无线接入点网络流量监测系统的设计

曹阳

摘要：本文主要提出了一个基于简单网络管理协议SNMP的无线网络流量监测设计方案，详细介绍了自适应时间间隔数据采集的原理。该方案可应用在多AP的网络管理服务器上，在尽量少占用网络带宽的情况下准确描述无线网络内流量变化情况。经过搭建无线网络测试，结果显示该方案对流量信息的检测有很高的准确度。

关键词：无线接入点 数据采集 自适应时间间隔 SNMP

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）08-0033-01

为用户提供更好的网络通信服务。本文提出的无线网络流量监控方案，采用通用的SNMP管理协议，以自适应时间间隔数据采集的方式获取各AP的流量值。管理者可以了解整个网络中所有AP的流量信息。

1 基于SNMP的网络管理体系结构分析

SNMP体系结构的组成部分包括网络管理者、管理代理、管理信息库（MIB）和通信协议SNMP。

网络管理者有专用的设备构成，它被作为网络管理者和网络管理系统的接口。

管理代理者是指嵌入了代理实体的各种设备，如路由器、AP、网桥等。他不仅能对来自于网络管理者的信息请求和动作请求进行应答，还可以主动向管理者报告被管对象的状态。

管理信息库（MIB）是网络管理者和管理代理之间共享信息的来源。MIB作为设在代理者处的管理站访问点的集合，管理站通过读取MIB中对象的值来进行网络监控。管理站可以在代理者处产生动作，也可以通过修改变量值改变代理者处的配置。

通信协议SNMP共包括5个命令：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse、Trap。

2 无线AP性能管理系统总体设计

依据SNMP管理模型，无线AP性能管理系统由管理工作站和被管代理端两大部分组成，管理站与被管代理通过SNMP协议进行通信。系统总体架构如图1所示。

管理工作站是系统的核心，它向被管代理发送SNMP数据采集请求报文。例如发送GetRequest命令获取AP上的流量数据。被管代理端作为底层设备，能够响应管理工作站发送来的请求，并将MIB库中指定的网络性能信息反馈给管理工作站。

管理工作站使用SNMP协议与被管代理端通信的方式有两种：主动和被动两种数据采集方式。主动方式一般直接针对特定的性能参数，如通过追踪数据包了解路由状况等。被动方式可以在指定设备上进行数据采集和分析，可以持续的监测设备的进出流量等。

3 数据采集模块的设计

自适应网络数据采集算法基本思路采用一元线性回归对最近的有限个采样点拟合一条直线，然后根据该直线的斜率大小，实时地调整采样频率。验证实验表明，该方法能够在降低平均采样频率的前提下减小采样失真度，且与同类方法相比失真度低，稳定性高。

自适应数据采集算法实现从以下两方面着手：

（1）数据变化的剧烈程度。找到一个能够反映网络数据变化快慢的特征值。

（2）数据的有效性。如何克服噪声干扰，保证采集的数据准确。

判断数据变化剧烈程度采用对最近采样的N 个点一元线性回归，拟合成一条直线。其中，用yi+1表示下一个采样点的数值，，，yi-2，…，yi-N代表下次采样前最近的N个采样值，ti，ti-1，…，ti-N代表采样时刻，并且满足ti>ti-1>…>ti-N。以y=β0+β1t表示这N个点通过一元线性回归拟合成的直线。由一元线性回归可以求得β0和β1的最大自然估计：

公式中β1代表一元线性回归拟合直线的斜率，以此斜率作为修改下次采样频率的依据。如果β1比较小，说明数据变化较慢，采样时间较大，反之，采样时间较小。

在实际数据采集中，经常会受到外部噪声干扰，采集的数据会在一段平滑的抖动之间出现个别一两个数值的突变，这样的数据不能代表被测量的变化趋势。为了个准确的表示数据变化情况，可以对采集过的数据进行滤波处理，本算法采用了中值滤波的方法，对N个连续时刻采集的数据进行求平均值，这样可以很好的消除干扰数据，提高算法的抗干扰性能。

4 结语

无线网络系统的高性能运行必须依靠实时、准确的网络流量监测。该系统具有良好的监测效果，有利于管理者了解和掌握无线网络性能变化，合理地配置网络资源。