡(luò)投遞分組的能力。由于網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)是多樣的，因此對(duì)QoS的評(píng)估可以基于不同方面。通常所說的QoS，是對(duì)分組投遞過程中對(duì)延遲、延遲抖動(dòng)、丟包率等核心需求提供支持的服務(wù)能力的評(píng)估。

但是用戶已不再滿足于能夠簡(jiǎn)單地將報(bào)文送達(dá)目的地，而是還希望在投遞過程中得到更好的服務(wù)，諸如支持為用戶提供專用帶寬、減少報(bào)文的丟失率、管理和避免網(wǎng)絡(luò)擁塞、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的流量、設(shè)置報(bào)文的優(yōu)先級(jí)。

目前主要的研究方法設(shè)計(jì)：（l）流分類：依據(jù)一定的匹配規(guī)則識(shí)別出對(duì)象。流分類是有區(qū)別地實(shí)施服務(wù)的前提。（2）流量監(jiān)管：對(duì)進(jìn)入路由器的特定流量的規(guī)格進(jìn)行監(jiān)管。當(dāng)流量超出規(guī)格時(shí)，可以采取限制或懲罰措施，以保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的商業(yè)利益和網(wǎng)絡(luò)資源不受損害。（3）流量整形：一種主動(dòng)調(diào)整流的輸出速率的流控措施，通常是為了使流量適配下游路由器可供給的網(wǎng)絡(luò)資源，避免不必要的報(bào)文丟棄和擁塞。（4）隊(duì)列管理：網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)必須采取的解決資源競(jìng)爭(zhēng)的措施。通常是將報(bào)文放入隊(duì)列中緩存，并采取某種調(diào)度算法安排報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)次序。（5）擁塞避免：過度的擁塞會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源造成損害。擁塞避免監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)擁塞有加劇的趨勢(shì)時(shí)采取主動(dòng)丟棄報(bào)文的策略，通過調(diào)整流量來解除網(wǎng)絡(luò)的過載。

基于對(duì)以上兩種技術(shù)的分析，本文將SDN與OpenFlow技術(shù)引入無線局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)QoS，從而提出了基于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制。

2 方案介紹

通過對(duì)當(dāng)前無線局域網(wǎng)內(nèi)Qos保障技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，本文提出了自己的保障方案（見圖1）。本方案采用了SDN技術(shù)和虛擬分片技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，在SDN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過對(duì)無線接入點(diǎn)的負(fù)載情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，然后結(jié)合用戶的QOs需求動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，保證了在帶寬資源有限的情況下高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的Qos，從而提高了用戶的接人體驗(yàn)。

其中，方案中硬件部分的無線路由器均是支持OpenFlow的無線路由器，我們使用Tp-Iink 4310重新刷新系統(tǒng)OpenWrt，然后在此基礎(chǔ)上安裝了OpenVSwitch來實(shí)現(xiàn)一個(gè)支持OpenFlow的無線路由器。

軟件部分，選用開源的控制器POX作為基礎(chǔ)平臺(tái)，然后將我們研究的核心功能部署在POX控制器，設(shè)計(jì)了一套無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制，其中我們提出了關(guān)鍵技術(shù)：虛擬分片技術(shù)和兩級(jí)虛擬分片技術(shù)。技術(shù)細(xì)節(jié)見下節(jié)。

3 虛擬分片技術(shù)

無線接入點(diǎn)自身帶有很多的網(wǎng)絡(luò)資源，比如帶寬，頻譜等，如何將這些網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行抽象，并進(jìn)行虛擬切片成為本文的研究關(guān)鍵點(diǎn)。虛擬分片技術(shù)主要解決在多個(gè)用戶共享同一物理資源時(shí)，對(duì)資源進(jìn)行隔離分片，供控制器調(diào)度，在用戶的角度看來是整個(gè)物理設(shè)備都在為其一人提供服務(wù)，保證用戶的接人體驗(yàn)，同時(shí)保證資源更加靈活且高效的被利用。

因此我們提出了虛擬分片技術(shù)和無線虛擬分片技術(shù)，具體細(xì)節(jié)見下：

3.1 虛擬分片原理流程

在獲取了當(dāng)前物理接入點(diǎn)所提供的物理網(wǎng)絡(luò)資源后，首先將物理資源進(jìn)行抽象，從而屏蔽底層物理特性，然后在控制層的角度看來，這些資源不是固定單一的，可以將這些資源進(jìn)行分配的，于是在控制層，可以將這些資源進(jìn)行虛擬的分片，每個(gè)片占有一定的網(wǎng)絡(luò)資源，各個(gè)分片的所占有的網(wǎng)絡(luò)資源是不固定的，需要根據(jù)控制層提供的策略來實(shí)現(xiàn)。

無線接入點(diǎn)虛擬分片技術(shù)的實(shí)現(xiàn)流程由四個(gè)部分組成：監(jiān)聽模塊，決策模塊，執(zhí)行模塊，分流模塊。其實(shí)現(xiàn)流程見圖2.

監(jiān)聽模塊：主要負(fù)責(zé)兩個(gè)工作：（1）負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源現(xiàn)狀，即定時(shí)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理資源，包括：已分配帶寬，未使用帶寬，當(dāng)前的流量信息等，獲取的時(shí)間間隔可以靈活設(shè)置，然后將獲取的數(shù)據(jù)記錄到控制器中的資源狀態(tài)表中；（2）負(fù)責(zé)監(jiān)聽是否有新的用戶請(qǐng)求，并將新的用戶請(qǐng)求記錄到用戶請(qǐng)求表，包括：用戶的名稱，請(qǐng)求資源種類，請(qǐng)求資源數(shù)量等。

決策模塊：主要負(fù)責(zé)兩個(gè)工作：（1）判斷是否需要進(jìn)行決策，通過接受監(jiān)聽模塊的消息，然后讀取用戶請(qǐng)求表查看是否需要進(jìn)行決策，如果需要?jiǎng)t進(jìn)行下一個(gè)工作，否而放棄；（2）讀控制器內(nèi)記錄的網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)表獲取當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)資源分配情況，包括：當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源使用量，網(wǎng)絡(luò)資源剩余量等，然后讀用戶狀態(tài)表獲取請(qǐng)求分片用戶的資源需求，通過對(duì)剩余資源和需求資源的對(duì)比，分析出是否能夠進(jìn)行分片，如果能，則生成成功消息觸發(fā)執(zhí)行模塊；不能則放棄用戶請(qǐng)求，生成失敗消息觸發(fā)執(zhí)行模塊。

執(zhí)行模塊：解析決策模塊發(fā)來的消息，根據(jù)決策模塊的結(jié)果確定是否進(jìn)行分片。通過查詢用戶請(qǐng)求表獲取用戶請(qǐng)求參數(shù)，包括：資源種類，資源數(shù)量等，生成分片的執(zhí)行策略下發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備；然后轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備收到執(zhí)行模塊下發(fā)的策略，通過隊(duì)列的設(shè)置將對(duì)端口進(jìn)行分片，每個(gè)分片會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)分片號(hào)，用于將用戶業(yè)務(wù)與分片進(jìn)行匹配。即生成一個(gè)slice綁定到端口上，對(duì)slice設(shè)定參數(shù)，例如帶寬，這樣就成功的將端口資源進(jìn)行了虛擬分片。同時(shí)，會(huì)記錄分片與用戶之間的關(guān)聯(lián)到控制器的用戶分片關(guān)聯(lián)表中，用于分流的查詢。

分流模塊：控制器收到一個(gè)數(shù)據(jù)流時(shí)，會(huì)將數(shù)據(jù)流交給分流模塊，分流模塊對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，確定其所屬的用戶類型，然后查詢用戶分片關(guān)聯(lián)表，匹配數(shù)據(jù)流所歸屬的分片，如果匹配成功，則在生成轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則時(shí)標(biāo)記數(shù)據(jù)流所屬的分片號(hào)，以便在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中進(jìn)行分片匹配，將數(shù)據(jù)流發(fā)到對(duì)應(yīng)的虛擬分片上；如果匹配失敗，則將數(shù)據(jù)流發(fā)到默認(rèn)的端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2 虛擬分片用例實(shí)現(xiàn)

針對(duì)接入用戶存在不同等級(jí)的情況，將接入點(diǎn)資源進(jìn)行第一級(jí)虛擬分片劃分，虛擬分片的數(shù)量由接入點(diǎn)配置決定。各虛擬分片配置劃分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，設(shè)定QoS策略，包括最大速率、最小速率等。各虛擬分片擁有自己的tag標(biāo)簽，分片之間相互區(qū)別。匹配用戶等級(jí)的方法有兩種：一種根據(jù)IP地址字段來區(qū)分不同位置的用戶以對(duì)應(yīng)不同的等級(jí)；一種是在用戶終端處對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行等級(jí)標(biāo)記處理，這需要終端側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)協(xié)商規(guī)則。在本方案中采用第一種方式。不同用戶的混合業(yè)務(wù)流到達(dá)接入點(diǎn)后按照虛擬分片的flow table中的流規(guī)則進(jìn)行匹配，將不同等級(jí)用戶的數(shù)據(jù)流匹配至不同的虛擬分片中，數(shù)據(jù)流經(jīng)過分片時(shí)寫入相應(yīng)的tag，由該接入點(diǎn)和其后相連的接入網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)此tag來匹配轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。Tag的設(shè)定規(guī)則由接入網(wǎng)控制器決定。

對(duì)于這些虛擬出來的分片，可以分配給不同的用戶進(jìn)行使用，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)無線AP的資源共享，同時(shí)滿足不同用戶的不同需求，實(shí)現(xiàn)了用戶資源的按需分配。例如：對(duì)于同一個(gè)無線AP端口，其擁有的物理資源是固定的，如帶寬，而用戶的是有等級(jí)之分的，如：經(jīng)理，組長(zhǎng)，員工。各類用戶的數(shù)據(jù)流經(jīng)過接入點(diǎn)時(shí)會(huì)匹配至不同的分片，經(jīng)過不同分片的業(yè)務(wù)流具有不同的tag，每個(gè)分片對(duì)應(yīng)不同用戶等級(jí)的需求，業(yè)務(wù)流由tag區(qū)分后，接入點(diǎn)出口處指定不同的actions，優(yōu)先傳送高級(jí)用戶數(shù)據(jù)流，最終滿足了用戶的需求。無線AP的虛擬分片示意圖，如圖3。

在單級(jí)虛擬分片的基礎(chǔ)上，進(jìn)行第二級(jí)虛擬分片，分片匹配依據(jù)為業(yè)務(wù)類型，接入點(diǎn)處針對(duì)不同的業(yè)務(wù)類型區(qū)別對(duì)待，下發(fā)傳輸策略，對(duì)不同的業(yè)務(wù)流設(shè)定不同傳輸優(yōu)先級(jí)和QoS，每個(gè)虛擬分片具有優(yōu)先級(jí)區(qū)分和獨(dú)立QoS劃分。通過利用OpenFlow技術(shù)分析四層協(xié)議號(hào)及端口號(hào)區(qū)分業(yè)務(wù)類型，更精確的業(yè)務(wù)匹配根據(jù)分析數(shù)據(jù)包特定字段進(jìn)行。第二級(jí)虛擬分片同樣具有各自的tag標(biāo)簽。業(yè)務(wù)流經(jīng)過第一級(jí)分片之后的標(biāo)簽成為一級(jí)tag，業(yè)務(wù)流經(jīng)過一級(jí)分片處理后進(jìn)入二級(jí)分片，按照業(yè)務(wù)類型不同匹配至不同的虛擬分片，經(jīng)過二級(jí)虛擬分片后寫入第二級(jí)tag標(biāo)簽，在接入點(diǎn)出口根據(jù)兩級(jí)tag標(biāo)簽制定不同的actions。業(yè)務(wù)流經(jīng)過兩級(jí)處理，接入點(diǎn)按照預(yù)定資源分配，對(duì)不同等級(jí)用戶和不同類型業(yè)務(wù)流進(jìn)行區(qū)分傳送。在接入網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)處，接入網(wǎng)控制器可根據(jù)兩級(jí)tag標(biāo)簽匹配既定策略進(jìn)行流量卸載。

4 仿真及結(jié)果分析

在上述關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)圖一的Qos保障場(chǎng)景圖搭建了實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境，一個(gè)視頻服務(wù)器是視頻源，三個(gè)實(shí)驗(yàn)終端分別為WIFI終端2，WIFI終端3，WIFI終端4。其中WIFI終端2和WIFI終端4負(fù)責(zé)視頻播放，WIFI終端3負(fù)責(zé)產(chǎn)生干擾流量。一個(gè)服務(wù)器作為控制器。于此同時(shí)，我們開發(fā)了一套網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來顯示當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌B路狀態(tài)以及分片情況等。

然后從畫面清晰度和資源隔離性兩個(gè)方面進(jìn)行了方案的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)效果圖如下：

4.1 畫面清晰度實(shí)驗(yàn)對(duì)比

在仿真環(huán)境中，使用兩個(gè)WIFI終端同時(shí)連接到接入點(diǎn)上，同時(shí)使用未開啟虛擬分片控制器，從視頻源處播放視頻，此時(shí)WIFI終端2和WIFI終端4都能流暢播放視頻，實(shí)驗(yàn)效果圖見圖4。

當(dāng)我們使用視頻源向其中WIFI終端3打背景流量時(shí)，同時(shí)使用未開啟虛擬分片的控制器進(jìn)行控制，此時(shí)，WIFI終端2和WIFI終端4均不能流暢播放視頻，均出現(xiàn)花屏卡頓現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)效果圖見圖5：

重啟控制器，同時(shí)將我們?cè)O(shè)計(jì)的無線局域網(wǎng)Qos保障模塊打開，此時(shí)控制器對(duì)所有經(jīng)過無線路由器的流量進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別出優(yōu)先級(jí)較高的業(yè)務(wù)，實(shí)驗(yàn)中WIFI終端4的優(yōu)先級(jí)較高，同時(shí)結(jié)合Qos保障模塊中Qos策略調(diào)整，給WIFI4分配對(duì)應(yīng)的分片，保證其業(yè)務(wù)能夠穩(wěn)定傳輸，不受其他業(yè)務(wù)的干擾。保障后的效果見圖6

4.2 資源隔離性對(duì)比

在未開啟QoS保障功能時(shí)，WIFI2和WIFI4的業(yè)務(wù)流量都通過虛擬分片1進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致他們之間的資源沒有進(jìn)行隔離；當(dāng)有背景流量產(chǎn)生的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)終端均無法流暢播放，這時(shí)候會(huì)產(chǎn)生資源的競(jìng)爭(zhēng)。

但是當(dāng)開啟QoS保障功能后，WIFI4的流量會(huì)自動(dòng)調(diào)整到虛擬分片2上去，這樣在背景流量增加的情況下，虛擬分片2的資源得到有效的隔離，不會(huì)和WIFI4去競(jìng)爭(zhēng)資源，從而接人體驗(yàn)也得到了提升。

資源隔離對(duì)比圖見圖7.

5 結(jié)論

通過對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的調(diào)研以及當(dāng)前QoS研究水平的分析，總結(jié)當(dāng)前在無線局域網(wǎng)內(nèi)存在資源利用問題，深入研究了SDN技術(shù)和OpenFlow技術(shù)，提出了基于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制。本文充分利用了SDN的靈活性以及OpenFlow的可編程性，針對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了POX控制器的應(yīng)用程序，提出了虛擬分片和兩級(jí)虛擬分片的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)定義了一套動(dòng)態(tài)QoS調(diào)整的流程，并且利用Openflow技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬分片技術(shù)，保證了用戶QoS的動(dòng)態(tài)性。最后通過方針實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證分析，可以看出，于SDN的無線局域網(wǎng)QoS保障機(jī)制對(duì)虛擬分片技術(shù)進(jìn)行很好的驗(yàn)證，同時(shí)，對(duì)資源進(jìn)行了隔離，保證了用戶的業(yè)務(wù)QoS，實(shí)現(xiàn)了QoS的動(dòng)態(tài)調(diào)整。