專利名稱：無(wú)線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)，尤其涉及無(wú)線局域網(wǎng)中負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))是指應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)將計(jì)算機(jī)設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成可以互相通信和實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)體系。在WLAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)組系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)基本服務(wù)組，以及聯(lián)接這些基本服務(wù)組的分布系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)基本服務(wù)組包含一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)設(shè)備。擴(kuò)展服務(wù)組通過(guò)ESSID(擴(kuò)展服務(wù)組識(shí)別號(hào))來(lái)區(qū)分，無(wú)線接入點(diǎn)通過(guò)BSSID(基本服務(wù)組識(shí)別號(hào))來(lái)區(qū)分。終端通過(guò)掃描信道，獲取所處WLAN環(huán)境中擴(kuò)展服務(wù)組和基本服務(wù)組信息，并選擇加入一個(gè)合適的基本服務(wù)組。WLAN中的負(fù)載均衡就是由多個(gè)接入點(diǎn)為多種移動(dòng)終端提供接入服務(wù)的無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)，每一個(gè)接入點(diǎn)成員利用網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行終端管理，允許或拒絕移動(dòng)終端接入，達(dá)到均勻承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，充分利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞目的的一種策略。
802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組制定的物理層和媒體訪問(wèn)控制(MAC)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，便于無(wú)線局域網(wǎng)及無(wú)線設(shè)備制造商建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制。媒體訪問(wèn)控制(MAC)層可視為由一系列可完成諸如信息交換、功率控制、關(guān)聯(lián)管理、同步管理和過(guò)程管理的服務(wù)組成。
在當(dāng)前的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有規(guī)定如何進(jìn)行負(fù)載均衡處理，以及負(fù)載均衡信息如何在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行交互。擴(kuò)展服務(wù)組內(nèi)負(fù)載的分配是自由而不受控制的，僅取決于移動(dòng)站點(diǎn)接收到的無(wú)線接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)移動(dòng)終端移動(dòng)到當(dāng)前連接的無(wú)線接入點(diǎn)的邊緣，信號(hào)強(qiáng)度減弱，終端就會(huì)掃描擴(kuò)展服務(wù)組中的其他無(wú)線接入點(diǎn)，產(chǎn)生切換，連接到新的無(wú)線接入點(diǎn)上。圖1是無(wú)線局域網(wǎng)擴(kuò)展服務(wù)組的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一共有兩個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)無(wú)線接入點(diǎn)1和無(wú)線接入點(diǎn)2。每個(gè)接入點(diǎn)和其管理的終端組成基本服務(wù)組，兩個(gè)個(gè)基本服務(wù)組協(xié)同工作組成一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)組。圖中基本服務(wù)組的橢圓虛線表示無(wú)線接入點(diǎn)的覆蓋范圍。兩個(gè)基本服務(wù)組的覆蓋范圍有一定的重疊。終端1，終端2是在擴(kuò)展服務(wù)組中移動(dòng)的終端，上層應(yīng)用業(yè)務(wù)在終端上運(yùn)行。處于重疊區(qū)域內(nèi)的終端，會(huì)同時(shí)掃描到多個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)的信號(hào)。當(dāng)前無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中就是依據(jù)掃描到的信號(hào)強(qiáng)度接入無(wú)線接入點(diǎn)，移動(dòng)終端總是選擇接入信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的無(wú)線接入點(diǎn)，這就無(wú)疑增加該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載。使用當(dāng)前無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法會(huì)造成以下問(wèn)題1、切換造成擴(kuò)展服務(wù)組內(nèi)負(fù)載的不平衡，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率低。一旦移動(dòng)終端掃描到信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)于當(dāng)前連接的無(wú)線接入點(diǎn)，移動(dòng)終端就會(huì)自行決定，開始從當(dāng)前的無(wú)線接入點(diǎn)切換到目標(biāo)無(wú)線接入點(diǎn)。終端并不知道目標(biāo)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載狀況，也不知道切換后目標(biāo)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)擔(dān)會(huì)增加到什么程度。隨著無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)環(huán)境的變化和終端數(shù)量的增加，信號(hào)強(qiáng)的無(wú)線接入點(diǎn)會(huì)吸引更多的移動(dòng)終端的切換，造成擴(kuò)展服務(wù)組內(nèi)負(fù)載的突變和不平衡，降低網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，擴(kuò)展服務(wù)組中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源不能被充分利用。
2、當(dāng)前的無(wú)線局域網(wǎng)切換機(jī)制會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的容忍度，易出現(xiàn)擁塞。沒(méi)有進(jìn)行負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)負(fù)載飽和的基本服務(wù)組。由于移動(dòng)終端的切換僅僅取決于信號(hào)強(qiáng)度，如果有一個(gè)終端根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度切換至一個(gè)負(fù)載已經(jīng)飽和的無(wú)線接入點(diǎn)，就會(huì)造成該無(wú)線接入點(diǎn)擁塞，該無(wú)線接入點(diǎn)服務(wù)的所有終端的業(yè)務(wù)發(fā)生中斷，降低網(wǎng)絡(luò)的容忍度。
3、移動(dòng)終端切換成功率低，切換的風(fēng)險(xiǎn)大。一方面，掃描到信號(hào)強(qiáng)度更強(qiáng)的無(wú)線接入點(diǎn)并決定切換時(shí)，終端并不知道切換能否成功，也不知道目標(biāo)無(wú)線接入點(diǎn)能否提供終端所需的資源和服務(wù)質(zhì)量，切換有不成功的風(fēng)險(xiǎn)，切換的結(jié)果不能保證。另一方面，隨著其他終端切換接入，終端所在的基本服務(wù)組的負(fù)載加重，終端不能避開當(dāng)前所在的基本服務(wù)組的負(fù)載高峰，一旦無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載飽和，終端的業(yè)務(wù)就有中斷的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)展服務(wù)集內(nèi)的終端盲目切換的缺點(diǎn)，提出一種提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和容忍度、提高移動(dòng)終端切換成功率的無(wú)線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法。
一種無(wú)線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法，包括下列步驟第一步無(wú)線接入點(diǎn)計(jì)算并向其管轄的終端廣播發(fā)送該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載信息；第二步終端接收無(wú)線接入點(diǎn)廣播發(fā)送的負(fù)載信息；第三步終端根據(jù)接收到的負(fù)載信息進(jìn)行該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載預(yù)測(cè)；第四步如果上述負(fù)載預(yù)測(cè)結(jié)果沒(méi)有超出該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載能力，則終端保持現(xiàn)有連接，重復(fù)執(zhí)行第三步；第五步否則終端進(jìn)行掃描，查詢備選無(wú)線接入點(diǎn)的指標(biāo)；第六步如果備選接入點(diǎn)的指標(biāo)優(yōu)于當(dāng)前無(wú)線接入點(diǎn)指標(biāo)，則從指標(biāo)較優(yōu)的備選接入點(diǎn)中選擇一個(gè)進(jìn)行切換連接；第七步否則重新返回執(zhí)行第三步。
本發(fā)明提出的方法，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)向終端定期廣播負(fù)載信息，讓終端預(yù)測(cè)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)，決定終端的切換行為。該方法有以下優(yōu)點(diǎn)
1、由于無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載信息在時(shí)間上是相關(guān)的，終端可以預(yù)測(cè)出無(wú)線接入點(diǎn)的變化趨勢(shì)。根據(jù)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)，終端可以決定是切換到其他的無(wú)線接入點(diǎn)上還是維持當(dāng)前的連接，減少了切換的盲目性。當(dāng)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載沒(méi)有突發(fā)的高峰時(shí)，終端可以維持當(dāng)前的連接，避免因信號(hào)強(qiáng)度而造成的切換。網(wǎng)絡(luò)上切換的目的性更強(qiáng)，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
2、由于終端可以預(yù)測(cè)出當(dāng)前連接的無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)，就可以在負(fù)載高峰到來(lái)之前，提前作出切換動(dòng)作，降低切換帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，避開因負(fù)載高峰而出現(xiàn)的性能下降和業(yè)務(wù)中斷。


圖1是無(wú)線局域網(wǎng)擴(kuò)展服務(wù)組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明提出方法的一個(gè)具體實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的無(wú)線局域網(wǎng)環(huán)境至少包括兩個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)和兩個(gè)終端。兩個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)組成一個(gè)擴(kuò)展服務(wù)組，為兩個(gè)終端提供接入服務(wù)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
結(jié)合圖2，本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方法包括下列步驟1、無(wú)線接入點(diǎn)計(jì)算自己的即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)。即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)至少包括無(wú)線接入點(diǎn)連接的終端個(gè)數(shù)，無(wú)線接入點(diǎn)的流量。統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)至少包括無(wú)線接入點(diǎn)最大連接站點(diǎn)個(gè)數(shù)，無(wú)線接入點(diǎn)最大流量水平，所有連接終端的QoS平均要求。
2、無(wú)線接入點(diǎn)周期性地向其工作信道上廣播即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)。即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)通過(guò)擴(kuò)展Beacon幀實(shí)現(xiàn)，廣播周期與Beacon幀相同。統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)通過(guò)構(gòu)造新的管理幀實(shí)現(xiàn)，廣播周期大于Beacon幀周期。
3、該無(wú)線接入點(diǎn)管轄的所有終端接收即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)并對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理。其中即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)至少保存30個(gè)數(shù)據(jù)，即以最新的數(shù)據(jù)為結(jié)尾，保存連續(xù)的其之前的30個(gè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)至少保存最新的一個(gè)數(shù)據(jù)。
4、此時(shí)終端處于穩(wěn)定連接狀態(tài)。終端在此狀態(tài)下會(huì)周期性地進(jìn)行無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載水平預(yù)測(cè)，得出當(dāng)前無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)。終端預(yù)測(cè)的周期與統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)的發(fā)送周期相同。預(yù)測(cè)算法可以選擇指數(shù)平滑法，時(shí)間序列法，回歸分析法，線性AR法等成熟預(yù)測(cè)算法中的一種。
5、終端根據(jù)定期預(yù)測(cè)的無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載趨勢(shì)，和接收到的最新的統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)進(jìn)行比較分析。如果預(yù)測(cè)負(fù)載均衡指標(biāo)小于等于統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)，則終端認(rèn)為認(rèn)為目前無(wú)線接入點(diǎn)的狀態(tài)良好，維持當(dāng)前的連接，重新執(zhí)行上一步；否則，終端認(rèn)為當(dāng)前的無(wú)線接入點(diǎn)會(huì)在未來(lái)出現(xiàn)負(fù)載高峰，或者終端的業(yè)務(wù)要求發(fā)生了變化，要求切換接入點(diǎn)以改善性能。
6、終端開始背景掃描，在掃描的過(guò)程中會(huì)得到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下擴(kuò)展服務(wù)組中其他的無(wú)線接入點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量和即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)。
7、終端進(jìn)行相應(yīng)的判斷，是否環(huán)境中的其他無(wú)線接入點(diǎn)要優(yōu)于當(dāng)前連接的無(wú)線接入點(diǎn)。在此終端評(píng)判兩個(gè)方面的因素信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比和負(fù)載均衡指標(biāo)的對(duì)比。如果當(dāng)前無(wú)線接入點(diǎn)要優(yōu)于掃描的其他無(wú)線接入點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步驟4。否則，轉(zhuǎn)步驟8。
8、從背景掃描的無(wú)線接入點(diǎn)中選擇最優(yōu)的一個(gè)。評(píng)判因素有兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度和負(fù)載均衡指標(biāo)。選擇完成后轉(zhuǎn)步驟9。
9、終端開始向目標(biāo)無(wú)線接入點(diǎn)進(jìn)行切換連接。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法，其特征在于包括下列步驟第一步無(wú)線接入點(diǎn)計(jì)算并向其管轄的終端廣播發(fā)送該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載信息；第二步終端接收無(wú)線接入點(diǎn)廣播發(fā)送的負(fù)載信息；第三步終端根據(jù)接收到的負(fù)載信息進(jìn)行該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載預(yù)測(cè)；第四步如果上述負(fù)載預(yù)測(cè)結(jié)果沒(méi)有超出該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載能力，則終端保持現(xiàn)有連接，重復(fù)執(zhí)行第三步；第五步否則終端進(jìn)行掃描，查詢備選無(wú)線接入點(diǎn)的指標(biāo)；第六步如果備選接入點(diǎn)的指標(biāo)優(yōu)于當(dāng)前無(wú)線接入點(diǎn)指標(biāo)，則從指標(biāo)較優(yōu)的備選接入點(diǎn)中選擇一個(gè)進(jìn)行切換連接；第七步否則重新返回執(zhí)行第三步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述負(fù)載信息包括即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第五步中的備選無(wú)線接入點(diǎn)的指標(biāo)包括信號(hào)強(qiáng)度和負(fù)載信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一步中無(wú)線接入點(diǎn)周期向其管轄的終端廣播發(fā)送該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第三步中終端周期性對(duì)該無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的方法，其特征在于所述第六步中選擇一個(gè)指標(biāo)最優(yōu)的備選接入點(diǎn)進(jìn)行切換連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)至少包括無(wú)線接入點(diǎn)連接的終端個(gè)數(shù)和無(wú)線接入點(diǎn)的流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)至少包括無(wú)線接入點(diǎn)最大連接終端個(gè)數(shù)、無(wú)線接入點(diǎn)最大流量水平和所有連接終端的QoS平均要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)通過(guò)擴(kuò)展Beacon幀實(shí)現(xiàn)，其廣播發(fā)送周期與Beacon幀的周期相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)通過(guò)增加管理幀實(shí)現(xiàn)，其廣播發(fā)送周期大于Beacon幀的周期。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或7或8或9或10所述的方法，其特征在于所述第二步中終端對(duì)負(fù)載信息進(jìn)行緩存處理，緩存采取以下原則即時(shí)負(fù)載均衡指標(biāo)以最新的數(shù)據(jù)為結(jié)尾，保存其之前的連續(xù)的若干個(gè)數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)負(fù)載均衡指標(biāo)至少保存最新的1個(gè)數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或7或8或9或10所述的方法，其特征在于所述第三步中的預(yù)測(cè)算法可以選擇指數(shù)平滑法、時(shí)間序列法、回歸分析法或線性AR法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法，通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)向終端定期廣播發(fā)送負(fù)載信息，讓終端預(yù)測(cè)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)，決定終端的切換行為。該方法有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載信息在時(shí)間上是相關(guān)的，終端可以預(yù)測(cè)出無(wú)線接入點(diǎn)的變化趨勢(shì)。根據(jù)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載變化趨勢(shì)，終端可以決定是切換到其他的無(wú)線接入點(diǎn)上還是維持當(dāng)前的連接，減少了切換的盲目性。當(dāng)無(wú)線接入點(diǎn)的負(fù)載沒(méi)有突發(fā)的高峰時(shí)，終端可以維持當(dāng)前的連接，避免因信號(hào)強(qiáng)度而造成的切換。網(wǎng)絡(luò)上切換的目的性更強(qiáng)，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。2.終端可以在負(fù)載高峰到來(lái)之前，提前作出切換動(dòng)作，降低切換帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，避免因負(fù)載高峰而出現(xiàn)的性能下降和業(yè)務(wù)中斷。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1913465SQ200510090060
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者王彬, 李峰, 李 杰, 馬鳳國(guó), 邰春玲 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司