CN103118383A - 一种无线存取点状态综合监管系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线存取点状态综合监管系统，包括：客户端探针部件以及运行在服务器上的监控平台，其中：客户端探针部件包括：MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块和数据传输模块；监控平台包括：状态显示模块、报表模块、故障报警模块、配置模块、及用户管理模块。本发明对无线存取点（AP）的综合状态（包括MAC层、网络层、应用层）进行统一管理，实现高效低成本的无线AP监控、管理平台，能够改善无线业务质量，提升客户感知。

Description

一种无线存取点状态综合监管系统及方法

技术领域

本发明属于计算机无线网络领域，涉及一种对无线存取点（AP）的综合状态（包括MAC层、网络层、应用层）进行监管的系统及方法。 

背景技术

目前对网络进行监管的系统很多，如开源的OpenNMS（www.opennms.org）、Nagios（www.nagios.org/）等，以及商业网络管理软件如CiscoWorks2000、LANCOP等。这些软件系统功能强大，能够进行MAC层扫描、IP链路测试、网络诊断分析、网络设备管理、流量监控等。但这些软件基本上都是在有线网络上运行，其设计目的一般主要针对的也是有线网络的管理，因此对于无线存取点状态的分析还有所欠缺。 

在苹果应用市场和Android应用市场上可以下载到一些对AP的信号质量等进行监测的软件，但这些软件一般仅仅同时只对单个的AP进行监测、并且监测的数据也仅仅是MAC层的一些指标，如信号强度、频率等，无法对大量的AP进行统一管理。而一些网络公司推出的软件如Cisco的WLSE、Symbol的WNMS往往只针对该公司的AP进行管理，很难对大量不同厂家的AP进行统一管理。无线网络相对于有线网络存在：信号干扰大、用户超过20至40个 极限后会发生频繁断线，不能够保持稳定的有效链接等问题。现有网管手段和测试手段不容易满足无线网络的需求。 

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种无线存取点状态综合监管系统及方法，对无线存取点（AP）的综合状态（包括MAC层、网络层、应用层）进行统一管理，实现高效低成本的无线AP监控、管理平台，能够改善无线业务质量，提升客户感知。 

本发明技术解决方案：一种无线存取点状态综合监管系统，包括：客户端探针部件以及运行在服务器中的监控平台，其中：客户端探针部件包括：MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块和数据传输模块；监控平台包括：状态显示模块、报表模块、故障报警模块、配置模块、及用户管理模块；其中： 

MAC探针模块，实现在MAC层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用操作系统底层函数直接获取到包括AP的SSID、AP的MAC地址、认证算法、AP场强、AP信号强度、AP周边无线信号频率、同频干扰场强数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

SNMP探针模块，实现在网络层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用SNMP协议的相关函数获取到如当前AP数据流量、当前AP的用户数数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

网络环境测量模块，实现用户通过该AP进行WEB浏览、FTP下载操作的 实际性能指标测量；首先模仿用户实际登录该AP，记录实现动态地址获取DHCP的时间，然后记录实际操作发送HTTP GET请求实例网站时所需时间，以及FTP请求实例网站文件所需时间，并将这些数据将发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

数据传输模块，实现和服务器间各种数据的传输，它包括配置数据传输子模块、监控数据传输子模块和探针更新子模块，其中配置数据传输子模块实现从监控平台下载对本客户端探针进行配置的各种信息数据，包括对AP监测的间隔、探测的方式、具体需要探测的指标，监控数据传输子模块实现各测量模块所测数据的上传服务器，探针更新子模块实现客户端探针程序的自我更新下载；所述三个子模块均是采用HTTP协议实现数据的传输，MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块检测到的数据通过监控数据传输子模块发送到状态显示模块，客户端探针配置数据来自监控平台的配置模块中的探针配置子模块保存到数据库的数据，并由配置数据传输子模块进行下载，探针更新子模块请求监控平台的配置模块中的平台配置子模块，如发现新的版本，则下载完整的客户端探针程序； 

状态显示模块，对系统监管的所有AP点的状态作集中的展示；显示的状态数据来源于客户端探针的数据传输模块的监控数据传输子模块，并且将状态数据同时保存到数据库； 

报表模块，产生各种功能报表，包括质量周报、事故月报；使用JasperReport报表工具实现，数据来源于状态显示模块、配置模块保存到数据 库的数据； 

故障报警模块，采用AJAX异步刷新机制，根据事先定义的各主要指标的阙值，实现故障报警；数据来源于状态显示模块，采用声音的形式实现报警，并在状态显示模块中以高亮的红色显示出来； 

配置模块，集中实现系统的各种配置功能，实现在地图上直观的定义所管理的各AP点、监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理及对监管平台本身的各种配置；数据保存到数据库中； 

用户管理模块，实现监管平台的各级用户的注册、修改以及权限配置；使用HibernateO/R映射工具完成用户数据在数据库中的保存、更新、查询、和删除。 

所述状态显示模块包括AP状态列表子模块、可视化地图定位子模块和图表显示子模块；其中AP状态列表子模块采用列表形式集中体现每个AP目前主要性能指标的数值，采用STRUTs框架和JSP代码实现；可视化地图定位子模块主要实现在地图上显示某个具体AP的状态，并在接收到报警信息后同样在地图上进行显示，使用Goole地图API实现；图表显示子模块使用饼图、折线图工具动态显示某个AP的状态变化及统计分析，主要采用各种AJAX工具来实现。 

所述配置模块包括地图配置AP点子模块、探针配置子模块及平台配置子模块；其中地图配置AP点子模块实现在地图上直观的定义所管理的各ＡＰ点，探针配置子模块实现在监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理，针对某 个探针设置其探测间隔、探测方式和具体指标；探针配置子模块、地图配置AP点子模块配置的数据保存到数据库后，由客户端探针的数据传输模块的配置数据传输子模块下载到客户端执行；平台配置子模块实现对监管平台本身的各种配置，配置数据保存到数据库中，客户端探针的版本号以及最新版本也由平台配置子模块管理，客户端探针的数据传输模块的探针更新子模块每次启动时能够查询及下载客户端探针的最新版本。 

一种无线存取点状态综合监管方法，实现步骤如下： 

（1）客户端探针部件首先调用数据传输模块中的探针更新子模块，向监控平台的配置模块的平台配置子模块查询是否在监控平台端存在最新的客户端探针程序，如有的话则下载程序并自动安装。然后调用数据传输模块中的配置数据传输子模块向监控平台的配置模块的探针配置子模块、地图配置AP点子模块下载各种配置数据的更新，根据这些数据实现所有探测模块的配置。 

（2）客户端探针部件启动多线程同时调用MAC探针模块、SNMP探针模块、以及网络环境测量模块根据配置的数据完成对AP点的各项性能指标的探测，探测数据发送到数据传输模块。 

（3）数据传输模块中的监控数据传输子模块接收到探测模块监测到的数据，将数据上传到监控平台部件的状态显示模块。 

（4）监控平台部件的状态显示模块接收到数据后，将这些数据保存在数据库里，AP状态列表子模块以列表形式列出所有AP的基本状态，可视化地图定位子模块根据配置模块的地图配置AP点子模块保存到数据库中的数据图形化 显示AP点的地理位置，当用户点击其中任意的AP，图表显示子模块将监控数据传输子模块传输来的实时数据以折线图、圆饼图等形式显示出来。如果指标数据超过阙值则启动故障报警模块进行报警，同时将报警信息在状态显示模块中高亮红色显示。 

（5）用户通过浏览器访问监控平台的报表模块，报表模块从数据库里获得历史数据，生成各种报表，如质量周报、报警表等。 

（6）用户使用浏览器调用配置模块的平台配置、探针配置、地图配置AP点子模块，配置信息保存到数据库中；用户使用浏览器调用用户管理模块实现用户信息的增加、修改、删除，数据保存到数据库中。 

本发明与现有技术相比的优点在于： 

（1）相对于目前已经存在的无线AP状态检测软件，本发明的客户端探针部件包含了MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块，因此能够对AP的MAC层的状态数据、网络层的状态数据、以及应用层的某些状态数据进行检测；而目前已经存在的该类型的软件一般都只能够针对某一层或至多两层的状态进行检测，因此从检测的广度来说，本发明能够获取极为丰富的AP状态信息； 

（2）相对于目前已经存在的众多有线网络管理软件，本发明借鉴了目前流行的网管平台B/S架构，用户使用浏览器可在任何地方实现实时监控。但和有线网络管理软件不同的是无线监控需要在无线信号覆盖范围内进行信号监测，因此本发明设计了Ｂ／Ｓ架构和C／Ｓ混合的架构，C／Ｓ客户端探针部件用来 获取检测数据，其小巧、高效，可在嵌入式系统上运行；Ｂ／Ｓ架构用来浏览、管理获取的数据，监测数据通过ＨＴＴＰ协议传输，不会被内网阻挡，可充分利用现有网络资源。 

附图说明

图1为本发明无线存取点状态综合监管系统结构示意图； 

图2为本发明的功能模块图。 

具体实施方式

本发明中的一种无线存取点状态综合监管系统，主要针对中国电信、中国移动这样的电信运营商，对大量部署的无线AP进行集中、统一的管理。一方面，需要有前端的探针程序对每个具体的AP进行状态的监测，具体的监测指标包括MAC层、以及网络层的重要数据；另一方面，后台数据库系统保存各种数据，并且由统一的管理平台对监控数据进行管理，实现事故报警，以及各种报表等。系统采用的是一个混合式系统架构，如图1所示，在AP点附近可正常存取AP的地方部署探针，探针采用连接Internet网络或专用数据网的PC机、嵌入式WinCE、Win8机器均可，第一次开机时需设置后端管理系统的地址，以便数据传输；通过向AP主动发送嗅探包获取有关AP的状态信息，这些信息包含两部分： 

●基于用户感知的信息，如信号强度等； 

●统计信息，如AP流量、登录用户数等。 

完整的测量体系见附表1，对于用户感知的信息，又可以分为网络层环境 下的信息和无线MAC层的数据；统计信息一般基于网络层，采用SNMP协议获取。这就要求探针设计必须要混合MAC探针和SNMP探针，才能得到所有需要的数据。探针获取的状态信息通过HTTP协议发送到后台（基于管理-代理的体系结构），并保存在数据库里。同时，前端仅仅需要配置后端服务器地址，其余的各种配置、软件升级等管理操作均由后台实现，前端不安装数据库。使得整个前端系统做到零配置、自升级，减少了系统维护工作量。 

客户端探针部件系统功能模块如图2所示，主要包括：MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块、数据传输模块等； 

MAC探针模块，实现在MAC层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用操作系统底层函数直接获取到包括AP的SSID、AP的MAC地址、认证算法、AP场强、AP信号强度、AP周边无线信号频率、同频干扰场强等数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

SNMP探针模块，实现在网络层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用SNMP协议的相关函数获取到如当前AP数据流量、当前AP的用户数等数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

网络环境测量模块，实现用户通过该AP进行WEB浏览、FTP下载操作的实际性能指标测量；首先模仿用户实际登录该AP，记录实现动态地址获取DHCP的时间，然后记录实际操作发送HTTP GET请求实例网站时所需时间，以及FTP请求实例网站文件所需时间，并将这些数据将发送到数据传输模块的监控数据传输子模块； 

数据传输模块，实现和服务器间各种数据的传输，它包括配置数据传输子模块、监控数据传输子模块和探针更新子模块，其中配置数据传输子模块实现从监控平台下载对本客户端探针进行配置的各种信息数据，如对AP监测的间隔、探测的方式、具体需要探测的指标等，监控数据传输子模块实现各测量模块所测数据的上传服务器，探针更新子模块实现客户端探针程序的自我更新下载；所述三个子模块均是采用HTTP协议实现数据的传输，MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块检测到的数据通过监控数据传输子模块发送到状态显示模块，本客户端探针配置数据来自监控平台的配置模块中的探针配置子模块保存到数据库的数据，并由配置数据传输子模块进行下载，探针更新子模块请求监控平台的配置模块中的平台配置子模块，如发现新的版本，则下载完整的客户端探针程序； 

后端是一个基于云计算的采用W/S体系结构的NMS监管平台，集中实现故障报警、软件升级、配置等管理，部署在服务器上，开通Internet网络连接和永久IP地址，并在其上安装Tomcat Web容器，以及ORACLE数据库，导入系统程序包即可。浏览器界面采用AJAX工具，利用地图可视化配置、定位AP点，集中配置探针端参数，实时显示各AP状态，并实现实时故障管理、报警等，并且采用报表生成工具实现月报、周报、事故报表、AP点报表等多种报表。 

监控平台部件系统功能模块如图2所示，主要包括：主要包括：状态显示模块、报表模块、故障报警模块、配置模块、以及用户管理模块等； 

状态显示模块，对系统监管的所有AP点的状态作集中的展示；显示的状态数据来源于客户端探针的数据传输模块的监控数据传输子模块，并且将状态数据同时保存到数据库； 

报表模块，产生各种功能报表，包括质量周报、事故月报；使用JasperReport报表工具实现，数据来源于状态显示模块、配置模块保存到数据库的数据； 

故障报警模块，采用AJAX异步刷新机制，根据事先定义的各主要指标的阙值，实现故障报警；数据来源于状态显示模块，采用声音的形式实现报警，并在状态显示模块中以高亮的红色显示出来； 

配置模块，集中实现系统的各种配置功能，实现在地图上直观的定义所管理的各AP点、监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理及对监管平台本身的各种配置；数据保存到数据库中； 

用户管理模块，实现监管平台的各级用户的注册、修改以及权限配置；使用Hibernate O/R映射工具完成用户数据在数据库中的保存、更新、查询、和删除。 

所述状态显示模块包括AP状态列表子模块、可视化地图定位子模块和图表显示子模块；其中AP状态列表子模块采用列表形式集中体现每个AP目前主要性能指标的数值，采用STRUTs框架和JSP代码实现；可视化地图定位子模块主要实现在地图上显示某个具体AP的状态，并在接收到报警信息后同样在地图上进行显示，使用Goole地图API实现；图表显示子模块使用饼图、折 线图工具动态显示某个AP的状态变化及统计分析，主要采用各种AJAX工具来实现。 

所述配置模块包括地图配置AP点子模块、探针配置子模块及平台配置子模块；其中地图配置AP点子模块实现在地图上直观的定义所管理的各ＡＰ点，探针配置子模块实现在监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理，针对某个探针设置其探测间隔、探测方式和具体指标；探针配置子模块、地图配置AP点子模块配置的数据保存到数据库后，由客户端探针的数据传输模块的配置数据传输子模块下载到客户端执行；平台配置子模块实现对监管平台本身的各种配置，配置数据保存到数据库中，客户端探针的版本号以及最新版本也由平台配置子模块管理，客户端探针的数据传输模块的探针更新子模块每次启动时可以查询及下载客户端探针的最新版本。 

本发明方法的实现过程如下： 

（1）客户端探针部件首先调用数据传输模块中的探针更新子模块，向监控平台的配置模块的平台配置子模块查询是否在监控平台端存在最新的客户端探针程序，如有的话则下载程序并自动安装。然后调用数据传输模块中的配置数据传输子模块向监控平台的配置模块的探针配置子模块、地图配置AP点子模块下载各种配置数据的更新，根据这些数据实现所有探测模块的配置； 

（2）客户端探针部件启动多线程同时调用MAC探针模块、SNMP探针模块、以及网络环境测量模块根据配置的数据完成对AP点的各项性能指标的探测，探测数据发送到数据传输模块； 

（3）数据传输模块中的监控数据传输子模块接收到探测模块监测到的数据，将数据上传到监控平台部件的状态显示模块； 

（4）监控平台部件的状态显示模块接收到数据后，将这些数据保存在数据库里，AP状态列表子模块以列表形式列出所有AP的基本状态，可视化地图定位子模块根据配置模块的地图配置AP点子模块保存到数据库中的数据图形化显示AP点的地理位置，当用户点击其中任意的AP，图表显示子模块将监控数据传输子模块传输来的实时数据以折线图、圆饼图等形式显示出来。如果指标数据超过阙值则启动故障报警模块进行报警，同时将报警信息在状态显示模块中高亮红色显示； 

（5）用户通过浏览器访问监控平台的报表模块，报表模块从数据库里获得历史数据，生成各种报表，如质量周报、报警表等； 

（6）用户使用浏览器调用配置模块的平台配置、探针配置、地图配置AP点子模块，配置信息保存到数据库中；用户使用浏览器调用用户管理模块实现用户信息的增加、修改、删除等，数据保存到数据库中。 

总之，本发明对无线存取点（AP）的综合状态（包括MAC层、网络层）进行统一管理，实现高效低成本的无线AP监控、管理平台，能够改善无线业务质量，提升客户感知。 

表1 测量体系 

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。 

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种无线存取点状态综合监管系统，其特征在于包括：客户端探针部件以及运行在服务器中的监控平台，其中：客户端探针部件包括：MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块和数据传输模块；监控平台包括：状态显示模块、报表模块、故障报警模块、配置模块、及用户管理模块；其中：

MAC探针模块，实现在MAC层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用操作系统底层函数直接获取到包括AP的SSID、AP的MAC地址、认证算法、AP场强、AP信号强度、AP周边无线信号频率、同频干扰场强数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块；

SNMP探针模块，实现在网络层对AP点的各检测指标进行周期性的嗅探；通过调用SNMP协议的相关函数获取到如当前AP数据流量、当前AP的用户数数据，并将以上数据发送到数据传输模块的监控数据传输子模块；

网络环境测量模块，实现用户通过该AP进行WEB浏览、FTP下载操作的实际性能指标测量；首先模仿用户实际登录该AP，记录实现动态地址获取DHCP的时间，然后记录实际操作发送HTTP GET请求实例网站时所需时间，以及FTP请求实例网站文件所需时间，并将这些数据将发送到数据传输模块的监控数据传输子模块；

数据传输模块，实现和服务器间各种数据的传输，它包括配置数据传输子模块、监控数据传输子模块和探针更新子模块，其中配置数据传输子模块实现从监控平台下载对本客户端探针进行配置的各种信息数据，包括对AP监测的间隔、探测的方式、具体需要探测的指标，监控数据传输子模块实现各测量模块所测数据的上传服务器，探针更新子模块实现客户端探针程序的自我更新下载；所述三个子模块均是采用HTTP协议实现数据的传输，MAC探针模块、SNMP探针模块、网络环境测量模块检测到的数据通过监控数据传输子模块发送到状态显示模块，客户端探针配置数据来自监控平台的配置模块中的探针配置子模块保存到数据库的数据，并由配置数据传输子模块进行下载，探针更新子模块请求监控平台的配置模块中的平台配置子模块，如发现新的版本，则下载完整的客户端探针程序；

状态显示模块，对系统监管的所有AP点的状态作集中的展示；显示的状态数据来源于客户端探针的数据传输模块的监控数据传输子模块，并且将状态数据同时保存到数据库；

报表模块，产生各种功能报表，包括质量周报、事故月报；使用JasperReport报表工具实现，数据来源于状态显示模块、配置模块保存到数据库的数据；

故障报警模块，采用AJAX异步刷新机制，根据事先定义的各主要指标的阙值，实现故障报警；数据来源于状态显示模块，采用声音的形式实现报警，并在状态显示模块中以高亮的红色显示出来；

配置模块，集中实现系统的各种配置功能，实现在地图上直观的定义所管理的各AP点、监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理及对监管平台本身的各种配置；数据保存到数据库中；

用户管理模块，实现监管平台的各级用户的注册、修改以及权限配置；使用Hibernate O/R映射工具完成用户数据在数据库中的保存、更新、查询、和删除。

2.根据权利要求1所述的无线存取点状态综合监管系统，其特征在于：所述状态显示模块包括AP状态列表子模块、可视化地图定位子模块和图表显示子模块；其中AP状态列表子模块采用列表形式集中体现每个AP目前主要性能指标的数值，采用STRUTs框架和JSP代码实现；可视化地图定位子模块主要实现在地图上显示某个具体AP的状态，并在接收到报警信息后同样在地图上进行显示，使用Goole地图API实现；图表显示子模块使用饼图、折线图工具动态显示某个AP的状态变化及统计分析，主要采用各种AJAX工具来实现。

3.根据权利要求1所述的无线存取点状态综合监管系统，其特征在于：所述配置模块包括地图配置AP点子模块、探针配置子模块及平台配置子模块；其中地图配置AP点子模块实现在地图上直观的定义所管理的各ＡＰ点，探针配置子模块实现在监管平台端对所有的客户端探针进行配置管理，针对某个探针设置其探测间隔、探测方式和具体指标；探针配置子模块、地图配置AP点子模块配置的数据保存到数据库后，由客户端探针的数据传输模块的配置数据传输子模块下载到客户端执行；平台配置子模块实现对监管平台本身的各种配置，配置数据保存到数据库中，客户端探针的版本号以及最新版本也由平台配置子模块管理，客户端探针的数据传输模块的探针更新子模块每次启动时能够查询及下载客户端探针的最新版本。

4.一种无线存取点状态综合监管方法，其特征在于实现步骤如下：

（1）客户端探针部件首先调用数据传输模块中的探针更新子模块，向监控平台的配置模块的平台配置子模块查询是否在监控平台端存在最新的客户端探针程序，如有的话则下载程序并自动安装。然后调用数据传输模块中的配置数据传输子模块向监控平台的配置模块的探针配置子模块、地图配置AP点子模块下载各种配置数据的更新，根据这些数据实现所有探测模块的配置；

（2）客户端探针部件启动多线程同时调用MAC探针模块、SNMP探针模块、以及网络环境测量模块根据配置的数据完成对AP点的各项性能指标的探测，探测数据发送到数据传输模块；

（3）数据传输模块中的监控数据传输子模块接收到探测模块监测到的数据，将数据上传到监控平台部件的状态显示模块；

（4）监控平台部件的状态显示模块接收到数据后，将这些数据保存在数据库里，AP状态列表子模块以列表形式列出所有AP的基本状态，可视化地图定位子模块根据配置模块的地图配置AP点子模块保存到数据库中的数据图形化显示AP点的地理位置，当用户点击其中任意的AP，图表显示子模块将监控数据传输子模块传输来的实时数据以折线图、圆饼图等形式显示出来。如果指标数据超过阙值则启动故障报警模块进行报警，同时将报警信息在状态显示模块中高亮红色显示；

（5）用户通过浏览器访问监控平台的报表模块，报表模块从数据库里获得历史数据，生成各种报表，如质量周报、报警表等；

（6）用户使用浏览器调用配置模块的平台配置、探针配置、地图配置AP点子模块，配置信息保存到数据库中；用户使用浏览器调用用户管理模块实现用户信息的增加、修改、删除，数据保存到数据库中。

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