无线接入控制器设备的设计与实现

发布时间：2020-10-12 04:03

　　 随着大量的各式各样的移动设备的增加与普及,无线局域网(WLAN)已经逐渐发展成形。支持WLAN的设备数量正在持续扩大。对于大型企业级WLAN组网,需要管理数量众多无线接入点AP和无线终端STA。面对数量庞大的AP和STA,设备管理、运维开支、数据的安全性都将是巨大的挑战。WLAN AC-AP网络架构开始浮出水面。无线接入控制器,WLAN-AC设备,可以在一个中心点集中的管理所有接入WLAN网络的AP设备和STA设备,完成集中认证、漫游、下发配置等功能,并且完成WLAN数据报文的集中转发,保证了数据的安全性。论文介绍了WLAN-AC设备的实现方案,本方案在传统三层交换机基础上,增加了无线管理和转发功能,无线报文采用了CAPWAP隧道协议来完成AP和WLAN-AC设备的报文通信,并且通过Cavium的OCTEON芯片作为报文转发加速引擎对数据转发平面进行提速。在整体软件系统架构上,将有线控制平面、无线控制平面、数据转发平面完全解耦分离,形成MPU、WPU、DPU三个独立的子系统,子系统完全独立运行,并且可根据性能要求平行扩展数量,从而让整个设备软件系统成为了对设备形态、性能要求可双方面弹性扩展的软件架构。MPU子系统基本继承于现有三层交换机软件,在此基础上,增加CAPWAP接口管理和将控制平面处理结果同步给WPU子系统的功能;WPU子系统完成WLAN无线控制面处理功能,完成整个CAPWAP协议的处理,从而支持AP上下线,STA上下线,集中认证,集中配置下发,STA无线漫游等无线控制功能;DPU子系统完成整个WLAN-AC设备数据面的处理工作,完成CAPWAP隧道报文的解析、报文分类、无线转发查表、转发至控制平面、CAPWAP隧道报文封装、流量整形与带宽控制等功能,并且通过Cavium Octeon芯片完成报文的加速处理,从而达到数据面性能提速的效果。论文描述了WLAN-AC设备软件系统的原理及实现方法,并对WLAN-AC设备进行了功能测试和性能测试。最终实现的WLAN-AC设备在测试中表现良好,达到了设计要求。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP311.52
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景与意义
    1.2 国内外研究与应用现状
    1.3 本文主要工作
    1.4 本论文的结构安排
第二章 核心技术介绍
    2.1 CAPWAP协议简介
        2.1.1 CAPWAP无线网络架构
        2.1.2 CAPWAP协议介绍
        2.1.3 CAPWAP协议报文
        2.1.4 CAPWAP整体转发模型
    2.2 Cavium处理器介绍
        2.2.1 Cavium多核处理器简介
        2.2.2 Cavium报文硬件加速单元描述
        2.2.3 CaviumOcteon报文硬件加入流程
    2.3 三层交换设备软硬件架构描述
        2.3.1 三册交换设备软件架构
        2.3.2 三层交换设备硬件结构
    2.4 本章小结
第三章 WLAN-AC设备需求分析
    3.1 WLAN-AC设备整体需求
    3.2 可扩展性需求
        3.2.1 多设备形态可扩展需求
        3.2.2 性能可扩展需求
    3.3 控制面功能需求
        3.3.1 有线控制面功能需求
        3.3.2 无线控制面功能需求
    3.4 数据面转发功能需求
        3.5.1 有线报文转发功能需求
        3.5.2 无线报文转发功能需求
    3.5 本章小结
第四章 WLAN-AC设备软件系统总体设计
    4.1 WLAN-AC设备总体设计
        4.1.1 整体描述
        4.1.2 系统软件方案设计
        4.1.3 软件平台化扩展性解决方案
    4.2 控制面子系统总体设计
        4.2.1 MPU子系统总体设计
        4.2.2 WPU子系统总体设计
        4.2.3 CAPWAP隧道模块总体设计
        4.2.4 ARL模块同步总体设计
    4.3 数据面子系统总体设计
        4.3.1 数据面子系统总体设计
        4.3.2 数据平面无线路由转发表总体设计
        4.3.3 数据面报文处理总体设计
    4.4 本章小结
第五章 WLAN-AC设备软件系统详细设计与实现
    5.1 控制面子系统详细设计与实现
        5.1.1 CAPWAP隧道模块详细设计与实现
        5.1.2 ARL模块同步的详细设计与实现
    5.2 数据平面子系统详细设计与实现
        5.2.1 无线转发路由表的实现
        5.2.2 数据面报文框架的实现
    5.3 本章小结
第六章 WLAN-AC设备软件系统测试
    6.1 测试环境
    6.2 功能测试
        6.2.1 无线AP配置上线测试
        6.2.2 WLAN-AC配置AP过程测试
        6.2.3 STA上线过程测试
        6.2.4 STA通过WPA-PSK上线过程测试
        6.2.5 STA数据报文转发测试
    6.3 性能测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献

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本文编号：2837609