專利名稱：一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)中的接入方法，尤其涉及一種無線通信系統(tǒng)中的負 載平衡方法。
背景技術：
在無線通信系統(tǒng)中，尤其是在一個無線局域網(wǎng)絡(Wireless Local Area Network,WLAN)中，存在著一些移動的客戶端設備(Client)和一些接入點(Access Point, AP)。這些接入點通過有線方式連接到一個骨干網(wǎng)上，而客戶端則在幾個接入點之間進行漫 游。在這樣的系統(tǒng)中，相鄰接入點的覆蓋區(qū)域通常有一定程度的重疊，這就意味著有些客戶 端在一給定的時刻處于兩個以上接入點的覆蓋區(qū)域內(nèi)。這時有可能發(fā)生如下情形，即與一 些客戶端相連的某個接入點的業(yè)務負載過大，有可能耗盡該接入點的無線資源，而與該接 入點相鄰的接入點則可能業(yè)務負載相對較低。原則上，后者通過分擔前者的一個或多個客 戶端能夠減弱上述負載過大的接入點的負載。在目前的WLAN系統(tǒng)中，每一個接入點都是獨立地處理來自于客戶端的關聯(lián) (association)請求，然后基于鑒權方案建立與所述客戶端的連接。通常是由客戶端來決定 向哪個接入點發(fā)送關聯(lián)請求，例如在典型的情況下客戶端根據(jù)接收到的各接入點所發(fā)送的 信號強度測量值決定進行接入的接入點。在對接入點進行集中管理的WLAN系統(tǒng)中，能夠在很大程度上統(tǒng)一地管理系統(tǒng)資 源，盡量使得在系統(tǒng)的接入點之間達到負載平衡。但是，由于需要安裝一個復雜的中央控制 器，使得進行集中管理的WLAN價格昂貴。并且，在對接入點進行集中管理的WLAN系統(tǒng)中， 客戶端也可能遇到接入點控制器無法得知的情況，在這種情況下，需要客戶端切換到新的 接入點，因此，從客戶端的角度看來，中央控制器將客戶端分配給一個接入點的決定是難以 實施的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，使得在無線通 信系統(tǒng)中對于負載過大的接入點以較低的優(yōu)先級接入新的客戶端。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，所述無線 通信系統(tǒng)中包括一個骨干網(wǎng)，一個以上的接入點和一個以上的客戶端，所述接入點連接到 所述骨干網(wǎng)，所述方法包括如下步驟(1)所述客戶端向所述一個以上接入點發(fā)送一個探測請求消息；(2)所述接入點對其負載進行監(jiān)測，若所述接入點負載過大，則該接入點以一最小 發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給所述客戶端，若所述接入點負載正常，則該接入點以正 常發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給所述客戶端；(3)所述客戶端根據(jù)接收到的探測響應消息判斷是否存在負載正常的接入點，若 存在，則選擇所述負載正常的接入點進行接入；若不存在，則選擇所述負載過大的接入點進行接入。也就是說，客戶端根據(jù)接收到的探測響應消息的信號強度優(yōu)先選擇負載正常的接 入點進行接入。優(yōu)選地，若所述接入點的負載超過一設定的閾值時，認為該接入點負載過大，否則 認為該接入點負載正常。優(yōu)選地，所述接入點根據(jù)收到的探測請求消息中的接收信號強度指示(RSSI)來 確定所述探測響應消息的最小發(fā)射功率。優(yōu)選地，所述最小發(fā)射功率是可靠地將所述探測響應消息發(fā)送給所述客戶端所需 的最小功率。優(yōu)選地，所述接入點將探測響應消息延遲一段時間后再發(fā)送給所述客戶端。優(yōu)選地，若所述客戶端選擇所述負載過大的接入點進行接入，所述接入點使用正 常發(fā)射功率與所述客戶端進行通信；或者，所述接入點使用一個低于正常發(fā)射功率的功率 與所述客戶端進行通信，所述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。其目的 是促使該客戶端進行漫游，與其他接入點建立連接。優(yōu)選地，所述無線通信系統(tǒng)為無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明還提出了另外一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，所述無線通信系統(tǒng)中 包括一個骨干網(wǎng)，一個以上的接入點和一個以上的客戶端，所述接入點連接到所述骨干網(wǎng)， 所述方法包括如下步驟(1)對所述接入點的負載進行監(jiān)測，若所述接入點負載過大，則降低所述接入點的 信標發(fā)射功率；(2)所述客戶端根據(jù)接收到的所述信標發(fā)射功率判斷是否存在負載正常的接入 點，若存在，則選擇所述負載正常的接入點進行接入；若不存在，則選擇所述負載過大的接 入點進行接入。優(yōu)選地，若所述接入點的負載超過一設定的閾值時，認為該接入點負載過大，否則 認為該接入點負載正常。優(yōu)選地，所述接入點信標的發(fā)射功率應高于已經(jīng)建立連接的客戶端可靠地探測到 所述接入點信標所需的功率。優(yōu)選地，若所述客戶端選擇所述負載過大的接入點進行接入，所述接入點使用正 常發(fā)射功率與所述客戶端進行通信；或者，所述接入點使用一個低于正常發(fā)射功率的功率 與所述客戶端進行通信，所述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。優(yōu)選地，所述無線通信系統(tǒng)為無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明還提出了一種無線網(wǎng)絡設備，與一個骨干網(wǎng)和一個以上客戶端分別相連， 所述無線網(wǎng)絡設備對其負載進行監(jiān)測，若負載過大，則該無線網(wǎng)絡設備以一最小發(fā)射功率 發(fā)送一個探測響應消息給所述客戶端，若負載正常，則該無線網(wǎng)絡設備以正常發(fā)射功率發(fā) 送所述探測響應消息給所述客戶端；或者，所述無線網(wǎng)絡設備對其負載進行監(jiān)測，若負載過 大，則降低所述無線網(wǎng)絡設備的信標發(fā)射功率。優(yōu)選地，所述無線網(wǎng)絡設備為無線局域網(wǎng)中的接入點。本發(fā)明提供了一種簡單的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，該方法使得客戶端在 有其它負載正常的接入點可以選擇的情況下，能夠使處于負載過大情況下的接入點阻止該 客戶端與其接入；而在客戶端沒有其它負載正常的接入點可以選擇的情況下，仍然能夠接入該負載過大的接入點，也就是說，本發(fā)明方法給客戶端賦予了一個接入點的優(yōu)先級，負載 過大的接入點的優(yōu)先級較低。另外，本發(fā)明方法在接入點的驅動部分很容易實現(xiàn)，并且無需 對客戶端進行任何改動。與WLAN的802. 11標準相比，本發(fā)明也無需額外的硬件、也無需額 外的有線或無線通信資源。
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的描述，其中圖1給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的實施例一的流程圖；圖2給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的實施例二的流程圖；圖3給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的一個應用示意圖。
具體實施例方式下面以無線局域網(wǎng)WLAN為例，對本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法進行 說明。 根據(jù)IEEE802. 11協(xié)議的規(guī)定，在目前的WLAN系統(tǒng)中，客戶端通過主動掃描進行切 換接入的缺省步驟如下首先，在客戶端進行掃描或者要進行切換時，先發(fā)送一個探測請求消息給其所處 區(qū)域內(nèi)的接入點，該探測請求消息通過廣播包的形式發(fā)出，客戶端所處區(qū)域內(nèi)的接入點都 會收到該消息。其次，每個接入點接收到客戶端發(fā)送的探測請求消息后，會發(fā)送給該客戶端一個 探測響應消息，該消息為一對一的單播包。然后，客戶端根據(jù)接收到的探測響應消息，測量所處區(qū)域內(nèi)每個接入點的接收信 號強度指示RSSI，并根據(jù)所述接收信號強度指示RSSI確定與哪個接入點進行連接，通常會 選擇接收信號強度指示RSSI最強的接入點。最后，為了建立連接，客戶端向確定與之相連的接入點發(fā)送一個關聯(lián)請求，接收到 該關聯(lián)請求的接入點如果不想與該客戶端建立連接，則拒絕該關聯(lián)請求，否則則進行鑒權 步驟以建立連接。與上述現(xiàn)有技術中接入點拒絕客戶端的關聯(lián)請求不同，本發(fā)明的核心思想是當 一個接入點的負載過大時，可以將自己設置為“低優(yōu)先級”接入的接入點，這樣，當一個客戶 端尚存在其他可選擇的接入點時，該客戶端就不會嘗試與該“低優(yōu)先級”接入的接入點建立 連接，當該客戶端不存在其他可選擇的接入點時，仍然能夠與該“低優(yōu)先級”接入的接入點 建立連接。圖1給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的實施例一的流程圖，其 具體實施步驟為首先，在客戶端要進行切換時，先發(fā)送一個探測請求消息給其所處區(qū)域內(nèi)的接入 點，該探測請求消息通過廣播包的形式發(fā)出，客戶端所處區(qū)域內(nèi)的接入點都會收到該消息。其次，接入點接收到客戶端發(fā)送的探測請求消息后，會發(fā)送給該客戶端一個探測 響應消息，該消息為一對一的單播包。對所述接入點的負載進行監(jiān)測，若接入點負載過大， 則該接入點以一最小發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給所述客戶端，若接入點負載正常， 則該接入點以正常發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應能消息給所述客戶端。
對于負載過大的接入點而言，在對稱信道的情況下，該接入點從客戶端所發(fā)送的 探測請求消息中確定接收到的接收信號強度指示RSSI，確定在其發(fā)送的探測響應消息中達 到與客戶端的可靠通信所需的最小發(fā)射功率PT,min。然后，上述負載過大的接入點以最小發(fā)射功率PT,min發(fā)送探測響應消息。此處的最 小發(fā)射功率PT,min低于該接入點的正常發(fā)射功率。并且，接入點可以將該探測響應消息延遲 一段時間后再發(fā)送給所述客戶端。接著，客戶端接收所有接收到探測請求的接入點發(fā)送的探測響應消息，并根據(jù)接 收到的探測響應消息的信號強度優(yōu)先選擇負載正常的接入點進行接入?？蛻舳私邮丈鲜鲐?載過大的接入點發(fā)送的探測響應消息，該探測響應消息的接收信號強度指示RSSI僅僅略 高于客戶端所能接收到的接收信號強度指示RSSI的閾值，這樣在進行切換時，客戶端就會 將該接入點作為低優(yōu)先級的候選者進行考慮。也就是說，如果在客戶端所處的區(qū)域中還有 其他的接入點存在，這些接入點的負載沒有過大，則客戶端所接收的這些接入點的接收信 號強度指示RSSI要高于上述負載過大的接入點的接收信號強度指示RSSI，客戶端會優(yōu)先 選擇這些接入點中的一個作為切換目標。如果在客戶端所處的區(qū)域中沒有其他接入點存 在，客戶端只有選擇所述負載過大的低優(yōu)先級的接入點。最后，如果客戶端和所述負載過大的接入點建立連接，則接入點可以使用正常發(fā) 射功率與該客戶端進行通信?；蛘?，接入點也可以使用一個低于正常發(fā)射功率的功率與該 客戶端進行通信，所述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。而對于已經(jīng)與 該接入點建立了連接的客戶端，接入點也可以使用正常的發(fā)送功率或者低于正常發(fā)射功率 的功率與之進行通信。圖2給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的實施例二的流程圖，適用 于客戶端通過被動掃描進行切換接入。首先，每一個接入點均對其負載進行監(jiān)測，若在某一個時刻發(fā)現(xiàn)其負載過大，例如 超過設定的一閾值時，則該接入點降低其自身的信標(beacon)發(fā)射功率。這樣，客戶端在 進行被動掃描時，就會發(fā)現(xiàn)該接入點的信標發(fā)送功率低于其他接入點的信標發(fā)射功率，于 是將該接入點作為低優(yōu)先級的接入點予以考慮。盡管所述接入點降低了信標發(fā)射功率，但是該信標發(fā)射功率仍要保持在一定水 平，使得已經(jīng)與該接入點建立了連接的客戶端能夠檢測到足夠的該信標功率并仍能進行可 靠的通信，其目的是保證已經(jīng)建立連接的客戶端不會因為接入點信標功率的下降而中斷與 該接入點的連接?？蛻舳烁鶕?jù)接收到的信標發(fā)射功率判斷是否存在負載正常的接入點，若存在，則 選擇負載正常的接入點進行接入；若不存在，則選擇負載過大的接入點進行接入。若客戶端選擇所述負載過大的接入點進行接入，接入點可以使用正常發(fā)射功率與 該客戶端進行通信?；蛘?，接入點也可以使用一個低于正常發(fā)射功率的功率與該客戶端進 行通信，所述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。而對于已經(jīng)與該接入點 建立了連接的客戶端，接入點也可以使用正常的發(fā)送功率或者低于正常發(fā)射功率的功率與 之進行通信。圖3給出了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法的一個應用示意圖，圖中給 出了一個基于WLAN網(wǎng)絡的用于鐵路控制或者用于乘客信息的鐵路通信系統(tǒng)。接入點沿著鐵路沿線布置，位于列車上的客戶端在沿著鐵路行進的過程中會不停地從一個接入點切換 到另外一個接入點。在典型情況下，網(wǎng)絡的設計是冗余設計，也就意味著在每個列車和每個 接入點上分別具有多個無線接口，相鄰的接入點之間具有部分重疊的覆蓋區(qū)域，這樣接入 點可以在不同的信道上進行工作。在一個給定時刻，一個列車能夠觀測到幾個接入點，因此 對于一個客戶端而言有幾個可選擇的接入點進行切換。進行切換時候可應用上述實施例一 或者實施例二中的方法進行。本發(fā)明中的無線網(wǎng)絡設備優(yōu)選實施為WLAN網(wǎng)絡中的接入點。該接入點與骨干網(wǎng) 相連，并和一個以上客戶端分別相連。該WLAN網(wǎng)絡中的接入點其自身的負載進行監(jiān)測，若 負載過大，則該接入點以一最小發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給向其發(fā)送探測請求消息 的客戶端，若負載正常，則接入點以正常發(fā)射功率發(fā)送所述探測響應消息給所述客戶端。作 為另外一種實施方式，該WLAN網(wǎng)絡中的接入點對其自身的負載進行監(jiān)測，若接入點負載過 大，則降低所述接入點的信標發(fā)射功率。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，所述無線通信系統(tǒng)中包括一個骨干網(wǎng)，一個 以上的接入點和一個以上的客戶端，所述接入點連接到所述骨干網(wǎng)，其特征在于，所述方法 包括如下步驟(1)所述客戶端向所述一個以上接入點發(fā)送一個探測請求消息；(2)所述接入點對其負載進行監(jiān)測，若所述接入點負載過大，則該接入點以一最小發(fā)射 功率發(fā)送一個探測響應消息給所述客戶端，若所述接入點負載正常，則該接入點以正常發(fā) 射功率發(fā)送所述探測響應消息給所述客戶端；(3)所述客戶端根據(jù)接收到的探測響應消息判斷是否存在負載正常的接入點，若存在， 則選擇所述負載正常的接入點進行接入；若不存在，則選擇所述負載過大的接入點進行接 入。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于若所述 接入點的負載超過一設定的閾值時，認為該接入點負載過大，否則認為該接入點負載正常。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于所 述接入點根據(jù)收到的探測請求消息中的接收信號強度指示(RSSI)來確定所述探測響應消 息的最小發(fā)射功率。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于所述最 小發(fā)射功率是可靠地將所述探測響應消息發(fā)送給所述客戶端所需的最小功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于所述接 入點將探測響應消息延遲一段時間后再發(fā)送給所述客戶端。
6.根據(jù)權利要求1至5任一所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于 若所述客戶端選擇所述負載過大的接入點進行接入，所述接入點使用正常發(fā)射功率與所述 客戶端進行通信；或者，所述接入點使用一個低于正常發(fā)射功率的功率與所述客戶端進行 通信，所述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。
7.根據(jù)權利要求1至5任一所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于 所述無線通信系統(tǒng)為無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
8.一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，所述無線通信系統(tǒng)中包括一個骨干網(wǎng)，一個 以上的接入點和一個以上的客戶端，所述接入點連接到所述骨干網(wǎng)，其特征在于所述方法 包括如下步驟(1)對所述接入點的負載進行監(jiān)測，若所述接入點負載過大，則降低所述接入點的信標 發(fā)射功率；(2)所述客戶端根據(jù)接收到的所述信標發(fā)射功率判斷是否存在負載正常的接入點，若 存在，則選擇所述負載正常的接入點進行接入；若不存在，則選擇所述負載過大的接入點進 行接入。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于若所述 接入點的負載超過一設定的閾值時，認為該接入點負載過大，否則認為該接入點負載正常。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于所述接 入點信標的發(fā)射功率應不低于已經(jīng)建立連接的客戶端可靠地探測到所述接入點信標所需 的功率。
11.根據(jù)權利要求8所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在于若所述客戶端選擇所述負載過大的接入點進行接入，所述接入點使用正常發(fā)射功率與所述客戶端 進行通信；或者，所述接入點使用一個低于正常發(fā)射功率的功率與所述客戶端進行通信，所 述功率保證所述接入點與所述客戶端進行可靠地通信。
12.根據(jù)權利要求8至11任一所述的一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，其特征在 于所述無線通信系統(tǒng)為無線局域網(wǎng)系統(tǒng)。
13.一種無線網(wǎng)絡設備，與一個骨干網(wǎng)和一個以上客戶端分別相連，其特征在于，所述 無線網(wǎng)絡設備對其負載進行監(jiān)測，若負載過大，則該無線網(wǎng)絡設備以一最小發(fā)射功率發(fā)送 一個探測響應消息給所述客戶端，若負載正常，則該無線網(wǎng)絡設備以正常發(fā)射功率發(fā)送所 述探測響應消息給所述客戶端；或者，所述無線網(wǎng)絡設備對其負載進行監(jiān)測，若負載過大， 則降低所述無線網(wǎng)絡設備的信標發(fā)射功率。
14.根據(jù)權利要求13所述的一種無線網(wǎng)絡設備，其特征在于所述無線網(wǎng)絡設備為無 線局域網(wǎng)中的接入點。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無線通信系統(tǒng)中的負載平衡方法，所述系統(tǒng)中包括一個骨干網(wǎng)，一個以上的接入點和一個以上的客戶端，所述接入點連接到所述骨干網(wǎng)，所述方法包括(1)客戶端向所述一個以上接入點發(fā)送一個探測請求消息；(2)對接入點的負載進行監(jiān)測，若接入點負載過大，則該接入點以一最小發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給客戶端，若接入點負載正常，則該接入點以正常發(fā)射功率發(fā)送一個探測響應消息給客戶端；(3)客戶端根據(jù)接收到的探測響應消息的信號強度優(yōu)先選擇負載正常的接入點進行接入。本發(fā)明方法給客戶端賦予了一個接入點的優(yōu)先級，負載過大的接入點的優(yōu)先級較低。
文檔編號H04W28/08GK102131235SQ201010004258
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2010年1月15日
發(fā)明者蘭普·馬蒂爾斯, 漢斯-喬基姆·福恩霍爾茨, 田繼峰, 馬蒂爾斯·庫恩 申請人:西門子公司