家庭無(wú)線局域網(wǎng)管理系統(tǒng)

1、家庭無(wú)線局域網(wǎng)管理系統(tǒng)    摘要  通過(guò)研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，提出一種無(wú)線家庭局域網(wǎng)管理系統(tǒng)模型。此模型支持各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的共存、qos和智能管理?；趕nmp標(biāo)準(zhǔn)分層式的體系結(jié)構(gòu)有一個(gè)集中管理服務(wù)器和配套的功能性客戶終端。文中設(shè)計(jì)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(wú)線局域網(wǎng)，是指以無(wú)線電波、激光、紅外線等無(wú)線媒介來(lái)代替有線局域網(wǎng)中的部分或全部傳輸媒介而構(gòu)成的

2、局域網(wǎng)。近兩年來(lái)，無(wú)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(wú)線應(yīng)用提供了良好的平臺(tái)。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(duì)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(wú)線技術(shù)正是滿足這些新需求的主導(dǎo)技術(shù)。寬帶無(wú)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(guó)際上，簡(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。它

3、使用同一個(gè)通信管理基礎(chǔ)來(lái)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(gè)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(dòng)之前分配帶寬。區(qū)分傳送是針對(duì)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(gè)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(dòng)環(huán)境，所以這個(gè)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(wú)線局域網(wǎng)分層管理模型，并提供了具

4、體實(shí)現(xiàn)。這個(gè)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(dòng)操作。在文章的下面分三個(gè)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(lái)需要進(jìn)行的工作。2  體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    圖1  無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)     分層體系結(jié)構(gòu)使用了多個(gè)系統(tǒng)，其中一個(gè)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(tái)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-level manager)，減

5、輕了頂層管理者mom(manager of managers)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(shí)處理頂層管理者對(duì)其下屬設(shè)備的網(wǎng)管請(qǐng)求。管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1。    這個(gè)體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)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(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)和客戶終端上也設(shè)計(jì)了新功能支持專用的管理。無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)在家庭環(huán)境中被開發(fā)出來(lái)管理不同種類的無(wú)線的和有線的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的共存，支持qos和智能管理。這個(gè)結(jié)構(gòu)有一個(gè)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(jí)的結(jié)構(gòu)更具有適應(yīng)性。    首先，物理

6、設(shè)備就是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如無(wú)線訪問(wèn)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(gè)模型中這些可管理的屬性被組織到一個(gè)管理系統(tǒng)庫(kù)（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(wèn)協(xié)議的細(xì)節(jié)和來(lái)自于較高層的物理設(shè)備的參數(shù)，在無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了屬性適配器。因此，對(duì)于所需要的各種設(shè)備屬性來(lái)說(shuō)，適配器成為一個(gè)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(dòng)化管理工作。功能管理程序能夠調(diào)整到觀測(cè)或者自動(dòng)的狀態(tài)。在一個(gè)自動(dòng)控制的情形下，一個(gè)為功能管理程序服務(wù)的觀測(cè)器產(chǎn)生通

7、知，并根據(jù)這個(gè)功能管理程序的操作和配置自動(dòng)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(dòng)配置功能。這個(gè)設(shè)計(jì)的屬性適配器與其相應(yīng)的功能的配合如表1所示。    表1  無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的adaptor屬性列表4    適配器    屬性實(shí)例    功能性描述    接收裝置 status 

8、;   connection status，data transmission rate    普通的適配器可以被應(yīng)用于任何類型的設(shè)備種。    無(wú)線電發(fā)射裝置 radio    radio type，used frequency，signal strength，radio usage    抽象出無(wú)線傳輸介質(zhì)的管理，并應(yīng)用到功能程序中    安全技術(shù) securit

9、y    encryption，authentication，failed authentications    從設(shè)備所提供的安全技術(shù)中應(yīng)用安全管理，并添加到功能程序中。    傳輸介質(zhì)連接 media connection    start address，end address，bandwidth control，delay，jitter    從應(yīng)用程序流所提供的qos管理中提取出來(lái)。&#

10、160;   訪問(wèn)點(diǎn) access point    number of connected devices，loading    實(shí)現(xiàn)到對(duì)路由訪問(wèn)點(diǎn)的控制管理。    因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) internet gateway    loading，configuration，access type    把對(duì)因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的控制管理抽象出來(lái)，并實(shí)現(xiàn)程序控制。  

11、  網(wǎng)絡(luò)的傳輸控制 traffic control    number of retries，number of errors，duplicate count    把網(wǎng)絡(luò)的傳輸控制管理抽象出來(lái)，并實(shí)現(xiàn)程序控制。      如圖1所示：框架結(jié)構(gòu)定義了這個(gè)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(dòng)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(gè)公共的方式?？蚣芸梢詮?qiáng)調(diào)某個(gè)應(yīng)用程序和設(shè)備的重要性。在目

12、前的設(shè)計(jì)中，這個(gè)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(gè)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(gè)服務(wù)器將包含一個(gè)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(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)特別的功能。通過(guò)一個(gè)管理訪問(wèn)協(xié)議，每個(gè)設(shè)備都被連接到無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)。正如所論述的那樣，這兒有幾個(gè)可用的不同標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，同時(shí)，私有協(xié)議也可以被支持。    由無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)需要提供的高效的無(wú)縫的銜接執(zhí)行，這就意味著系統(tǒng)需要測(cè)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(gè)管理代理能夠滿足這一功能

13、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(lái)比較容易。無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)并不存在一個(gè)特別的平臺(tái)，但運(yùn)用當(dāng)前的技術(shù)來(lái)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(wú)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(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的服務(wù)器由java平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)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java applet。這個(gè)服務(wù)器是運(yùn)行在windows2000操作系統(tǒng)的平

14、臺(tái)之上。    詳細(xì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)的配置請(qǐng)參閱圖2。從圖中可以看出，這個(gè)模型可以很方便的利用現(xiàn)有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)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(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽或者傳輸測(cè)試方式獲得的信息）由服務(wù)器端收集，客戶端也可以通過(guò)客戶端軟件或者利用瀏覽器結(jié)合java applet對(duì)服務(wù)器的程序?qū)崿F(xiàn)控制。    圖2  無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的原形結(jié)構(gòu) 4.2  體系結(jié)構(gòu)描述    本模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，并且也可以集成第三方軟件。所以在

15、軟件實(shí)現(xiàn)方面比較適用mvc（model- view-controller）結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式。mvc結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式其功能是將一個(gè)交互式應(yīng)用系統(tǒng)的組成，分解成模型、視圖和控制三個(gè)部件，以解決軟件界面設(shè)計(jì)的可變性和適應(yīng)性問(wèn)題。mvc結(jié)構(gòu)模式主要包括四大部件：模型（model）、視圖（view）、控制器（controller）、觀察器（observer）。并體現(xiàn)了一種基于注冊(cè)管理的機(jī)制。圖3給出了這個(gè)軟件模型的類圖描述，并用acme語(yǔ)言描述了軟件體系結(jié)構(gòu)。    圖3  無(wú)線家庭區(qū)域管理系統(tǒng)的軟件模型的類圖描述 acme語(yǔ)言描述此軟件設(shè)計(jì)的類圖結(jié)構(gòu)：sy

16、stem mvc=        component model=               port send-messageport receive-commondport receive-request       component view =        

17、0;      port send-message              port send-request              port receive-request         &

18、#160;    port receive-message              component controller =               port send-commond port send-requestport send-messageport receive-message &#

19、160;            component observer=               port send-request              port receive-message   &

20、#160;          connector constitute model-controller = roles creater，createe       connector associate observer-model = roles applicant，accepter       connector associate observer-view = roles applica

21、nt，accepter       connector associate observer-controller = roles applicant，accepter       connector associate model-view = roles applicant，accepter       connector associate model-controller= roles applicant，a

22、ccepter       connector associate controller-view = roles applicant，accepter       attachments        controller send-commond to constitute model-controller creater       model rec

23、eive-commond to constitute model-controller create       model send-message to associate model-controller applicant       controller receive-message to associate model-controller accepter       controller send-

24、request to associate controller-view applicant       view receive-request to associate controller-view accepter        view send-request to associate model-view applicant       model receive-request to associat

25、e model-view accepter       model send-message to associate model-view applicant       view receive-message to associate model-view accepter       observer send-request to associate observer-model applicant

26、0;      model receive-request to associate observer-model accepter       model send-message to associate observer-model applicant       observer receive-message to associate observer-model accepter   

27、    observer send-request to associate observer-view applicant       view receive-request to associate observer- view accepter       view send-message to associate observer- view applicant      

28、observer receive-message to associate observer-view accepter       observer send-request to associate observer-controller applicant       controller receive-request to associate observer-controller accepter       controller send-message to associate ob