無線接入點網(wǎng)絡流量監(jiān)測系統(tǒng)的設計

曹陽

摘要：本文主要提出了一個基于簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP的無線網(wǎng)絡流量監(jiān)測設計方案，詳細介紹了自適應時間間隔數(shù)據(jù)采集的原理。該方案可應用在多AP的網(wǎng)絡管理服務器上，在盡量少占用網(wǎng)絡帶寬的情況下準確描述無線網(wǎng)絡內(nèi)流量變化情況。經(jīng)過搭建無線網(wǎng)絡測試，結(jié)果顯示該方案對流量信息的檢測有很高的準確度。

關鍵詞：無線接入點 數(shù)據(jù)采集 自適應時間間隔 SNMP

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0033-01

為用戶提供更好的網(wǎng)絡通信服務。本文提出的無線網(wǎng)絡流量監(jiān)控方案，采用通用的SNMP管理協(xié)議，以自適應時間間隔數(shù)據(jù)采集的方式獲取各AP的流量值。管理者可以了解整個網(wǎng)絡中所有AP的流量信息。

1 基于SNMP的網(wǎng)絡管理體系結(jié)構(gòu)分析

SNMP體系結(jié)構(gòu)的組成部分包括網(wǎng)絡管理者、管理代理、管理信息庫（MIB）和通信協(xié)議SNMP。

網(wǎng)絡管理者有專用的設備構(gòu)成，它被作為網(wǎng)絡管理者和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的接口。

管理代理者是指嵌入了代理實體的各種設備，如路由器、AP、網(wǎng)橋等。他不僅能對來自于網(wǎng)絡管理者的信息請求和動作請求進行應答，還可以主動向管理者報告被管對象的狀態(tài)。

管理信息庫（MIB）是網(wǎng)絡管理者和管理代理之間共享信息的來源。MIB作為設在代理者處的管理站訪問點的集合，管理站通過讀取MIB中對象的值來進行網(wǎng)絡監(jiān)控。管理站可以在代理者處產(chǎn)生動作，也可以通過修改變量值改變代理者處的配置。

通信協(xié)議SNMP共包括5個命令：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse、Trap。

2 無線AP性能管理系統(tǒng)總體設計

依據(jù)SNMP管理模型，無線AP性能管理系統(tǒng)由管理工作站和被管代理端兩大部分組成，管理站與被管代理通過SNMP協(xié)議進行通信。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

管理工作站是系統(tǒng)的核心，它向被管代理發(fā)送SNMP數(shù)據(jù)采集請求報文。例如發(fā)送GetRequest命令獲取AP上的流量數(shù)據(jù)。被管代理端作為底層設備，能夠響應管理工作站發(fā)送來的請求，并將MIB庫中指定的網(wǎng)絡性能信息反饋給管理工作站。

管理工作站使用SNMP協(xié)議與被管代理端通信的方式有兩種：主動和被動兩種數(shù)據(jù)采集方式。主動方式一般直接針對特定的性能參數(shù)，如通過追蹤數(shù)據(jù)包了解路由狀況等。被動方式可以在指定設備上進行數(shù)據(jù)采集和分析，可以持續(xù)的監(jiān)測設備的進出流量等。

3 數(shù)據(jù)采集模塊的設計

自適應網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集算法基本思路采用一元線性回歸對最近的有限個采樣點擬合一條直線，然后根據(jù)該直線的斜率大小，實時地調(diào)整采樣頻率。驗證實驗表明，該方法能夠在降低平均采樣頻率的前提下減小采樣失真度，且與同類方法相比失真度低，穩(wěn)定性高。

自適應數(shù)據(jù)采集算法實現(xiàn)從以下兩方面著手：

（1）數(shù)據(jù)變化的劇烈程度。找到一個能夠反映網(wǎng)絡數(shù)據(jù)變化快慢的特征值。

（2）數(shù)據(jù)的有效性。如何克服噪聲干擾，保證采集的數(shù)據(jù)準確。

判斷數(shù)據(jù)變化劇烈程度采用對最近采樣的N 個點一元線性回歸，擬合成一條直線。其中，用yi+1表示下一個采樣點的數(shù)值，，，yi-2，…，yi-N代表下次采樣前最近的N個采樣值，ti，ti-1，…，ti-N代表采樣時刻，并且滿足ti>ti-1>…>ti-N。以y=β0+β1t表示這N個點通過一元線性回歸擬合成的直線。由一元線性回歸可以求得β0和β1的最大自然估計：

公式中β1代表一元線性回歸擬合直線的斜率，以此斜率作為修改下次采樣頻率的依據(jù)。如果β1比較小，說明數(shù)據(jù)變化較慢，采樣時間較大，反之，采樣時間較小。

在實際數(shù)據(jù)采集中，經(jīng)常會受到外部噪聲干擾，采集的數(shù)據(jù)會在一段平滑的抖動之間出現(xiàn)個別一兩個數(shù)值的突變，這樣的數(shù)據(jù)不能代表被測量的變化趨勢。為了個準確的表示數(shù)據(jù)變化情況，可以對采集過的數(shù)據(jù)進行濾波處理，本算法采用了中值濾波的方法，對N個連續(xù)時刻采集的數(shù)據(jù)進行求平均值，這樣可以很好的消除干擾數(shù)據(jù)，提高算法的抗干擾性能。

4 結(jié)語

無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的高性能運行必須依靠實時、準確的網(wǎng)絡流量監(jiān)測。該系統(tǒng)具有良好的監(jiān)測效果，有利于管理者了解和掌握無線網(wǎng)絡性能變化，合理地配置網(wǎng)絡資源。