SDN在無線局域網中的研究進展

何國銀　胡欣岳

摘要：軟件定義網絡（Software Defined Networking， SDN）的基本思想是將數(shù)據平面與控制平面解耦和，從而簡化網絡管理。無線網絡應用該思想，開放無線網絡可編程接口，分離無線控制平面與數(shù)據平面，誕生了軟件定義無線網絡（Software Defined Wireless Networking， SDWN）。重點介紹了SDWN中軟件定義無線局域網（Software Defined Wireless Local Area Networks， SDN-WiFi）的研究進展。首先從SDN-WiFi的誕生背景入手，梳理總結了SDN-WiFi的分層網絡體系架構；然后，介紹了SDN-WiFi中幾種關鍵技術的研究進展，包括WLAN中的接入技術和漫游技術，密集部署和集中管理，以及負載均衡等問題；然后，論述了目前研究SDN-WiFi的幾種不同的方法，包括實際網絡環(huán)境的部署和SDN-WiFi仿真工具的研究；最后，分析并展望了未來SDN-WiFi所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：軟件定義無線網絡；軟件定義無線局域網；可編程接口；控制器；無線局域網

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）02-0025-06

Abstract：The basic idea of Software Defined Networking （SDN） is to decouple the data plane and the control plane of the network， and then simplify network management. The application of SDN in wireless network promotes the rise of Software Defined Wireless Networking （SDWN）. This paper presents and discusses recent research progress on software-defined wireless local area networks （SDN-WiFi）. Starting with a brief discussion on the background of SDN-WiFi， we summarize and present the layered network architecture. More importantly， we introduce recent research process on several key technologies of SDN-WiFi， such as the access technologies and handover schemes in WLANs， the dense deployment and centralized management schemes， and the load balance between APs， etc. Furthermore， we summarize recent experimental studies on SDN-WiFi， including both the practical testbed results and the simulation evaluations. Finally， the challenges and the development trends of future SDN-WiFi are discussed.

Key words：SDWN； SDN-WiFi； Programmable Interface； Controller； WLAN

1 引言

無線局域網（Wireless Local Area Networks， WLAN）憑借其接入速率高，架構使用便捷，系統(tǒng)費用低廉和擴展性好等優(yōu)點，應用日趨廣泛，成為近年來無線通信領域的亮點之一。而隨著無線通信技術的高速發(fā)展和社會信息化的加快，人們對無線數(shù)據業(yè)務的需求呈現(xiàn)出了爆炸式的增長，各種新的網絡應用層出不窮，通信網絡面臨著諸如移動終端數(shù)量，內容的爆炸式增長，服務器虛擬化，以及各種云計算業(yè)務不斷產生的沖擊，傳統(tǒng)網絡的靜態(tài)架構和管理方式與各種應用的動態(tài)發(fā)展趨勢越來越不適應；同時，傳統(tǒng)的采用專用硬件設備的組網方式，導致新的業(yè)務開發(fā)，部署的周期很長，很難適應業(yè)務發(fā)展的需要，網絡缺少可編程性。在當前密集的網絡部署下，存在著較高的運營成本。

面對當前無線網絡出現(xiàn)的網絡資源利用率低，流量負載不均衡，業(yè)務質量難以保證，管理復雜度高等諸多問題，產業(yè)界需要一個新的無線網絡管理架構來解決這些問題，實現(xiàn)網絡的快速配置和動態(tài)管理。

軟件定義網絡（Software Defined Networking， SDN）作為一種新型的網絡體系架構，將網絡的控制功能與數(shù)據轉發(fā)功能分離開來，由集中式的網絡控制器將數(shù)據轉發(fā)平面上的流量分配給網絡元件，實現(xiàn)拓撲感知，路由決策等功能[1]。受SDN原理的啟發(fā)，研究者們將SDN的核心思想與無線網絡相結合，提出了軟件定義無線網絡（Software Defined Wireless Networking， SDWN），SDWN逐漸成為近年來無線網絡的研究熱點。

本文主要介紹了軟件定義無線局域網（Software Defined Wireless Local Area Networks， SDN-WiFi）中的研究進展。文章首先從SDN-WiFi的網絡架構著手，第2節(jié)研究總結了SDN-WiFi網絡的分層體系架構，并對每一層以及連接各層的接口進行分析說明。接著第3節(jié)分析了SDN-WiFi中需要解決的幾個關鍵問題，包括無線網絡中的接入技術和漫游技術，密集部署和集中管理，以及負載均衡等問題，分析總結了應用SDN-WiFi解決這些問題的研究進展。第4節(jié)詳細闡述了目前對于SDN-WiFi的幾種研究手段，包括實際網絡測試環(huán)境的部署和利用仿真平臺進行SDN-WiFi的相關研究。第5節(jié)對未來的研究工作面臨的問題進行了分析。最后在第6節(jié)總結本文。

2 SDN-WiFi的架構研究

針對不同的網絡需求，眾多研究者提出了相應的SDN-WiFi的網絡架構。早在SDN發(fā)展的初期，OpenRoads[2]就提出將SDN運用到無線網絡中。OpenRoads利用OpenFlow[3]和SNMP[4]在異構無線網絡（如WiFi、WiMAX等）中實現(xiàn)了網絡虛擬劃分和終端移動管理，利用FlowVisor[5]劃分虛擬網絡，分割底層流量，簡化了網絡管控的方法。文獻[6]將SDN引入到低速率的個人無線局域網，每一個物理設備包含一個微控制系統(tǒng)，支持靈活的數(shù)據轉發(fā)規(guī)則。OpenRadio[7]討論了可編程的無線數(shù)據平面問題，提供軟件抽象層和模塊化的編程接口，可以處理不同協(xié)議（WiFi、WiMAX、LTE等）下的數(shù)據。OpenRadio將網絡分成決策模塊（decision plane）和處理模塊（process plane），決策模塊根據需求控制處理模塊對數(shù)據的處理，決定使用何種協(xié)議處理數(shù)據。文獻[8]和[9]利用虛擬接入點（Virtual Access Point， VAP）的概念，針對WLAN應用SDN的思想實現(xiàn)了無線終端的無縫漫游。Odin[8]利用控制器為每一個接入網絡的用戶終端分配一個只屬于該用戶的VAP，該VAP存儲在用戶終端當前連接的接入點（Access Point， AP，也可稱為物理AP）上；而在CloudMAC[9]中，VAP與物理AP分離并且只有一個，無線數(shù)據信息在控制器的管理下由相應的物理AP進行轉發(fā)。COAP[10]針對密集家庭網絡的問題，結合SDN的架構提出了一個集中管理家用AP的架構，在COAP的架構下，所有的AP都支持統(tǒng)一廠商的API，通過Internet由運營商控制的控制器集中進行控制，從而獲得更好的網絡資源分配。

除了上述研究，還有很多研究者都提出了自己的SDN-WiFi網絡架構[11，12，13，14]，雖然具體實現(xiàn)方式不同，但是SDN-WiFi的整體網絡體系架構主要可以劃分為三層：數(shù)據平面、控制平面（也可稱為決策平面）、應用平面。本文總結了SDN-WiFi的網絡架構如圖1所示，以控制器為核心，南向接口協(xié)議負責控制平面與數(shù)據平面之間的通信（Control-Data-Plane Interface， CDPI），北向接口協(xié)議負責控制平面與應用平面的通信（Control-Service-Plane Interface， CSPI）。

2.1 數(shù)據平面

數(shù)據平面由用戶終端、無線接入設備、交換機和路由器等網絡元素組成，各網絡元素之間通過由不同規(guī)則形成的SDN網絡數(shù)據通路形成連接。與有線SDN類似，無線接入設備由控制器統(tǒng)一管理配置，為用戶提供多種業(yè)務服務；骨干網由可編程的交換機與路由器組成，通過對無線接入點部分和骨干網部分的集中控制，實現(xiàn)網絡的管理、維護和配置需求。

2.2 控制平面

控制平面由多個分布式的SDN控制器組成，形成一個邏輯中心的控制器，負責運行控制邏輯策略，將全網狀態(tài)信息抽象成網絡服務，通過南向接口協(xié)議CDPI來獲取全網的信息，調用相應的網絡數(shù)據通路，管理網絡信息，并通過北向接口協(xié)議CSPI向運營商、科研工作者等第三方提供簡單易用的接口實現(xiàn)對網絡的邏輯管理。

2.3 應用平面

應用平面包含各種基于SDN-WiFi的網絡應用，用戶無需關心底層的技術細節(jié)，只需要通過調用相應的北向接口，獲取需要的信息，通過簡單的編程的方式就可以實現(xiàn)網絡應用的快速部署。

2.4 南向接口與北向接口

南向接口CDPI連接數(shù)據平面與控制平面。在SDN-WiFi中，數(shù)據平面提供統(tǒng)一的接口標準，控制器通過南向接口協(xié)議可以獲取數(shù)據平面的網絡信息。目前最常用的南向接口協(xié)議為OpenFlow協(xié)議[3，15]。數(shù)據平面允許控制器通過南向接口對設備進行編程，對網絡進行虛擬化等操作。同時由于底層設備提供統(tǒng)一的接口，允許網絡的虛擬化操作，上層不同的業(yè)務可以使用底層相同的物理資源，提高了資源的利用率。對于骨干網部分，由于交換機和路由器的可編程性和控制器的集中控制機制，控制器可以通過CDPI收集全網信息，根據全網的信息執(zhí)行不同的行為策略，鏈路的利用率可以被大大提高。北向接口CSPI連接控制平面與業(yè)務平面。北向接口協(xié)議目前尚未有一個統(tǒng)一的標準，不同的研究者根據不同的需求提出了相應的北向接口協(xié)議[1，2，6，8，9]。SDN-WiFi的網絡架構中，控制器可以訪問底層設備的所有資源，而對于不同的業(yè)務，控制器給予不同的業(yè)務不同顆粒度的訪問權限，允許不同的業(yè)務對數(shù)據流進行不同程度的處理，實現(xiàn)對數(shù)據流的操作。同時利用北向接口，第三方可以開發(fā)各種網絡管理軟件和應用，為網絡管理人員提供更多的選擇而不需要考慮底層設備的具體型號。

3 SDN-WiFi的關鍵技術研究

與有線網絡不同，SDN應用到WLAN中有許多問題需要解決。舉例來說，在WLAN網絡中，每個接入點需要根據當前的網絡環(huán)境設置工作信道，信號發(fā)射功率等，移動終端接入網絡之前需要選擇接入點進行接入，同時由于終端的移動性，終端有可能需要在不同的接入點之間進行切換等問題。本節(jié)回顧了為了解決這些問題，將SDN引入到無線局域網中所做的一些研究，主要包括接入技術、漫游技術（移動性管理）、密集部署、負載均衡、集中管理等問題。

3.1 接入技術與切換技術

AP間切換技術是無線局域網中的重要問題。移動終端在WLAN中的位置是隨時變化的，為了保證移動終端在移動的過程中通信的連續(xù)性，獲得較好的網絡服務，終端在移動的過程中可能需要從一個接入點切換到另一個接入點。在傳統(tǒng)的切換過程中，終端需要經歷掃描，認證和重新關聯(lián)的過程，該階段會產生較大的網絡時延，對用戶服務質量產生較大的影響[16，17]。SDN-WiFi架構以其靈活性，集中控制和標準化等優(yōu)勢，可以很好地解決這個問題，已經有眾多的研究者利用SDN-WiFi來提高無線網絡切換時的性能。

文獻[9，18]利用VAP的概念，將終端的認證連接過程分離到單獨的服務器上實現(xiàn)，物理接入點只負責轉發(fā)數(shù)據，所有接入到物理接入點的終端邏輯上都接入同一個VAP，終端在物理接入點之間的遷移由連接VAP和物理AP的OpenFlow交換機實現(xiàn)，具體方式為控制器下發(fā)流規(guī)則控制數(shù)據從VAP到不同的物理AP再轉發(fā)給終端實現(xiàn)。終端在物理AP之間的切換過程如圖2所示。Odin[8，19]中終端接入AP，控制器就為該終端分配一個VAP與之相關聯(lián)。每一個移動終端對應一個唯一的VAP，只有當移動終端離開網絡超過一定的時間，對應的VAP才會被釋放。當移動終端從一個物理AP遷移到另一個物理AP時，與該移動終端對應的VAP也會被遷移到另一個物理AP上，進而完成移動終端的切換。圖3給出了Odin下移動終端切換的過程。

Odin和CloudMAC都利用VAP的概念實現(xiàn)了終端在接入點之間的無縫切換過程，但是其局限在于所有的接入點都必選工作在同一個信道上。為了實現(xiàn)終端在不同信道間的無縫切換，文獻[20]在Odin的基礎上引入的信道切換聲明（Channel Switch Announcement， CSA）消息，當終端需要從物理AP-1切換到物理AP-2時，物理AP-2會發(fā)送包含CSA的Beacon消息給終端，通知終端是否需要進行信道的切換，在信道完成切換以前，物理AP-1仍然為終端提供服務。在Odin和CloudMAC中，用戶的切換均由控制器決策，由控制器決定何時讓終端實施切換，文獻[21]則提出了一種由終端決定何時切換的無縫漫游機制，其中終端能夠同時接入多個接入點，當終端決定切換時，由終端將切換消息發(fā)送給控制器，控制器根據接收到的切換消息，下發(fā)對應的規(guī)則到OpenFlow交換機，控制數(shù)據信息從不同的接入點發(fā)送到終端，不需要進行重新掃描認證的過程。文獻[22]結合SDN/OpenFlow控制器與瘦AP架構下的無線接入控制器（Wireless Access Controller， AC），結合OpenFlow協(xié)議與CAPWAP協(xié)議[23]，通過在交換機上建立不同的流表從而完成終端在接入點之間的三層切換。文獻[24]中，所有的接入點均支持OpenFlow協(xié)議，并且所有的接入點設置相同的SSID和BSSID，這樣對終端而言，始終只有一個AP。對某一個終端k而言，所有的接入點被分成Service AP（S-AP）和Monitor AP（M-AP）兩種，S-AP為終端k當前連接的AP，M-AP監(jiān)聽接收到的終端k的信號的強度。如果某個M-AP接收到的終端k的信號強度大于S-AP接收到的終端k的信號強度，則控制器將該M-AP設置為終端k的S-AP，信號較弱的S-AP則被設置為終端k的M-AP，從而完成切換過程，減少了切換時的重新認證關聯(lián)過程。除此之外，還有相關文獻研究了利用SDN/OpenFlow技術解決異構網絡中的垂直切換問題[13]。

可以看出，在SDN-WiFi架構下，物理AP的差異性被減弱，只作為轉發(fā)數(shù)據使用，終端的接入認證過程由虛擬接入點和控制器完成，其中文獻[25，26]介紹了幾種不同的在物理AP上實現(xiàn)虛擬化功能的方法。作為提升WLAN網絡性能和用戶滿意度的一項關鍵技術，接入點的虛擬化技術和終端的無縫切換是近年來SDN-WiFi的一個熱點研究問題。

3.2 密集部署與集中管理

無線網絡業(yè)務數(shù)據量的增長，接入終端數(shù)量的增多和覆蓋區(qū)域的不斷擴展，促進了WLAN的大量部署和密集使用。然而隨著這種快速增長，越來越多的問題也隨之而來，如網絡資源利用率低，流量負載不均衡，業(yè)務質量難以保證，管理復雜度高等。很多研究者將SDN引入到無線局域網領域，利用SDN-WiFi網絡架構來解決這些問題。

OpenRoads[2]通過開放無線部署平臺，利用FlowVisor[5]進行網絡切片，從而實現(xiàn)網絡虛擬化平臺，利用這個平臺，控制層和數(shù)據層都很容易擴展。OpenRoads的控制器統(tǒng)一管理85個無線AP以及2個WiMAX基站，研究人員利用FlowVisor和控制器可以獨立進行多個實驗而不相互影響干擾。雖然具體實現(xiàn)方法不同，Odin和CloudMAC均基于虛擬AP的概念實現(xiàn)了對無線網絡的集中管理和統(tǒng)一部署，但是在現(xiàn)有的實驗部署中，Odin和CloudMAC的網絡規(guī)模都還很小，對于大規(guī)模密集部署的網絡環(huán)境還有待進一步的研究。CROWD[27，28]將控制層分為兩層：本地控制器（CRWOD Local Controller， CLC）和區(qū)域控制器（CROWD Regional Controller， CRC）。CROWD將一個密集部署的異構網絡劃分成很多小的網絡塊，每一個網絡塊由一個CLC控制器控制，所有的CLC控制器又由一個CRC控制器進行集中管理，最終實現(xiàn)對整個網絡的管理。但是CROWD暫時還沒有定義一個完全開放統(tǒng)一的接口。文獻[29]提供了一個密集無線局域網絡的試驗床，承載真實用戶的流量并運行各種網絡應用，實現(xiàn)密集無線網絡中的信道管理、功率控制、接入管理等網絡服務。通過為不同的網絡節(jié)點設置不同的網絡權限，控制終端接入到不同的網絡。COAP[30]針對當前普遍使用的家用無線接入點提出了一個基于OpenFlow的無線網絡架構。考慮到家用無線接入點的多樣性，COAP假定所有這些不同廠商的無線接入點均支持統(tǒng)一的API，并且通過網絡接入到云端控制器，由云端控制器統(tǒng)一對這些無線接入點完成部署任務。無線接入點進行配置，故障自檢及信息收集等，并將該信息提供給控制器，由控制器進行更新配置。COAP可以實現(xiàn)密集部署的無線接入點之間的信道的優(yōu)化分配，減少信道競爭，提高無線網絡服務質量。

隨著無線網絡越來越普遍，無線接入點的密集部署將成為SDN-WiFi解決擴大網絡覆蓋，提高網絡服務質量等問題的手段之一，而從現(xiàn)有研究來看，大部分的研究部署方案中，無線接入點的個數(shù)較少，難以承載現(xiàn)有真實用戶的流量。同時大規(guī)模密集部署無線網絡時，無線接入點的管理工作、非正交無線信道之間的干擾問題等都還有待研究。

3.3 負載均衡技術

在一個WLAN網絡中，AP會為多個終端提供互聯(lián)網接入服務，因為終端分布的隨機性，可能會出現(xiàn)一些AP負載很重，而另外一些AP負載很輕的現(xiàn)象。此時接入到重負載的AP上的終端的服務質量將難以保證。同時由于終端在不同AP之間切換時，也會造成負載抖動的現(xiàn)象，消耗網絡資源。文獻[20]利用負載感知的方法解決AP之間的負載均衡問題，當終端所連接的AP負載較重，而附近又存在負載較輕的AP可供接入時，終端會從當前的AP切換到負載較輕的AP，從而實現(xiàn)多個AP之間的負載均衡。文獻[26]利用SDN集中控制的特點，在控制器上設計負載均衡模塊，收集接入點和移動終端的信息，通過為移動終端選擇不同的接入點，減小AP之間的負載的標準差，最終達到接入點之間的負載均衡。文獻[30]將SDN應用到包括LTE和WLAN在內的異構網絡環(huán)境中，實現(xiàn)用戶在異構網中的移動性管理問題，分析了基于用戶切換實現(xiàn)負載均衡需要解決的問題和挑戰(zhàn)。除了上面的研究外，ONF組織的無線SDN工作組也體提出了基于OpenFlow的負載均衡策略[31]。

隨著無線應用的日趨廣泛及無線接入點的密集部署，AP間的負載均衡是影響WLAN網絡性能的重要因素?，F(xiàn)有的部署方案多采用Fit-AP架構，需要使用廠商綁定的設備以完成特定的功能，技術手段也不夠靈活，需要在SDN-WiFi的架構下深入研究。更進一步，大部分現(xiàn)有SDN-WiFi研究的部署方案只考慮了單一的網絡環(huán)境[27，28，29，30]，異構網絡環(huán)境中的實驗部署還有待進一步的探索。

4 SDN-WiFi的實驗部署

目前針對SDN-WiFi的研究還處在起步階段，仍然需要學術界和產業(yè)界的共同努力，同時SDN-WiFi究竟能夠帶來多大的性能提升還有待驗證。在對SDN-WiFi架構及各種基于SDN-WiFi架構的應用的驗證方面，當前既有研究者利用實際設備搭建實際網絡測試環(huán)境進行驗證，也有部分研究者利用仿真工具搭建仿真平臺來對SDN-WiFi架構進行驗證。

4.1 基于實際網絡的SDN-WiFi部署

文獻[2，6，8，9，19，27，29，30]利用實際的網絡設備搭建了SDN-WiFi的實驗平臺。OpenRoads[2]同時在斯坦福大學的計算機系和電機工程系大樓部署，結合OpenFlow和SNMP以及FlowVisor在異構無線網絡中實現(xiàn)了網絡虛擬劃分和終端移動性管理，簡化了網絡管控的方法。Odin[8，19]在柏林工業(yè)大學一棟教學大樓的15層和16層部署，測試了基于虛擬AP的切換對網絡時延和終端可獲得的吞吐量的影響。在CloudMAC[9]中，作者通過OpenWRT刷寫普通商用的無線接入點并添加相應軟件以實現(xiàn)無線接入點的可編程功能，利用一臺PC機作為控制器，搭建了一個小型的SDN-WiFi測試平臺。Behop[29]被部署在斯坦福大學的一棟包含150個房間的四層宿舍中，實時為用戶終端提供服務并記錄真實網絡的數(shù)據流量及網絡性能。表1給出了基于實際網絡設備的相關部署研究以及相應項目的網址。SDN-WiFi的實際相關部署目前還主要集中在小范圍內的測試驗證，距離大規(guī)模部署應用尚有一段距離，需要更多研究者和產業(yè)界的共同努力。

4.2 基于仿真工具的SDN-WiFi部署

一個新的方案在被實際部署前，通常需要先驗證該方案的性能，確定該方案的可行性，SDN-WiFi也是如此。為了驗證SDN-WiFi架構的可行性和優(yōu)越性，很多研究者利用仿真手段來研究SDN-WiFi。Mininet[34]作為最早的輕量級軟件定義網絡的測試平臺，支持OpenFlow和OpenvSwitch等各種協(xié)議。Mininet可以在同一臺計算機上模擬一個完整的網絡主機、鏈接和交換機，有助于互動開發(fā)、測試和演示，尤其是使用OpenFlow和SDN的技術。但是Mininet缺少對無線模塊的有效支持。OpenNet[35]將Mininet和NS-3[36]連接起來，借助NS-3對無線模塊的良好支持，實現(xiàn)對SDWN的仿真。OpenNet的相關代碼均可以從文獻[37]獲取。為了彌補Mininet對無線模塊不支持的問題，Mininet-WiFi[38]通過在Mininet中添加IEEE802.11的模塊，實現(xiàn)在Mininet中對SDN-WiFi進行仿真。Mininet-WiFi的相關代碼可以從文獻[38]獲取，目前Mininet-WiFi還在不斷完善更新之中。目前來看，大部分SDN仿真工具提供的還是有線環(huán)境下的SDN網絡仿真，對于SDN應用到無線環(huán)境中的仿真研究還比較少。

5 未來工作展望

有關SDN-WiFi的研究已經得到各方面的關注，但目前SDN-WiFi還處在初始階段，SDN-WiFi技術也還有待完善。SDN-WiFi技術的出現(xiàn)帶來了諸多機遇，同時也面臨著更多的挑戰(zhàn)。

5.1 SDN-WiFi的大規(guī)模部署和域間通信問題

目前來看，基于SDN-WiFi的無線網絡部署環(huán)境主要面向校園網和企業(yè)網，實驗網絡規(guī)模很小，缺乏針對大規(guī)模無線局域網部署的相關經驗。真實網絡面臨的異構環(huán)境，性能需求差異和擴展性等問題都有可能成為制約其發(fā)展 的因素。同時在網絡大規(guī)模部署環(huán)境中，不可能只使用一臺控制器實現(xiàn)全局網絡的管理，控制平面的性能對整體網絡的性能有直接的影響。目前對于SDN的控制平面功能拓展研究存在著垂直架構和水平架構兩種解決方案。垂直方案中將控制器分成兩層，高一層的控制器用于協(xié)調底層多個控制器之間的通信。水平架構方案中，所有控制器位于同一層級，文獻[39]中提出的控制器間的通信就屬于水平架構的方案。目前關于控制器之間通信的東西向的接口并沒有一個統(tǒng)一的標準，對于異構控制器之間的協(xié)同工作，實現(xiàn)跨域通信和管理是亟需解決的問題之一。

5.2 SDN-WiFi與網絡安全

SDN-WiFi采用集中控制的方式管理網絡，控制器作為網絡的中樞設備，其安全性直接關系到整個網絡的安全性和可靠性。當前在OpenFlow的設計中，對安全性的問題考慮還不夠。在SDN-WiFi的安全機制設計，異常監(jiān)測和惡意攻擊保護等方面還需要進行更加深入的研究，以保證SDN-WiFi安全健康的發(fā)展。

5.3 SDN-WiFi與能量管理

無線局域網密集部署帶來的另外一個問題是能量損耗的問題，能量損耗增加了網絡成本，如何實現(xiàn)能量節(jié)省和優(yōu)化是SDN-WiFi大規(guī)模密集部署需要解決的問題之一。文獻[40]指出無線網絡中超過50%的能量損耗發(fā)生在基站端，因此在文獻[41]中，作者結合SDN集中管理的思想，在保證用戶QoS的前提下，通過將用戶集中到某些接入點，從而關閉空閑接入點，達到節(jié)省能量的目的。文獻[42]在Odin的基礎上添加能量管理模塊，利用Odin中虛擬AP的概念將用戶集中到主AP獲取服務，而將空閑的備用AP設置為休眠狀態(tài)，從而節(jié)省能量。文獻[43]則將SDN應用到數(shù)據中心網絡，相比于傳統(tǒng)節(jié)能策略進一步節(jié)省了數(shù)據中心網絡的能耗。

目前關于能量管理的研究主要集中在接入點端，通過遷移用戶終端，關閉空閑的接入點來實現(xiàn)能量節(jié)省的目的。利用SDN-WiFi的集中管理的優(yōu)勢，如何實現(xiàn)包括接入點和用戶終端的能量節(jié)省，以及異構網絡環(huán)境中的能量節(jié)省，將成為未來SDN-WiFi的研究方向之一。

5.4 SDN-WiFi與其他網絡共存

未來網絡朝著移動互聯(lián)的方向發(fā)展。作為解決計算機網絡“最后一公里”的無線網絡解決方案，WLAN必然在未來無線網絡中占據重要地位。另一方面，SDN-WiFi目前還處于起步階段，在實現(xiàn)大規(guī)模部署的過程中，SDN-WiFi必須與其他無線網絡（如LTE、5G和傳感器網絡）長期共存。如何和其他主流無線網絡兼容，充分發(fā)揮不同無線網絡架構的特點和優(yōu)勢，實現(xiàn)無線通信資源的高效通信與管理，是未來無線SDN網絡研究的重要課題。

6 總結

SDN作為當前網絡領域最熱門和最具發(fā)展前途的技術之一，給無線領域帶來了嶄新的活力。從技術角度看，SDN-WiFi目前還并未形成統(tǒng)一的標準。眾多研究者提出的SDN-WiFi網絡架構其核心思想也都是一致的：即實現(xiàn)控制平面與數(shù)據平面的分離，開放網絡接口，靈活的實現(xiàn)不同網絡業(yè)務的需求。隨著人們對無線業(yè)務需求的持續(xù)增長，用戶需要更加靈活的網絡接入和更加安全的網絡體驗，這必然會促進SDN-WiFi的不斷發(fā)展。然而SDN-WiFi要想成為下一代無線局域網主流技術還需要克服許多困難，包括SDN-WiFi的可擴展性，規(guī)?；渴?，以及域間通信等關鍵問題。如何結合無線通信環(huán)境的特點，利用SDN-WiFi所具備的優(yōu)勢，實現(xiàn)無線頻譜資源的充分利用和網絡性能的提高，將成為SDN-WiFi未來研究發(fā)展的重要任務。

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