CN102083136A - 无线网络的控制方法及无线控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网络的控制方法及无线控制器，该方法包括：将无线网络内的AC分为两组，确定其中一组AC为控制AC，剩下一组确定为数据AC，每组至少包括一台AC；控制AC与数据AC之间同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；控制AC接收AP发出的上线请求，并与发出上线请求的AP建立控制隧道；控制AC通过该控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP，发出上线请求的AP根据数据AC的地址信息与数据AC建立数据隧道。该方法和无线控制器可以提高无线网络在集中控制方式下的数据处理能力。

Description

无线网络的控制方法及无线控制器

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及无线网络的控制方法及无线控制器。

背景技术

在无线网络如WLAN、WIFI的组网中，一般通过无线接入点(AP)和无线接入控制器(AC)实现。在这种AC+AP的组网模式中，AP是一个无线收发设备，负责将从有线网络(例如Internet)接收到的数据转换成无线信号发送，将接收到的无线信号转换成数据并转发到有线网络。而AC完成对无线用户的认证/配置/数据转发等功能，起到集中控制的作用。

图1为现有典型无线网络组网结构示意图，如图1所示，该无线网络中，一台AC通过交换机与AP1～APn多台AP相连。网络采用集中式控制架构，即一台AC通过轻型接入点协议(LWAPP)隧道对与其连接的多台AP进行统一控制。其中，AC与每一台AP都会建立LWAPP隧道，隧道分为两条，一条为数据隧道，一条为控制隧道。数据隧道用于AC与AP间数据的转发，控制隧道用于传送AC与AP间的控制消息和用户配置信息，所有接入AP的客户端所产生的数据流量都会经过LWAPP隧道经AP透明传输发送给一台AC，由一台AC统一进行转发处理。

上述的无线网络组网结构中，AC是整个网络的控制核心，由于集中控制方式规定在一个网络中不管有多少AP，都只能由一台AC进行控制，一个网络中所有的数据流量都要经过该网中的一台AC集中控制和转发，而一台AC的处理能力是有限的，当管理的AP较多而且AP接入的客户端也较多时，网络中的数据流量很可能会超过此台AC的处理能力，从而导致网络中数据转发性能严重下降。

另外，LWAPP隧道存在保活机制，AC与AP通过定时向对端发送探测报文和接收对端的响应报文来感知对端的存在，如果超时后未收到对端的响应报文，则会切断与对端的隧道连接。而当网络中数据流量较大时，AC处理报文转发的能力的下降，将直接影响到LWAPP隧道保活机制的运行，LWAPP的探测响应报文可能不能按时到达对端，从而引起LWAPP隧道的异常中断。

发明内容

本发明实施例提供一种无线网络的控制方法，可以提高无线网络在集中控制方式下的数据处理能力。

本发明实施例提供一种无线控制器，可以提高无线网络在集中控制方式下的数据处理能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种无线网络的控制方法，该方法包括：

将无线网络内的AC分为两组，确定其中一组AC为控制AC，剩下一组确定为数据AC，每组至少包括一台AC；控制AC与数据AC之间同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；

控制AC接收AP发出的上线请求，并与发出上线请求的AP建立控制隧道；

控制AC通过该控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP，发出上线请求的AP根据数据AC的地址信息与数据AC建立数据隧道。

一种无线控制器，该无线控制器包括：

功能切换模块，用于切换AC的工作状态为数据AC或控制AC；

控制隧道建立模块，与所述功能切换模块相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为控制AC时，用于接收AP的上线请求，与AP建立控制隧道；

数据下发模块，与所述功能切换模块及控制隧道建立模块分别相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为控制AC时，用于通过所述控制隧道建立模块建立的控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP；

数据隧道建立模块，与所述功能切换模块相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为数据AC时，用于与发送上线请求的AP建立数据隧道；

信息同步模块，与所述功能切换模块相连，用于保存AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为控制AC时，用于与数据AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为数据AC时，用于与控制AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息。

由上述的技术方案可见，本发明的这种无线网络的控制方法，将AC与AP之间建立的控制隧道和数据隧道分离，分别由控制AC和数据AC分别处理，将控制和数据转发的功能通过不同的AC完成，其中控制AC保证网络内只有一台，以实现集中控制，而数据AC允许有任意台，只需要增加数据AC，就可以轻松提高无线网络的数据转发的处理能力，而不会受到单台AC处理能力的限制。

附图说明

图1为现有典型无线网络组网结构示意图；

图2为按照本发明实施例的无线网络的控制方法组网的无线网络结构示意图；

图3为本发明实施例的无线控制器具体结构示意图；

图4为本发明另一实施例的无线控制器具体结构示意图；

图5为本发明实施例的负载均衡模块结构示意图；

图6为本发明实施例中AP上线，并分别与数据AC、控制AC建立LWAPP隧道连接的具体消息流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明主要是通过将集中式控制方式中，AC与AP之间的LWAPP控制隧道和数据隧道分离，由多台不同的AC分别处理。为此，本发明引入了控制AC(CAC)和数据AC(DAC)的概念，将AC分为控制AC和数据AC两组，每组至少包括一台AC；其中控制AC与每个AP建立控制隧道，负责原有集中控制方式除数据转发以外的所有功能，即建立和维护控制隧道，管理AP与AC的关联状态，管理接入的客户端。而数据AC可以有任意多台，其与AP建立数据隧道，负责数据转发。由于数据隧道和控制隧道进行分离，只需要增加数据AC，就可以轻松提高无线网络的数据处理能力，而不会受到单台AC处理能力的限制。

图2为按照本发明实施例的无线网络的控制方法组网的无线网络结构示意图，如图2所示，该网络中包括一台DAC、两台CAC，并与AP1、AP2～APn等多台AP通过交换机相连。其中，DAC与CAC硬件上没有区别，只是启用的功能不同。

首先，在无线网络运行之前须将无线网络内的多台AC分为两组，确定其中一组AC为CAC，剩下一组确定为DAC，每组至少包括一台AC。控制AC组中可以包括多台AC，但是主用CAC只有一台，其他为备用CAC，具体可以采用人工设定来保证主用CAC的唯一性，如果人工设置错误，也可以通过CAC之间进行自动协商来确定，例如将桥MAC地址最小的CAC确定为唯一的主用CAC，其他CAC自动转换为DAC，或备用的CAC，备用的CAC和DAC的数量不限。

确定好无线网络中的DAC和CAC后，即可允许AP上线并提供业务服务了，具体在AP启动发出上线请求时，当没有备用CAC时，只有网络内唯一的主用控制AC响应该AP，并与其建立控制隧道；隧道成功建立后，控制AC将通过该控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP；如果数据AC的数量超过一个，则可以随机选择一个数据AC的地址信息下发给AP，或者选择当前负载最小的数据AC的地址信息下发给AP。

发出上线请求的AP将根据控制AC下发的数据AC的地址信息与相应的数据AC建立数据隧道，完成上线过程。其中建立数据隧道和控制隧道的具体过程可以使用现有成熟技术，这里不再赘述。

图6中示出了图2所示的无线网络中，AP上线，并分别与数据AC、控制AC建立LWAPP隧道连接的具体消息流程，如图6所示，该流程包括：

步骤601，AP向控制AC发送发现请求(Discovery Request)消息；

步骤602，控制AC向AP返回发现响应(Discovery Response)消息；告知

步骤603，AP向控制AC发送接入请求(Join Request)消息；

步骤604，控制AC返回接入响应(Join Response)消息；

步骤605，AP向控制AC发送接入(Join ACK)消息；

步骤606，控制AC返回接入确认(Join Confirm)消息；

经上述步骤601～606的消息流程后，AP与控制AC建立LWAPP隧道连接，作为传输控制信令的控制隧道。这个过程与现有AP与AC建立LWAPP隧道连接的过程相同，只不过由于本发明中将网络中的AC分为了控制AC与数据AC，只有控制AC会响应AP发送的Discovery Request消息并执行后续步骤，数据AC不会响应Discovery Request消息。

步骤607，AP向控制AC发送配置请求(Config Request)消息；

步骤608，控制AC发送配置响应(Config Response)消息；

步骤608中，不同于现有技术，控制AC在Config Response消息中并不是携带控制AC自身的地址信息，而是携带数据AC的地址信息，即图中数据AC1的地址信息。

步骤609～612，AP根据控制AC发送的地址，与数据AC1建立LWAPP隧道连接，作为传输数据的隧道连接。这个过程和建立控制隧道的过程相同，不再赘述。

至此，AP成功上线并与控制AC及数据AC1分别建立了LWAPP隧道连接，并可以按照现有方式提供网络接入服务。AP向AC发送数据时，如果是控制数据，则通过与控制AC建立的控制隧道发送，其他数据则通过与数据AC建立的数据隧道发送。而对于采用CAPP协议的无线网络，其隧道建立的过程是相同的，对于其他协议也可以按照上述方式实现，这里不再赘述。

当然，无线网络的网络情况可能会变化，为适应这一变化，数据AC和控制AC要正确对网络进行控制，还需要定时同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；例如当本扩展服务集(ESS)内有AP上下线时，可以控制AC通过AC间隧道协议(IACTP)将AP的信息同步到数据AC上，例如包括AP的MAC地址，AP所对应的所有基础服务标识(BSSID)及所有接入此AP的客户端的地址。当本扩展服务集内有客户端上下线时，控制AC通过IACTP将客户端的信息同步到数据AC上，包括客户端所接入的BSSID，客户端的MAC地址。当然，IACTP是AC之间通信协议的一种，AC之间也可以通过其他协议实现。

另外，由于本发明允许无线网络内存在一台以上的数据AC，因此为了进一步提高网络中数据报文转发能力，还可以进行多台数据AC之间的负载均衡，具体方法可以让控制AC监控所有数据AC上的数据流量；例如，数据AC检测自身连接的所有AP的数据流量，如每个AP的流量以及数据AC中所有AP的总数据流量、属于同一BSS的AP的总流量等，然后将这些流量信息定时上报给控制AC。控制AC在判断数据AC中总流量最大者与流总量最小者的流量差值大于预设的门限值时，向该总流量最大的数据AC下连接的所有AP中，数据流量最大的AP下发指令，使其迁移到流量最小的数据AC下，或者也可以指令多个流量较大的AP集体迁移，或随机指令迁移，或根据流量差值情况选择迁移等，可以根据具体需要而定。其中AP在数据AC之间的迁移过程如图6中步骤613～619所示，具体如下：

步骤613，AP向控制AC发送流量统计报告(Data flow statistic report)；当然这个流量统计报告可以是AP以一定周期主动向控制AC发送，也可以是根据控制AC的请求而发送。

步骤614，控制AC向AP发送数据AC迁移消息(Change DAC)；该消息用于控制AC命令AP进行迁移，消息中携带迁移的目的数据AC的地址信息，即图6中数据AC2的地址信息。

步骤615，AP向数据AC1发送AP离开消息(DAC AP Leave)，告知数据AC1，AP已经离开，同时拆除LWAPP隧道连接。

步骤616～619，AP建立与数据AC2的LWAPP隧道连接，该过程与步骤609～612中相同，不再赘述。

数据AC和控制AC若要正确对网络进行控制，则需要定时同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；例如当本扩展服务集(ESS)内有AP上下线时，控制AC可以通过AC间隧道协议(IACTP)将AP的信息同步到数据AC上，例如包括AP的MAC地址，AP所对应的所有基础服务标识(BSSID)及所有接入此AP的客户端的地址。当本扩展服务集内有客户端上下线时，控制AC通过IACTP将客户端的信息同步到数据AC上，包括客户端所接入的BSSID，客户端的MAC地址。当然，IACTP是AC之间通信协议的一种，AC之间也可以通过其他协议实现。

另外，网络中还可以设置一台或多台备份的AC用以对唯一的主用控制AC进行备份，如果存在备份的备用控制AC，则在AP与控制AC建立隧道连接时，可以在AP与主用控制AC建立控制隧道连接时，进一步与备用控制AC建立备份隧道连接，当AP检测到控制隧道连接不可用时，启用备份隧道代替控制隧道进行控制数据的传输，由于主用控制AC和备用控制AC之间是实时同步的(可参考现有AC备份方法，这里不再赘述)，因此AP切换到备用隧道后，可以直接进行正常的数据传输，不需要进行任何其他操作。具体来说可以在步骤608中进一步携带备用AC的地址信息，指示AP与备份AC也建立隧道连接，AP按照上述隧道连接的建立流程再建立备份隧道连接即可。

图3为本发明实施例的无线控制器具体结构示意图，如图3所示，该AC包括：

功能切换模块301，用于切换AC的工作状态为数据AC或控制AC；

控制隧道建立模块302，与所述功能切换模块301相连，在所述功能切换模块301切换AC的工作状态为控制AC时，用于接收AP的上线请求，与AP建立控制隧道；

数据下发模块303，与所述功能切换模块301及控制隧道建立模块302分别相连，在所述功能切换模块301切换AC的工作状态为控制AC时，用于通过所述控制隧道建立模块302建立的控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP；

数据隧道建立模块304，与所述功能切换模块301相连，在所述功能切换模块301切换AC的工作状态为数据AC时，用于与发送上线请求的AP建立数据隧道；

信息同步模块305，与所述功能切换模块301相连，用于保存AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为控制AC时，用于与数据AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为数据AC时，用于与控制AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息。

另外，当网络内存在备用控制AC时，信息同步模块305可以进一步用于在AC的工作状态为备用控制AC时，与主用控制AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息。

具体信息同步的方法可以参考现有的主、备AC之间的信息同步方法，这里不再赘述。

图4为本发明另一实施例的无线控制器具体结构示意图，如图4所示，该AC除包括：与上述实施例中相同的功能切换模块401、控制隧道建立模块402、数据下发模块403、数据隧道建立模块404、信息同步模块405外，还包括：

流量统计模块406，与所述功能切换模块401相连，在AC的工作状态为数据AC时，用于统计与其连接的所有AP的总数据流量，生成流量信息并上报给控制AC；

负载均衡模块407，与所述功能切换模块401和信息同步模块405相连，在AC的工作状态为控制AC时，用于接收所有数据AC上报的流量信息；

当所有上报流量信息的数据AC中，总流量最大者与总流量最小者的流量差值大于预设的门限值时，根据所述信息同步模块405保存的AP信息，向所述总流量最大的数据AC下连接的所有AP中，数据流量最大的AP下发指令，使其迁移到总流量最小的数据AC下。

图5为本发明实施例的负载均衡模块具体结构示意图，如图5所示，所述负载均衡模块包括：

数据接收单元501，用于接收数据AC上报的流量信息；

流量计算单元502，与所述数据接收单元501相连，用于计算所有上报流量信息的数据AC中，总流量最大者与总流量最小者的流量差；

AP查询单元503，与所述流量计算单元501和信息同步模块405相连，用于在所述流量计算单元计算的流量差超过预设的门限值时，从所述信息同步模块405中查询总流量最大的数据AC下连接的所有AP中流量最大的AP的信息；

数据下发单元504，与所述AP查询单元503相连，用于向所AP查询单元查询出的所述流量最大的AP下发指令，使其迁移到总流量最小的数据AC下。

由上述的实施例可见，本发明的这种无线网络的控制方法，将AC与AP之间建立的控制隧道和数据隧道分离，分别由控制AC和数据AC分别处理，将控制和数据转发的功能通过不同的AC完成，其中控制AC保证网络内只有一台，以实现集中控制，而数据AC允许有任意台，只需要增加数据AC，就可以轻松提高无线网络的数据转发的处理能力，而不会受到单台AC处理能力的限制。另外，通过数据AC间的负载均衡，可以进一步提高无线网络的数据处理能力。

所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无线网络的控制方法，其特征在于，该方法包括：

将无线网络内的AC分为两组，确定其中一组AC为控制AC，剩下一组确定为数据AC，每组至少包括一台AC；控制AC与数据AC之间同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；

控制AC接收AP发出的上线请求，并与发出上线请求的AP建立控制隧道；

控制AC通过该控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP，发出上线请求的AP根据数据AC的地址信息与数据AC建立数据隧道。

2.如权利要求1所述的无线网络的控制方法，其特征在于，所述控制AC通过该控制隧道将数据AC的地址信息发送给AP包括：

若所述数据AC为两台以上，则控制AC从两台以上数据AC中选择当前负载最小的数据AC的地址信息下发给AP。

3.如权利要求1所述的无线网络的控制方法，其特征在于，所述AP信息包括：AP的MAC地址，AP所对应的所有BSSID及所有接入此AP的客户端的IP地址。

4.如权利要求1所述的无线网络的控制方法，其特征在于，所述客户端的信息包括：客户端所接入的BSSID，客户端的MAC地址。

5.如权利要求1所述的无线网络的控制方法，其特征在于，所述控制AC与数据AC之间通过IACTP协议定时同步AP信息和AP上连接的客户端的信息。

6.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的无线网络的控制方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述控制AC监控所有数据AC上的数据流量；

当数据AC中总流量最大者与总流量最小者的流量差值大于预设的门限值时，向所述总流量最大的数据AC下连接的所有AP中，数据流量最大的AP下发指令，使其迁移到总流量最小的数据AC下。

7.如权利要求1所述的无线网络的控制方法，其特征在于，该方法进一步包括：若所述控制AC组中包括至少两台AC时，确定一台唯一的主用控制AC，其他控制AC为备用控制AC，备用控制AC与主用控制AC实时同步；

主用控制AC通过所述控制隧道将备用控制AC的地址信息发送给所述发出上线请求的AP，所述发出上线请求的AP根据备用控制AC的地址信息与备用控制AC建立备份隧道，当所述控制隧道不可用时，所述AP通过所述备份隧道代替所述控制隧道传输控制数据。

8.如权利要求7所述的无线网络的控制方法，其特征在于，所述确定一台作为主用控制AC，其他AC为备用控制AC，进一步包括：若无线网络内出现两台以上主用控制AC，则确定桥MAC地址最小的控制AC为唯一主用控制AC，其他主用控制AC转换为数据AC或备用控制AC。

9.一种无线控制器，其特征在于，该无线控制器包括：

功能切换模块，用于切换AC的工作状态为数据AC或控制AC；

控制隧道建立模块，与所述功能切换模块相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为控制AC时，用于接收AP的上线请求，与AP建立控制隧道；

数据下发模块，与所述功能切换模块及控制隧道建立模块分别相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为控制AC时，用于通过所述控制隧道建立模块建立的控制隧道将数据AC的地址信息发送给发送上线请求的AP；

数据隧道建立模块，与所述功能切换模块相连，在所述功能切换模块切换AC的工作状态为数据AC时，用于与发送上线请求的AP建立数据隧道；

信息同步模块，与所述功能切换模块相连，用于保存AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为控制AC时，用于与数据AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息；在AC的工作状态为数据AC时，用于与控制AC同步AP信息和AP上连接的客户端的信息。

10.如权利要求9所述的无线控制器，其特征在于，该无线控制器还包括：

流量统计模块，与所述功能切换模块相连，在AC的工作状态为数据AC时，用于统计与其连接的所有AP的总数据流量，生成流量信息并上报给控制AC；

负载均衡模块，与所述功能切换模块和信息同步模块相连，在AC的工作状态为控制AC时，用于接收所有数据AC上报的流量信息；

当所有上报流量信息的数据AC中，总流量最大者与总流量最小者的流量差值大于预设的门限值时，根据所述信息同步模块保存的AP信息，向所述总流量最大的数据AC下连接的所有AP中，数据流量最大的AP下发指令，使其迁移到总流量最小的数据AC下。

11.如权利要求10所述的无线控制器，其特征在于，所述负载均衡模块包括：

数据接收单元，用于接收数据AC上报的流量信息；

流量计算单元，与所述数据接收单元相连，用于计算所有上报流量信息的数据AC中，总流量最大者与总流量最小者的流量差；

AP查询单元，与所述流量计算单元和信息同步模块相连，用于在所述流量计算单元计算的流量差超过预设的门限值时，从所述信息同步模块中查询总流量最大的数据AC下连接的所有AP中流量最大的AP的信息；

数据下发单元，与所述AP查询单元相连，用于向所AP查询单元查询出的所述流量最大的AP下发指令，使其迁移到总流量最小的数据AC下。

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