家庭無線局域網(wǎng)管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

家庭無線局域網(wǎng)管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

摘要通過研究無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，提出一種無線家庭局域網(wǎng)管理系統(tǒng)模型。此模型支持各種無線網(wǎng)絡(luò)的共存、QoS和智能管理?；赟NMP標(biāo)準(zhǔn)分層式的體系結(jié)構(gòu)有一個集中管理服務(wù)器和配套的功能性客戶終端。文中設(shè)計的模型具有易于實(shí)現(xiàn)、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞WLAN；家庭網(wǎng)絡(luò)；管理系統(tǒng)；Java代理1引言

所謂無線局域網(wǎng)，是指以無線電波、激光、紅外線等無線媒介來代替有線局域網(wǎng)中的部分或全部傳輸媒介而構(gòu)成的局域網(wǎng)。近兩年來，無線局域網(wǎng)的速率有了本質(zhì)的提高，最新的WLAN技術(shù)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)支持11Mbps高速數(shù)據(jù)傳輸。這為寬帶無線應(yīng)用提供了良好的平臺。隨著應(yīng)用于家庭環(huán)境下的數(shù)碼產(chǎn)品、家用設(shè)備和軟件的飛速發(fā)展，家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)完善。但互連網(wǎng)游戲和消費(fèi)電器在網(wǎng)絡(luò)方面的運(yùn)用對家庭網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，即需要網(wǎng)絡(luò)提供更舒適和更靈活的支持。寬帶無線技術(shù)正是滿足這些新需求的主導(dǎo)技術(shù)。寬帶無線技術(shù)必將取代有線網(wǎng)絡(luò)成為家庭局域網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)。

在國際上，簡單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商廣泛的接受［1］。因此柔性的管理系統(tǒng)可以基于SNMP來實(shí)現(xiàn)。它使用同一個通信管理基礎(chǔ)來定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的屬性管理。QoS的分配方式可以被分成兩個主要的實(shí)現(xiàn)方式：寬帶預(yù)處理和區(qū)分傳送。寬帶預(yù)處理系統(tǒng)使用控制消息為數(shù)據(jù)流在真實(shí)的數(shù)據(jù)移動之前分配帶寬。區(qū)分傳送是針對不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需求提供不同的傳輸服務(wù)。

按網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的不同，可以將網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)分成集中式、層次式和分布式。由于家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)，層次式成為必然的選擇。在家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中需要一個代理能夠運(yùn)用模擬編碼。但在不同種類的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，并不是所有的設(shè)備都支持模擬代碼的驅(qū)動環(huán)境，所以這個體系結(jié)構(gòu)是必須是柔性的。本文提出了一種基于SNMP的無線局域網(wǎng)分層管理模型，并提供了具體實(shí)現(xiàn)。這個系統(tǒng)所要達(dá)到的目標(biāo)是管理不同種類的網(wǎng)絡(luò)和提供家庭任務(wù)管理的自動操作。在文章的下面分三個部分研究了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能劃分和整體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在結(jié)尾總結(jié)了研究結(jié)果和將來需要進(jìn)行的工作。2體系結(jié)構(gòu)設(shè)計分層體系結(jié)構(gòu)使用了多個系統(tǒng)，其中一個系統(tǒng)作為中央服務(wù)器系統(tǒng)，其他系統(tǒng)作為客戶系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)管理平臺的某些功能駐留在服務(wù)器系統(tǒng)上，其他功能由客戶系統(tǒng)完成。由于層次化網(wǎng)絡(luò)管理采用域管理模式，引入中間層管理者LM(Middle-LevelManager)，減輕了頂層管理者M(jìn)OM(ManagerOfManagers)的負(fù)擔(dān)，中層管理者負(fù)責(zé)管理其下屬的設(shè)備，同時處理頂層管理者對其下屬設(shè)備的網(wǎng)管請求。管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1。

這個體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計方案具有五層的功能結(jié)構(gòu)和向中心服務(wù)器集中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并且在無線訪問點(diǎn)和客戶終端上也設(shè)計了新功能支持專用的管理。無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)在家庭環(huán)境中被開發(fā)出來管理不同種類的無線的和有線的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計的目標(biāo)是各種無線網(wǎng)絡(luò)的共存，支持QoS和智能管理。這個結(jié)構(gòu)有一個集中管理的服務(wù)器和配套的功能性客戶終端，這種按照分級的結(jié)構(gòu)更具有適應(yīng)性。

首先，物理設(shè)備就是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如無線訪問點(diǎn)（AP），局域網(wǎng)橋和終端機(jī).這些設(shè)備本身就具有一整套便于管理的屬性，他們擁有可控變量和相應(yīng)的管理程序。在這個模型中這些可管理的屬性被組織到一個管理系統(tǒng)庫（MIB）中進(jìn)行統(tǒng)一管理［2］。3管理功能的劃分

為了隱藏管理訪問協(xié)議的細(xì)節(jié)和來自于較高層的物理設(shè)備的參數(shù)，在無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)中設(shè)計了屬性適配器。因此，對于所需要的各種設(shè)備屬性來說，適配器成為一個統(tǒng)一的端口層。功能管理程序使用屬性轉(zhuǎn)換器執(zhí)行自動化管理工作。功能管理程序能夠調(diào)整到觀測或者自動的狀態(tài)。在一個自動控制的情形下，一個為功能管理程序服務(wù)的觀測器產(chǎn)生通知，并根據(jù)這個功能管理程序的操作和配置自動反應(yīng)變化［3］。其目的是改善與功能管理相聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)操作和執(zhí)行。功能在系統(tǒng)中被劃分為以下幾種：傳輸功能，發(fā)射頻率功能，媒體功能，安全功能和自動配置功能。這個設(shè)計的屬性適配器與其相應(yīng)的功能的配合如表1所示。如圖1所示：框架結(jié)構(gòu)定義了這個網(wǎng)絡(luò)管理的結(jié)構(gòu)，也定義了操作環(huán)境和他的特性。因此，框架包含了所有為了自動網(wǎng)絡(luò)管理而被功能器所必需的參數(shù)。因?yàn)椴煌δ艿牟僮骺赡苁怯械钟|的，所以需要一個公共的方式?？蚣芸梢詮?qiáng)調(diào)某個應(yīng)用程序和設(shè)備的重要性。在目前的設(shè)計中，這個框架規(guī)則被規(guī)定作為在適配器，終端和應(yīng)用軟件中的優(yōu)先權(quán)設(shè)置。

這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由集聚的管理服務(wù)器，APs和隨意的客戶終端機(jī)組成。這個服務(wù)器將包含一個管理性的功能。為了能夠更有效的管理，客戶終端也能夠添加無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)特別的功能。通過一個管理訪問協(xié)議，每個設(shè)備都被連接到無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)。正如所論述的那樣，這兒有幾個可用的不同標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，同時，私有協(xié)議也可以被支持。

由無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)需要提供的高效的無縫的銜接執(zhí)行，這就意味著系統(tǒng)需要測量和分析應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的傳輸。添加一個管理代理能夠滿足這一功能需求。更進(jìn)一步，為了保證應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量，系統(tǒng)要能支持終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，在終端節(jié)點(diǎn)上特別需求的功能添加起來比較容易。無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)并不存在一個特別的平臺，但運(yùn)用當(dāng)前的技術(shù)來提供這些功能是可行的。4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的原型被賦予了非常廣泛的功能需求。服務(wù)器軟件包含了在體系結(jié)構(gòu)層上的執(zhí)行操作：管理協(xié)議，屬性轉(zhuǎn)換器，功能器和管理控制中心。無線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的服務(wù)器由JAVA平臺來實(shí)現(xiàn)。這個服務(wù)器也要含有WWW服務(wù)器，以便裝載用戶的執(zhí)行界面如用JavaApplet。這個服務(wù)器是運(yùn)行在WINDOWS2000操作系統(tǒng)的平臺之上。

詳細(xì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)的配置請參閱圖2。從圖中可以看出，這個模型可以很方便的利用現(xiàn)有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對無線家庭區(qū)域中的各種設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)工作進(jìn)行管理。如，服務(wù)器統(tǒng)一發(fā)出指令控制設(shè)備，設(shè)備反饋信息（通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽或者傳輸測試方式獲得的信息）由服務(wù)器端收集，客戶端也可以通過客戶端軟件或者利用瀏覽器結(jié)合JavaApplet對服務(wù)器的程序?qū)崿F(xiàn)控制。ACME語言描述此軟件設(shè)計的類圖結(jié)構(gòu)：SystemMVC={

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