CN1883219A - 仿真并管理无线局域网(wlan)的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例，提供了一种包含于在用于对无线局域网的配置进行建模的处理系统中使用的计算机可读介质中的制品。该制品包括特性和配置接收逻辑，用于致使处理系统确定无线局域网的一组原始特性和配置。而且，仿真逻辑用于致使处理系统根据目标基于该组配置来仿真结果。在其他实施例中，该目标可以是用户规定的或者基于历史数据的。此外，还提供了用于致使处理系统基于该结果创建一组新配置的配置创建逻辑和用于致使处理系统将该组新配置应用到无线局域网的管理逻辑。

Description

仿真并管理无线局域网(WLAN)的系统和方法
背景技术
计算机和电信网络，尤其是无线网络的大小和复杂度已增长很多。这两种因素都导致网络设计者、操作者和用户依赖于建模软件来帮助他们仿真网络配置以使性能最优。传统上，已使用网络仿真来在规定的流量状况下评价网络配置的性能。性能包括多种客观标准，例如，响应时间、吞吐量和传输代价。
最近，对网络的关注已转到无线局域网(WLAN)。随着WLAN日益流行，IEEE 802.11接入点(AP)的部署密度和客户端台站的数目都已增加了。
这种IEEE 802.11无线电设备的总体增加给IEEE 802.11网络的管理员带来了新的挑战。如果没有适当的工具的话，对IEEE 802.11网络的无线电环境进行管理则变得非常困难。管理员饱受有效地部署WLAN和在面对其他无线电干扰以及IEEE 802.11网络拥塞时充分管理网络这些问题折磨。
WLAN管理员主要关心提供在高吞吐量级别上具有充足的覆盖的可靠网络。为了实现这一点，当今的管理员必须在部署之前进行昂贵的站点调查，并且利用昂贵的监控工具和人力开销来维护网络。即使在提供了昂贵的站点调查之后，管理员仍受到无线电网络的问题的慢检测和执行无线电网络的添加或修改的标准装置所烦扰。
本质上，对WLAN进行优化是个复杂的问题。WLAN比遗留的有线网络更动态。用于将WLAN的性能调到最优所需的及时性(timeliness)非常短。
尽管不受管理的未优化的WLAN部署可以提供基本的功能，但是随着新无线流量的进入用户会经历极大的不便。例如，在基于WLAN的语音客户端(WVOIP)广泛部署的情况下无线流量频繁发生。
在此示例中，为了在WVOIP中实现可接受的音频质量，由于WLAN可能不能处理网络要求的数据流量，所以可能发生问题。相反，WVOIP客户端可能被拒绝访问(例如，接收到忙信号)，以便为数据客户端保留带宽。
即使没有WVOIP，一些安装也可能发现它们具有不可接受的数据处理能力。由于诸如AP的不良定位、新安装的邻近AP、增加的用户密度、最近广泛使用的无线应用等因素，也可能发生其他问题。
许多参数影响WLAN的性能。例如，这些参数包括AP频带的选择、功率电平、协议设置和AP之间的易变的客户关联。由于这些复杂性，传统上，通过分析确定出收敛到最优解决方案的可接受的算法是极其困难的。
WLAN的高度动态特性不仅使得比往昔更需要网络优化，而且还要求该过程能非常快地达到最优。优化速度可能是一个最重要的要求。
通过实时调整WLAN配置来实现最优的WLAN性能是不现实的，这是由于其迭代到最优性能要花费极大数量的时间。此外，在优化过程期间实时调整WLAN配置可能给WLAN性能带来负面影响(例如，旋转进入性能零点)。
传统上，只利用管理软件的确定方法不能准确地预测WLAN的改变的效果。即使在WLAN领域中具有丰富经验的人员也不能准确地预测这些改变的影响。因此，单独利用WLAN管理工具来提供优化WLAN配置的最优解决方案是不可行的。
因此，需要组合的仿真/管理手段，来在应用给定的参数之前快速准确地确定出这些参数改变的效果，或者收集历史使用和性能数据，并且利用所收集的数据来更好地优化系统参数。
换言之，需要一种系统和方法来将WLAN仿真工具与管理软件系统的功能组合，从而创建基于模型的系统。所以，需要一种这样的系统，该系统被适当地配置为将离散事件驱动MAC协议仿真实时地应用到无线网络管理情形，以使管理员能够更好地优化WLAN的性能。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种包含于在用于对无线局域网的配置进行建模的处理系统中使用的计算机可读介质中的制品。
该制品的一个实施例包括特性接收逻辑，用于致使处理系统确定无线局域网的一组原始特性。同样，仿真逻辑用于致使处理系统根据目标基于该组原始特性来仿真结果。在其他实施例中，该目标可以是用户规定的或者基于历史数据的。
此外，该制品还包括用于致使处理系统基于该结果创建一组新配置的配置创建逻辑和用于致使处理系统将该组新配置应用到无线局域网的管理逻辑。
在另一实施例中，该制品的仿真逻辑是离散事件仿真逻辑。另外，还提供了用于致使处理系统确定结果是否满足目标的分析逻辑。
在另一实施例中，仿真逻辑包括仿真执行逻辑，用于致使处理系统利用离散事件仿真基于接收到的网络特性和一组配置来对WLAN进行仿真。类似地，预测逻辑致使处理系统基于仿真结果预测对无线局域网的影响(例如，总吞吐量、噪声减轻、接入点负载和语音/数据分发)。
替换实施例还提供了优化逻辑，用于致使处理系统基于目标和仿真结果对该组新配置进行优化。算法可以是本领域已知的任何搜索算法，包括但不限于Newton的方法或Gradient Search。
另一个实施例还提供了显示逻辑，用于致使处理系统显示所述结果的图形表示。
附图说明
应当意识到，图中示出的元件的边界(例如，框、框组、获取其他形状)代表边界的一个示例。本领域技术人员将意识到一个元件可以被设计为多个元件，或者多个元件可以被设计为一个元件。示作一个元件的内部组件的另一个元件也可以实现为外部组件，反之亦然。
图1是根据所公开的实施例的系统的系统框图。
图2示出了根据所公开的实施例用于调整和/或重配置WLAN的方法的一个实施例。
具体实施方式
下面包括对选出用于整个公开的术语的定义。这些定义包括落入一个术语的范围内并且可以用于实现的组件的各种实施例和/或形式的示例。当然，这些示例不是限制性的，也可以实现其他实施例。所有术语的单数和复数形式都在以下每个的意思中：
“计算机可读介质”，这里用来指用来直接或间接向一个或多个处理器提供信号、指令和/或数据以用于执行的任何介质。这种介质可以采用多种形式，包括但不限于，非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质可以例如包括光或磁盘。易失性介质可以包括动态存储器。传输介质可以包括同轴电缆、铜线和光缆。传输介质也可以采用声波或光波的形式，例如在无线电波和红外数据通信期间产生的那些，或者采用一个或一组信号的形式。计算机可读介质的通常形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、或者任何其他磁介质、CD-ROM、任何其他光介质、穿孔卡片、纸带、具有孔状图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒带、载波/脉冲，或者计算机、处理器或其他电子设备可以从中读取的任何其他介质。用于通过诸如因特网之类的网络传播指令或其他软件的信号也被认为是“计算机可读介质”。
“逻辑”，这里用来包括但不限于硬件、固件、软件和/或它们每个的组合，用于执行功能或动作，并且/或者致使执行其他组件的功能或动作。例如，基于期望的应用或需求，逻辑可以包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)之类的离散逻辑、可编程/编程的逻辑器件、包含指令的存储器件等等。逻辑也可以作为软件完全嵌入。
“信号”，这里用来包括但不限于一个或多个电信号、模拟或数字信号、一条或多条计算机或处理器指令、消息、位或位流，或者可以被接收、发送和/或探测的其他手段。
“软件”，这里用来包括但不限于一条或多条计算机可读和/或可执行指令，这些指令致使计算机或其他电子设备以期望的方式执行功能、动作和/或行为。指令可以实现在各种形式中，例如，对象、子例程、算法、包括独立应用的程序或模块、或者来自动态链接库的代码。软件可以以各种形式实现，例如，独立的程序、函数调用、小服务程序、小应用程序、存储器中存储的指令、操作系统的一部分、或者其他类型的可执行指令。本领域技术人员应当意识到，软件的形式可以例如随期望的应用、其运行的环境和/或设计者/编程者的期望等的要求的不同而不同。
“用户”，这里用来包括但不限于一个或多个人员、软件、计算机或其他设备、或者它们的组合。
在一个实施例中，提供了组合仿真/管理建模系统和方法，用于调整无线局域网(WLAN)的性能。具体而言，在一个实施例中，提供了组合的仿真/管理系统和方法，该系统和方法可配置为将离散事件驱动MAC协议仿真实时地应用到无线网络管理。
本领域技术人员应当意识到，在仿真的环境中而不是真实的网络环境中优化WLAN可以允许所要求的优化速度，而不会在获得最优解决方案之前不利地影响网络的性能。
本系统和方法将仿真器与管理软件组合在一起。因此，本系统和方法可以使用户或管理员不需要具有关于WLAN环境和协议的专门知识。
如这里所讨论的，根据本系统和方法，在规定的目标被输入到系统后，仿真器和管理工具人为地开发WLAN参数和特性来实现目标。一旦被开发出，WLAN参数和特性就可以被管理工具应用到该WLAN。
图1示出了本系统和方法的一个实施例的简化组件图。具体而言，图1示出了系统100的框图，系统100包括WLAN管理工具组件110、仿真工具120和接口模块130，接口模块130工作地连接以允许管理工具组件110与仿真工具组件120通信。最后，图1中还示出了WLAN 140，WLAN 140工作地连接到WLAN管理工具组件110，从而WLAN管理工具组件110被适当地配置为根据仿真工具120生成的参数来调整WLAN140。
在工作中，组合仿真/管理系统100可以被适当地配置为在应用期望的参数改变(例如，目标)之前快速而准确地确定它们的效果。这种确定可由仿真工具120完成。另外，系统100还可以配置为收集历史利用和性能数据，并且利用所收集的数据来更好地根据用户规定的目标对WLAN 140的系统参数进行优化。
当然，应当意识到目标可以是预先编程的，以便符合指定的参数或参数集合。例如，系统100可以被编程为实现最大覆盖，而不考虑数据速率，以便使吞吐量最大化。
继续讨论该示例，系统100可以被适当地配置为利用仿真工具120来实时地应用离散事件驱动(DED)MAC协议仿真，以帮助管理员调整并且可能优化WLAN 140的性能。本领域技术人员应当意识到，任意本领域公知的合适的管理和仿真工具可与本系统结合使用。
参考仿真工具120，根据这里所述的系统，可以采用高速Cisco DES(离散事件仿真器)WLAN仿真工具。本领域技术人员将意识到DES是用C++写的，并且能够实时仿真WLAN 140。此外，DES可被配置为准确地仿真工业标准(例如，IEEE 802.11协议)，并且可以容易地增强以符合新用户规定的需求。
此外，DES可以被适当地配置为针对大量特性(例如，WLAN配置)来对WLAN 140环境进行仿真。例如，DES可以被适当地配置为对特性和配置进行仿真，这些特性和配置包括但不限于传播效果、噪声、发送功率、接收机灵敏度、相邻信道干扰等。
另外，应当意识到，一个实施例的DES仿真工具利用C++提供了针对IEEE 802.11 MAC协议的仿真环境。DES被配置为辨别出PHY层设计或无线设备中的变化对MAC层性能的影响。例如，DES能够确定针对多种数据速率的WLAN覆盖范围。同样，DES能够在信道干扰相当大时根据多信道AP的吞吐量来确定WLAN容量。
尽管仿真环境的目标是PHY层对MAC层的影响，但是应当意识到，DES也可能被应用到其他领域，例如，MAC协议权衡(trade-off)和省电算法分析。例如，在无线语音IP应用中，利用DES建立的仿真能够成功地预测在各种配置下的WLAN容量，以及分组丢失和延迟特性。
现在转到管理工具110，除了利用诸如DES之类的任何可能的WLAN仿真工具之外，应当意识到，根据本系统，也可以使用本领域已知的任何WLAN管理工具。例如，可以使用Cisco网络管理程序。应当注意，WLAN管理工具和软件被配置为通过向管理员或用户提供单个控制点来配置和/或调整WLAN的参数，从而简化对WLAN 140的管理和控制。
因此，在DES仿真工具的极快仿真速度的帮助下，网络管理程序能够被授权充当WLAN管理工具，以便对WLAN参数作出可预测的调整。同样，也可以使网络管理程序与DES结合使用，以利用历史信息来执行相同的功能，或者可以采用针对每小时或者每日的流量和环境状况量身定制的专门设置。
利用诸如Cisco DES之类的高速WLAN仿真工具120，可以通过仿真的WLAN环境而不是在工作的网络中对WLAN 140作出快速优化。应当意识到，该方法允许实现WLAN 140的动态特性所要求的优化速度，而不会在优化过程中导致对WLAN 140的性能的负面影响。当然，本领域技术人员应当意识到，本系统100利用足够快的WLAN仿真工具120(例如，Cisco DES)来处理仿真以满足预定的目标。
再次参考示例，如图1所示，为了实现该方法，接口模块130结合WLAN管理工具110被用来接口到WLAN仿真工具120。接口模块130可被适当地配置为在WLAN管理工具110与WLAN仿真工具120之间发送网络配置和/或性能统计数据。应当意识到网络配置和性能统计数据可以是任何用户规定的特性(例如，目标)。例如，这些特性可以是AP负载统计数据，并且/或者是基于用户规定的偏好、历史网络数据等。
仿真工具120可被适当地配置为基于预定配置或用户规定的目标通过仿真来执行WLAN 140优化。接下来，仿真工具120可被配置为经由接口模块130将优化后的配置发送回管理工具110。在接收到之后，管理工具110可被适当地配置为将新配置相应地应用到WLAN 140。
应当意识到仿真工具120可以是单独的组件，或者可以与管理工具110和/或接口模块130组合到一起。此外，应当意识到仿真工具120可被配置为直接单独与接口模块130通信，以便最终将新特性发送到网络管理工具110。此外，应当意识到WLAN仿真工具120和WLAN管理工具110不一定是协同定位的。换言之，应当意识到管理工具110和仿真工具120可以位于不同的物理位置，并且被合适地配置为经由接口模块130或者本领域已知的其他手段(例如，因特网)彼此通信。
在一个实施例中，工作中网络特性可以经由接口模块130从管理工具110发送到仿真工具120。接下来，通过使用从WLAN管理工具110输入的与预定目标相对应的特性，WLAN仿真器120可被适当地配置为执行算法，以便选择新的参数设置(例如，特性)，并且参考许多度量来预测对WLAN 140的影响。另外，仿真工具120可被有利地配置为预测多种度量，例如，总的吞吐量、AP负载、语音/数据分发等。
应当意识到，WLAN 140性能的优化参数(例如，特性)和/或优化目标函数(例如，目标)的集合可以是用户规定的，以与用户期望的任何WLAN 140的标准相对应。同样，本领域技术人员可意识到仿真工具120可被配置为使用本领域已知的任何可应用的优化算法。例如，仿真工具120可被配置为使用诸如Newton方法、Gradient Search、NeuralNetworks、Exhaustive search之类的优化算法来求解最优的参数。
当然，应当意识到根据替换实施例，可以利用本领域已知的任何计算机可读介质来存储或维护配置、目标和其他参数。
在替换实施例中，系统100可被适当地配置为允许用户或管理员通过选择任何通用的网络配置目标来开发策略，所述配置目标例如是最大化覆盖而不考虑数据速率、最大化吞吐量、或者指定特定AP的位置。一旦用户或管理员开发出策略，仿真工具120就可被配置为对收敛算法应用该策略目标。接下来，新的WLAN设置或配置的结果可随后被考查，或者被应用到WLAN 140。
本系统的另一个实施例利用WLAN 140覆盖区域的地图。具体而言，通过可选图形用户界面(GUI)(未示出)可看到的地图可以标识出根据WLAN 140的网络组件(例如，AP)的布置。根据本实施例，GUI(未示出)可被适当地配置为帮助用户或管理员部署或重布置网络组件(例如，AP)。因此，结合仿真工具120使用的可选的GUI(未示出)可被配置为可视地示出WLAN 140配置中的任何改变的效果。本领域技术人员将意识到预测的结果的GUI(未示出)显示可以准许用户确认新的配置，或者进一步细化仿真请求。
应当意识到，为了帮助管理员或用户更有效地利用这些新特征或特性，GUI(未示出)可被配置为提供无线电网络的二维图形布局。此外，GUI(未示出)可被配置为允许用户除了从由管理工具110提供的现有逻辑视图之外，还通过更加物理的视图来管理WLAN 140。而且，可选GUI(未示出)可被配置为通过物理视图显示系统信息，例如，无线电参数、报警概要、性能数据、以及欺诈AP的位置。
图2示出了根据本系统与WLAN仿真/管理工具相关联的方法200的一个实施例。
所示元素表示“处理块”，并且代表指令或指令组，这些指令或指令组致使处理器、机构或其他设备执行功能、动作和/或作出判决。或者，处理块可以代表由在功能上等同的电路执行的功能和/或动作，所述电路例如是数字信号处理器电路、专用集成电路(ASIC)或者其他逻辑器件。
该图未示出任何特定编程语言的语法。相反，该图示出了功能信息，本领域技术人员可以使用这些功能信息来制造电路，生成计算机软件，或者利用硬件和软件的组合来执行所示处理。应当意识到，电子和软件应用可以涉及动态的灵活的处理，以使所示出的块可以以与示出的顺序不同的顺序执行，并且/或者这些块可以被组合或者分离为多个组件。
参考图2描述方法200，该方法基于预定的标准(例如，用户规定的目标)来仿真和管理WLAN。
该过程开始于标识WLAN目标(块210)。应当意识到WLAN目标可以是利用用户规定的参数建立的。另外，WLAN目标可以是任何可标识出的网络参数，并且可以是任意的，或者可以是基于历史网络数据的。例如，WLAN目标可以被规定为努力使覆盖最大化，而不考虑数据速率，以便使吞吐时间最大化。
接下来，在块220中，系统被适当地配置为接收当前的WLAN特性和配置。换言之，在一个实施例中，当前的WLAN特性和网络配置以及/或者性能统计数据可以通过接口模块从管理工具中取回。当前的WLAN特性和配置被取回后，可以将其从管理工具经由接口模块传送到仿真工具(块230)。
在接收到当前WLAN特性和配置后，系统可被配置为基于优选的WLAN仿真技术来创建新的WLAN配置(块240)。应当意识到，可以使用本领域已知的任何WLAN仿真技术，而不脱离本系统和/或方法的精神和范围。
在判决框250中，执行查询来确定块240的仿真是否已满足WLAN目标。如果尚未满足期望的目标，则系统重启仿真，从而创建新的WLAN配置(块240)，如图2所示。
如果在判决块250中，系统确定出块240的仿真已满足WLAN目标，则系统将可接受的新WLAN配置发送到管理工具(块260)。最后，在块270中，新的配置被应用到WLAN，从而根据新的配置实现对WLAN的重配置和/或调整。如果在判决块250中，系统确定出尚未满足WLAN目标，则将通过执行优化产生一组新的配置(块280)。该组新的配置然后将被发送到块240，用于下次仿真迭代。
如图2所示，将意识到，块240的仿真可以包括以下步骤：执行仿真(块275)；以及预测新配置对WLAN的影响(块285)。当然，本领域技术人员将意识到这些步骤包括在仿真块240内。
尽管已通过描述本发明的实施例说明了本发明，并且尽管已相当详细地描述了本发明，但是申请人不是要约束或者以任何方式将所附权利要求限制到这些细节。本领域技术人员将清楚其他优点和修改。因此，本发明在其最宽广的方面中不是要限于这里示出的特定的细节、代表性的装置和说明性的示例。因此，可以脱离这些细节而不脱离申请人的总的创造性原理的精神和范围。

Claims (22)

1.一种包含于在用于对无线局域网的配置进行建模的处理系统中使用的计算机可读介质中的制品，所述制品包括：
配置接收逻辑，用于致使所述处理系统确定所述无线局域网的一组原始配置；
仿真逻辑，用于致使所述处理系统根据目标基于所述一组原始配置来仿真结果；
配置创建逻辑，用于致使所述处理系统基于所述结果创建一组新配置；以及
管理逻辑，用于致使所述处理系统将所述一组新配置应用到所述无线局域网。
2.如权利要求1所述的制品，其中，所述仿真逻辑是离散事件仿真逻辑。
3.如权利要求1所述的制品，还包括分析逻辑，用于致使所述处理系统确定所述结果是否满足所述目标。
4.如权利要求1所述的制品，其中，所述目标是用户规定的目标。
5.如权利要求1所述的制品，其中，所述目标是基于历史的目标。
6.如权利要求1所述的制品，其中，所述仿真逻辑包括仿真执行逻辑，用于致使所述处理系统基于所述一组新配置来仿真无线局域网。
7.如权利要求6所述的制品，其中，所述算法是Newton的方法。
8.如权利要求6所述的制品，其中，所述算法是Gradient Search。
9.如权利要求1所述的制品，其中，所述仿真逻辑包括优化逻辑，用于致使所述处理系统基于所述目标优化所述一组新配置。
10.如权利要求1所述的制品，其中，所述仿真逻辑包括预测逻辑，用于致使所述处理系统基于所述一组新配置预测对所述无线局域网的影响。
11.如权利要求1所述的制品，其中，所述影响是以下之一：总吞吐量；噪声减轻；接入点负载；以及语音/数据分发。
12.如权利要求1所述的制品，还包括显示逻辑，用于致使所述处理系统显示所述结果的图形表示。
13.一种用于仿真和管理无线局域网的系统，所述系统包括：
仿真逻辑，适于处理目标来生成一组网络配置；
管理逻辑，适于对所述一组网络配置进行处理；以及
接口模块，适于将所述一组网络配置传输到所述管理逻辑。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述仿真逻辑还包括离散事件仿真逻辑，其适于处理所述目标来生成所述一组网络配置。
15.如权利要求13所述的系统，还包括配置逻辑，其适于根据所述目标建立所述一组网络配置。
16.如权利要求13所述的系统，还包括计算机可读介质，其适于存储所述一组网络配置。
17.一种用于调整无线局域网的配置的方法，所述方法包括以下步骤：
建立代表期望的标准的目标；
生成一组目标配置；
基于所述一组目标配置利用离散事件仿真来对无线局域网进行仿真；
基于所述仿真建立一组结果配置；以及
将所述一组结果配置应用到所述无线局域网。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述目标是用户规定的目标。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述目标是基于基于历史的目标的。
20.如权利要求17所述的方法，还包括执行仿真算法的步骤。
21.如权利要求17所述的方法，还包括基于所述一组目标配置来优化影响的步骤。
22.如权利要求17所述的方法，还包括显示基于所述一组目标配置对所述无线局域网的影响的步骤。
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