無線接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

曹陽

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

關(guān)鍵詞：無線接入點(diǎn) 數(shù)據(jù)采集 自適應(yīng)時間間隔 SNMP

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

為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。本文提出的無線網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方案，采用通用的SNMP管理協(xié)議，以自適應(yīng)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(luò)中所有AP的流量信息。

1 基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)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(luò)管理者、管理代理、管理信息庫（MIB）和通信協(xié)議SNMP。

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

管理代理者是指嵌入了代理實(shí)體的各種設(shè)備，如路由器、AP、網(wǎng)橋等。他不僅能對來自于網(wǎng)絡(luò)管理者的信息請求和動作請求進(jìn)行應(yīng)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(luò)管理者和管理代理之間共享信息的來源。MIB作為設(shè)在代理者處的管理站訪問點(diǎn)的集合，管理站通過讀取MIB中對象的值來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(jìn)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(shè)備，能夠響應(yīng)管理工作站發(fā)送來的請求，并將MIB庫中指定的網(wǎng)絡(luò)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(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，可以持續(xù)的監(jiān)測設(shè)備的進(jìn)出流量等。

3 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計

自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)擬合一條直線，然后根據(jù)該直線的斜率大小，實(shí)時地調(diào)整采樣頻率。驗證實(shí)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(yīng)數(shù)據(jù)采集算法實(shí)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(luò)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(zhǔn)確。

判斷數(shù)據(jù)變化劇烈程度采用對最近采樣的N 個點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(zhǔn)確的表示數(shù)據(jù)變化情況，可以對采集過的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(luò)系統(tǒng)的高性能運(yùn)行必須依靠實(shí)時、準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)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(luò)性能變化，合理地配置網(wǎng)絡(luò)資源。