[發明專利]一種基于OpenWrt的企業級無線局域網流量控制方法

有效

• 申請號: 201910348945.5
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110087261B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 楊鯤;李可;梁東明;胡杰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W28/10
• 分類號: H04W28/10;H04W84/12
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種基于OpenWrt的企業級無線局域網流量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、讀取本地配置文件的默認工作參數，并初始化無線接入點的默認隊列規則、流量標簽模塊、流量阻斷模塊；

S2、按照數據包獲取、流管理、流量識別、流量標記、流量控制的流程對數據包進行轉發；轉發數據包的同時，無線接入點收集流量信息周期性上傳給云端中央控制器；

S3、根據網絡管理員的指令，云端中央控制器在特定時間向不同的無線接入點發送特定的控制指令；包括以下子步驟：

S31、登陸云端中央控制器提供的網頁，選取一個被管理的本地無線局域網，查看當前網絡使用情況；

S32、根據管理員指定的策略給不同的無線接入點發送控制信息，包括：

(1)針對無線接入點流量阻斷模塊的指令，包括執行和撤銷目標用戶設備的流量阻斷；

(2)針對無線接入點流量標記模塊的指令，調整數據流類型和標號的關聯關系；

(3)手動針對無線接入點的流量控制模塊的控制信息，中央控制器通過網頁獲取目標接入點編號和流量控制指令，下發一次到目標無線接入點；

(4)自動針對無線接入點的流量控制模塊的控制信息，中央控制器周期性地讀取接收到的三種上傳信息，結合三種自動帶寬分配策略之一，周期性地下發流量控制指令；

①若管理員遞交自動流量控制指令，并且指定帶寬分配策略為基于UE數量的公平策略，則中央控制器每10秒讀取數據庫中的UE基本信息表；

設ISP分配下行帶寬為C，v_i(i＝1,2,…,10)代表每一個AP節點，令u_i,k表示v_i下的第k個用戶，則UE總數totalUE表示為：

令n_i表示第i個AP關聯的UE數量，x_i表示第i個AP最終分得的下行帶寬，則x_i表示為：

x_i＝n_i*C/totalUE

基于UE數量的公平帶寬分配策略不涉及到流量的區分，只進行流量整型，因此使用隊列規則為無類隊列規則令牌桶TBF；

在計算得出UE數量公平策略下每個AP應得的下行帶寬數量后，中央控制器使用cloud.tc.{ap_id}為routing key下發流量控制指令到每個AP，每10秒發送一次；

②若管理員遞交自動流量控制指令，并且指定帶寬分配策略為基于數據流數量和傳輸速率的公平策略，則中央控制器每10秒讀取數據庫的數據流量信息表中的速率信息；

首先，根據AP個數進行相應的參數進行初始化；其中，X是所有AP最終分得帶寬值組成的向量，內部的每個x_i初始化為0；Rate是數據庫每一條數據流在10秒內的平均下行速率構成的向量；Bandwidth是一個和Rate相同長度的向量，用于每一輪循環中存儲公平分配的帶寬；totalFlow是統計得到的流的個數；

然后，按行從數據庫中讀取所有數據流的信息，如果信息有效，則將該行信息的10秒內平均速率插入Rate，同時totalFlow自增1；

隨后，基于最大-最小公平性的思想，將Rate向量按照從小到大進行排序，并將總帶寬平分給所有的數據流，均值存儲在Bandwidth向量中；

其次，遍歷Rate向量，將第i位的Rate元素與Bandwidth元素比較，如果Bandwidth元素的值比Rate元素大，則將差值平均分配給后續Bandwidth元素，同時將當前第i位的Rate元素分配給Bandwidth元素；如果第i位的Bandwidth元素的值比Rate元素小，則停止遍歷；

最后，將Bandwidth向量中各個流分得的帶寬，累加到各個AP上，得到最終的帶寬分配向量X；

基于數據流數量和速率的公平帶寬分配策略不涉及到流量的區分，只進行流量整型，因此使用隊列規則為無類隊列規則令牌桶TBF；

在計算得出帶寬分配向量X后，中央控制器使用cloud.tc.{ap_id}為routing key下發流量控制指令到每個AP，每10秒發送一次；

③若管理員遞交自動流量控制指令，并且指定帶寬分配策略為基于數據流類型的效用公平策略，則中央控制器每10秒讀取數據庫的數據流量信息表中的數據流類型信息：

首先，讀取數據庫中的所有流量類型信息，按照深度報文識別的結果，將流量分為四類，分別為VoIP類、TCP類、HTTP類、IPTV類，統計其個數記為h、i、j、k；

然后，為嚴格實時流量VoIP類預留帶寬，每一個VoIP類預留64Kbps的帶寬，則剩余帶寬C記為：

C＝C-64Kbps*h

隨后，按照效用公平的原則，統計TCP類、HTTP類、IPTV類三類流量在效用值公平的情況下每種流量應分得的帶寬；設x₂、x₃、x₄代表每個TCP類流量、HTTP類流量和IPTV類流量的分配帶寬，其對應的線性效用函數分別為U₂、U₃和U₄，則效用公平下的帶寬分配值x₂、x₃、x₄使用下述公式計算：

S4、根據云端中央控制器的指令動態調整本地無線接入點的參數，返回步驟S2。