專利名稱：無線局域網的負載均衡方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域中的無線局域網系統(tǒng)，尤其涉及無線局域網中負載均衡的實現(xiàn)方法。
背景技術：
WLAN(無線局域網)是指應用無線通信技術將計算機設備互聯(lián)起來，構成可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網絡體系。在WLAN網絡環(huán)境中，一個擴展服務組系統(tǒng)由一個或多個基本服務組，以及聯(lián)接這些基本服務組的分布系統(tǒng)構成，每個基本服務組包含一個無線接入點設備。擴展服務組通過ESSID(擴展服務組識別號)來區(qū)分，無線接入點通過BSSID(基本服務組識別號)來區(qū)分。終端通過掃描信道，獲取所處WLAN環(huán)境中擴展服務組和基本服務組信息，并選擇加入一個合適的基本服務組。WLAN中的負載均衡就是由多個接入點為多種移動終端提供接入服務的無線局域網系統(tǒng)，每一個接入點成員利用網絡信息進行終端管理，允許或拒絕移動終端接入，達到均勻承擔網絡負載，充分利用網絡現(xiàn)有資源，減少網絡阻塞目的的一種策略。
在現(xiàn)有技術中，主要有以下方法可以調節(jié)無線接入點的網絡負載1、吳湘寧在2004年4月27日申請的專利《無線接入點負載均衡方法》(專利申請?zhí)朇N200410017978)中采用以下方法實現(xiàn)負載均衡在終端接入無線接入點之前，比較同一無線局域網內相同服務區(qū)標識符(SSID)的無線局域網的當前接入用戶數(shù)或接入數(shù)據流量，無線終端接入到接入用戶數(shù)或接入流量最少的無線接入點，從而實現(xiàn)局域網無線接入點的負載均衡。
2、程琳香在2003年9月24日申請的專利《一種無線接入點的負載均衡方法》(專利申請?zhí)朇N03134660)中采用以下方法實現(xiàn)負載均衡通過無線接入點之間的相互通信，每個無線接入點可以根據當前網絡的負載分配情況決定是否允許新終端接入，如果負載高，則拒絕終端的接入，從而實現(xiàn)負載均衡。
3、CROMER DARYL CARVIS在2002年6月26日申請的專利《Accesspoint initiated forced roaming based upon bandwidth》(專利申請?zhí)朥S2004001467)中提到一種控制終端移動和漫游的負載均衡方法無線接入點監(jiān)控其管轄的所有終端的帶寬使用情況，如果發(fā)現(xiàn)負載異常，就選擇一個終端，強迫其漫游到其他的無線接入點上，由此實現(xiàn)負載均衡。
以上幾個方法雖然都能不同程度地解決接入點負載均衡的問題，但是其還是存在以下問題方法1和2都只考慮了新加入網絡的終端的接入情況。對正常接入的終端并沒有起到控制的作用，而在實際中無線網絡下終端的移動造成的負載差異將遠大于新站點接入的情況。
方法3雖然是針對基本服務組的負載均衡，調整對象是已經連接的終端，保持的是當前終端連接的無線接入點的負載水平，但是對于因負載均衡而被迫切換的終端而言，其最終結果是不可保證的，這將會導致以下性能下降。
1、易出現(xiàn)切換擁塞，網絡穩(wěn)定性差。由于每個基本服務組都盡量保持自己的負載水平的穩(wěn)定，一旦發(fā)現(xiàn)有負載輕的無線接入點存在，就強迫終端切換。在熱點環(huán)境下，很容易出現(xiàn)多個終端因為相同的原因擁擠向同一個無線接入點，終端競爭接入目標無線接入點的機會。在這個無線接入點上就容易出現(xiàn)切換擁塞，降低網絡的穩(wěn)定性。
2、切換成功率低，負載均衡方法的風險大，切換的延時大。無線接入點并不對終端的切換結果負責。由于多個終端在目標無線接入點處競爭接入的機會，相當于在切換的過程中引入了干擾，終端可能競爭不到切換的機會，導致切換失敗，終端必須重新尋找無線接入點進行連接。另一種情況是終端雖然競爭到了接入的機會，并接入了目標無線接入點，但此時無線接入點的負載情況已經發(fā)生了變化，已經不能向終端提供其要求的服務，切換過程實際上也是失敗的。對于終端而言，由于競爭的存在，從終端離開當前的無線接入點到接入到目標無線接入點完成的時間間隔延長，終端上的業(yè)務中斷的風險增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題就是克服現(xiàn)有負載均衡技術中終端在目標無線接入點擁擠和競爭的缺點，解決現(xiàn)有技術中存在的因負載均衡而產生的終端切換不受控制的問題。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下一種無線局域網的負載均衡方法，包括下列步驟第一步擴展服務組中的無線接入點之間交互各自的負載均衡信息；第二步當前無線接入點統(tǒng)計負載差距并將負載差距信息通知其管轄的所有終端；第三步終端根據負載差距信息決定是否切換，并將決定通知當前無線接入點；第四步當前無線接入點代理決定切換的終端，到目標無線接入點處進行切換申請；第五步目標無線接入點判斷當前自身剩余資源能否滿足申請切換終端的需求，如果能則安排該申請終端的切換時機，否則拒絕該終端的切換申請；第六步當前無線接入點將申請結果通知申請切換的終端；第七步獲得切換資格的終端在切換時機到達時或得到當前接入點的切換指示后進行切換。
本發(fā)明提出的負載均衡方法，通過無線接入點之間的協(xié)調發(fā)現(xiàn)負載最輕的無線接入點，當前無線接入點作為終端的代理實現(xiàn)全局的切換排隊，統(tǒng)一調度和控制終端在目標無線接入點處的切換。該方法有以下的優(yōu)點1、由于在目標接入點處的所有的切換請求和切換行為都已經被預先定義順序，切換的發(fā)生是目標無線接入點根據排隊順序進行，避免了終端在目標接入點處的競爭，將排隊的競爭轉移到無線接入點之間，通過有線系統(tǒng)進行。目標無線接入點的負載變化也會呈現(xiàn)平穩(wěn)有序的變化，避免切換在目標無線接入點上的擁塞。
2、對于終端來講，切換之前雖然經歷了排隊申請，切換的時間跨度延長，但主要是切換準備的時間延長，由于沒有切換競爭，真正切換時間會縮短。終端提前可以知道切換的結果和切換的順序，降低切換帶來的風險，切換的成功率提高。
3、切換的準備期是由終端的當前無線接入點實現(xiàn)的，終端并不直接參與競爭。在此準備期間，終端并沒有發(fā)生實質性的變化，終端上的業(yè)務也不受影響。在目標無線接入點處理切換隊列的過程中，由于有一個目標接入點向當前接入點的叫號的過程，與切換有關的認證，同步等工作都可以提前完成，終端只需重連接到目標無線接入點，這就能夠有效降低原切換方法造成的時延。


圖1是無線局域網擴展服務組的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的一個具體實施例的詳細流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
本發(fā)明所述的無線局域網環(huán)境至少包括兩個無線接入點和兩個終端。兩個無線接入點組成一個擴展服務組，為兩個終端提供接入服務。圖1是無線局域網擴展服務組的結構示意圖，如圖1所示，一共有兩個無線接入點無線接入點1和無線接入點2。每個接入點和其管理的終端組成基本服務組，兩個個基本服務組協(xié)同工作組成一個擴展服務組。圖中基本服務組的橢圓虛線表示無線接入點的覆蓋范圍。兩個基本服務組的覆蓋范圍有一定的重疊。終端1，終端2是在擴展服務組中移動的終端，上層應用業(yè)務在終端上運行。處于重疊區(qū)域內的終端，會同時掃描到多個無線接入點的信號。
結合圖2，負載重的無線接入點為當前無線接入點，負載輕的無線接入點即為目標無線接入點。本發(fā)明的詳細實施步驟如下1、擴展服務組之內的無線接入點通過設備間私有協(xié)議或分布式系統(tǒng)，交互各自的負載均衡信息。這里的負載均衡信息至少包括無線接入點連接的終端個數(shù)和無線接入點的流量。
2、發(fā)現(xiàn)擴展服務組中負載輕的無線接入點之后，當前無線接入點計算負載差距。這里的負載差距是指當前無線接入點與某個負載較輕的無線接入點之間的負載差距，至少包括以下信息目標無線接入點的基本服務組標識(BSSID)，目標無線接入點可以接納的終端數(shù)量，目標無線接入點可以提供的帶寬容量。
3、當前無線接入點向其管轄的所有終端廣播負載差距信息，同時向終端發(fā)送的還有目標無線接入點的基本服務組標識BSSID。
4、終端接收到負載差距信息后，進行相關的判斷。一方面是進行背景掃描，獲取目標無線接入點的信號強度。另一方面，根據目標無線接入點的可接納用戶數(shù)量和帶寬情況，決定是否參加切換排隊。如果終端不參加排隊，則繼續(xù)維持當前的連接。如果決定參加排隊，則向當前無線接入點發(fā)送排隊申請，請求當前無線接入點代理終端進行排隊。
5、當前無線接入點接收到排隊請求后，通過設備間私有協(xié)議或分布式系統(tǒng)，向目標無線接入點申請排隊。多個無線接入點之間采用競爭方式申請，排隊申請信息中包括終端的MAC地址信息，當前無線接入點的BSSID信息，終端的帶寬要求，終端的QoS要求。
6、目標無線接入點在接收到排隊申請后，根據排隊申請中的內容，判斷當前自身剩余的資源能否滿足申請切換終端的需求，如果能夠滿足，則接受排隊申請，將申請終端的MAC地址，終端所在的BSSID，終端的帶寬要求等信息保存到本地的排隊隊列中，同時產生一個排隊序號，將該序號返回給當前無線接入點。這個序號可以是排隊的順序序號，也可以是排列好的切換開始的時間。如果不能滿足終端的要求，則向當前無線接入點發(fā)送排隊失敗消息。目標無線接入點返回的排隊結果信息中包括排隊結果，如果正確為排隊序號，如果錯誤，則序號為-1；終端的MAC地址；當前無線接入點的BSSID。
7、當前無線接入點接收到排隊結果后，將該結果發(fā)送給相應的終端。如果排隊成功，則通知終端排隊序號，如果排隊失敗，則通知終端排隊申請失敗。
8、終端接收到當前無線接入點轉發(fā)的排隊結果后，進行判斷。如果排隊失敗，則維持當前的連接。如果排隊成功，則等待自己的切換時機。
9、目標無線接入點發(fā)現(xiàn)切換排隊隊列中不為空，就開始順序處理隊列中的排隊申請。處理順序是按照排隊序號的先后順序。處理的動作就是判斷排隊者所屬的無線接入點的BSSID信息，然后向該無線接入點發(fā)送切換開始通知，當前無線接入點在收到該通知后轉發(fā)給終端。獲得切換資格的終端在正式切換前可以放棄切換資格，目標無線接入點不對放棄資格的無線終端作進一步處理。目標無線接入點在通知終端切換的同時，啟動定時裝置，如果在定時的時間段之內，終端沒有發(fā)出重連接請求，則切換失敗。
10、終端接收到切換開始的通知后，切斷與當前無線接入點的連接，切換至目標無線接入點的信道上，向目標無線接入點發(fā)送重連接請求。目標無線接入點處理重連接請求，完成切換過程。切換完成后目標無線接入點將該終端的信息從排隊隊列中刪除。更新排隊隊列的信息。
11、目標無線接入點判斷排隊隊列的情況。如果排隊隊列非空，則轉至第9步，繼續(xù)處理排隊隊列。如果排隊隊列空，則本次負載均衡調整結束。
本方法兼容終端放棄已經申請到的排隊序號，終端可以通過當前無線接入點向目標接入點發(fā)送放棄請求，目標無線接入點在接收到放棄請求后，將終端的信息從排隊隊列中刪除。目標無線接入點依然按照排隊隊列中的順序處理切換。
權利要求
1.一種無線局域網的負載均衡方法，其特征在于包括下列步驟第一步擴展服務組中的無線接入點之間交互各自的負載均衡信息；第二步當前無線接入點統(tǒng)計負載差距并將負載差距信息通知其管轄的所有終端；第三步終端根據負載差距信息決定是否切換，并將決定通知當前無線接入點；第四步當前無線接入點代理決定切換的終端，到目標無線接入點處進行切換申請；第五步目標無線接入點判斷當前自身剩余資源能否滿足申請切換終端的需求，如果能則安排該申請終端的切換時機，否則拒絕該終端的切換申請；第六步當前無線接入點將申請結果通知申請切換的終端；第七步獲得切換資格的終端在切換時機到達時或得到當前接入點的切換指示后進行切換。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述負載均衡信息至少包括無線接入點連接的終端個數(shù)和無線接入點的流量。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述擴展服務組之內的無線接入點通過設備間私有協(xié)議或分布式系統(tǒng)交互各自的負載信息。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述負載差距信息是指當前無線接入點與某個負載較輕的無線接入點之間的負載差距，包括目標無線接入點的基本服務組標識、目標無線接入點可以接納的終端數(shù)量以及目標無線接入點可以提供的帶寬容量。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于第三步中，終端在進行目標無線接入點的掃描，獲取終端與目標無線接入點之間的連接質量后，根據負載差距和終端自身的帶寬要求決定是否進行切換。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于第五步中，目標無線接入點在確認自身資源能夠滿足申請切換終端的需求后，保存該終端的地址信息和該終端所屬的基本服務組標識，以及安排給該終端的切換時機。
7.根據權利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于所述第四步中，多個無線接入點申請切換排隊采用競爭的方式申請。
8.根據權利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于所述第五步中的切換時機可以是給終端安排的切換順序序號，也可以是代表切換順序的切換開始時間。
9.根據權利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于所述第七步具體包括下列步驟(1)目標無線接入點順序處理排隊隊列，通過當前無線接入點通知終端切換開始；(2)切換終端與目標無線接入點建立連接；(3)終端完成切換；(4)更新排隊隊列；(5)目標無線接入點重復執(zhí)行步驟(1)-(4)直至所有終端完成切換。
10.根據權利要求1或2或3或4或6或7所述的方法，其特征在于獲得切換資格的終端在正式切換前可以放棄切換資格，目標無線接入點不對放棄資格的無線終端作進一步處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線局域網的負載均衡方法，通過無線接入點之間的協(xié)調發(fā)現(xiàn)負載最輕的無線接入點，當前無線接入點作為終端的代理實現(xiàn)全局的切換排隊，統(tǒng)一調度和控制終端在目標無線接入點處的切換。該方法有以下優(yōu)點1.由于在目標接入點處的所有的切換請求和切換行為都已經被預先定義順序，目標無線接入點的負載變化也會呈現(xiàn)平穩(wěn)有序的變化，避免切換在目標無線接入點上的擁塞。2.對于終端來講，由于沒有切換競爭，真正切換時間會縮短，降低了切換帶來的風險，切換的成功率提高。3.切換的準備期是由終端的當前無線接入點實現(xiàn)的，終端上的業(yè)務也不受影響，有效降低原切換方法造成的時延。
文檔編號H04L12/24GK1913468SQ20051009008
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月12日 優(yōu)先權日2005年8月12日
發(fā)明者王彬, 李峰, 李 杰, 邰春玲 申請人:中興通訊股份有限公司