一種wlan系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及WLAN系統(tǒng)中的負載均衡以及干擾避免 技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線局域網(wǎng)WLAN(WirelessLAN)技術(shù)的飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)得到了廣泛 部署，無線STA(Station)也越來越多，無線信道的時變特性以及STA的靈活移動性，使得 WLAN網(wǎng)絡(luò)負載情況會不斷變化，那么，在大規(guī)模的無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，站點STA和接入點 AP(ACCesSPoint)之間如何進行有效關(guān)聯(lián)，對整個網(wǎng)絡(luò)的性能和資源利用率有很大影響。
[0003] 傳統(tǒng)的STA接入網(wǎng)絡(luò)的方法通常是STA選擇掃描到的接收信號強度指示 RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)最大的AP建立連接，然后基于相關(guān)協(xié)議接 入WLAN網(wǎng)絡(luò)，然而由于各個AP部署的位置不同，有的AP處于熱點位置，關(guān)聯(lián)的STA數(shù)目眾 多，出現(xiàn)負載過重的現(xiàn)象，導致帶寬資源堵塞、STA不能及時接入網(wǎng)絡(luò)；而有些位置偏遠的 AP則關(guān)聯(lián)著很少數(shù)目的STA，造成帶寬資源浪費，從整個網(wǎng)絡(luò)資源利用率以及用戶需求的 角度來看，這種情況顯然是要極力避免的。所以，如何實現(xiàn)WLAN系統(tǒng)中AP間的負載均衡， 是提高整個網(wǎng)絡(luò)資源利用率和保證QoS的關(guān)鍵。
[0004] 負載均衡技術(shù)就是用來平衡AP間的負載差異，提高無線網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，并且 增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。負載均衡就是讓掃描到多個AP的STA，在接入到無線網(wǎng)絡(luò)時不是盲目 地選擇RSSI最大的AP來關(guān)聯(lián)，而是通過一定的負載均衡策略來選擇合適的AP進行關(guān)聯(lián)， 從而減小AP間的負載差異，實現(xiàn)帶寬資源的充分利用，提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。
[0005] 另一方面，對于一個AP密度較高的無線局域網(wǎng)來說，多個鄰近的AP通常會使用同 一信道，由于AP的密集部署，各個AP的覆蓋范圍會相互重疊，這樣不僅會造成能量浪費，還 會導致AP間的相互干擾，影響整個系統(tǒng)的性能和通信質(zhì)量。在WLAN系統(tǒng)中，減小干擾的一 種方法是，可以通過調(diào)整各個AP的發(fā)射功率調(diào)整AP的覆蓋范圍，減小相鄰AP覆蓋范圍的 重疊區(qū)域，從而減小干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負 載均衡方法，可以解決在WLAN環(huán)境下，各AP間負載不均衡造成的資源利用率低，用戶需求 得不到滿足的問題，并進一步提供一種干擾避免方法，可以解決由于AP的密集部署導致各 AP的覆蓋范圍相互重疊造成的能量浪費和同頻干擾問題，有助于提高WLAN系統(tǒng)的資源利 用率，減小AP間的干擾，同時提高系統(tǒng)系能。
[0007] 技術(shù)方案：一種WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，包括如下步 驟：
[0008] (A1)站點STA向周圍的接入點AP廣播探測請求幀；
[0009] (A2)AP接收到STA發(fā)送的探測請求，向該STA發(fā)送探測響應(yīng)幀，反饋信息包括接收 信號強度指示RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)、AP當前已接入的負載、AP的當前發(fā)送功率、AP的天線增益以及AP的部署高度；
[0010] (A3)STA根據(jù)接收到的探測響應(yīng)的信號強度指示，以及AP的負載量、當前發(fā)送功 率、天線增益值以及部署高度，基于本地的單位面積負載均衡策略，確定需要關(guān)聯(lián)的目標 AP；
[0011] (A4)STA與目標AP執(zhí)行認證過程，認證成功后STA向目標AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請求幀；
[0012] (A5)目標AP接收到關(guān)聯(lián)請求后，向STA發(fā)送關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀；
[0013] (A6)如果目標AP拒絕STA的關(guān)聯(lián)請求，則STA根據(jù)步驟（A3)中的負載均衡策略， 在除該AP之外的AP中重新選擇需要關(guān)聯(lián)的目標AP，并執(zhí)行步驟（A4)?（A5);如果目標AP 接收STA的關(guān)聯(lián)請求，則進入步驟（A7);
[0014] (A7)STA成功接入WLAN，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過AP為STA提供服務(wù)。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟（A3)中的本地的單位面積負載均衡策略具體為：
[0016] STA選擇如下公式中值最大的AP作為目標AP，
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其特征在于，包括如下步 驟： (Al)站點STA向周圍的接入點AP廣播探測請求幀； (A2) AP接收到STA發(fā)送的探測請求，向該STA發(fā)送探測響應(yīng)幀，反饋信息包括接收信號 強度指示、AP當前已接入的負載、AP的當前發(fā)送功率、AP的天線增益以及AP的部署高度； (A3) STA根據(jù)接收到的探測響應(yīng)的信號強度指示，以及AP的負載量、當前發(fā)送功率、天 線增益值以及部署高度，基于本地的單位面積負載均衡策略，確定需要關(guān)聯(lián)的目標AP ; (A4) STA與目標AP執(zhí)行認證過程，認證成功后STA向目標AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請求幀； (A5)目標AP接收到關(guān)聯(lián)請求后，向STA發(fā)送關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀； (A6)如果目標AP拒絕STA的關(guān)聯(lián)請求，則STA根據(jù)步驟（A3)中的負載均衡策略，在除 該AP之外的AP中重新選擇需要關(guān)聯(lián)的目標AP，并執(zhí)行步驟（A4)?（A5);如果目標AP接 收STA的關(guān)聯(lián)請求，則進入步驟（A7); (A7) STA成功接入WLAN，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過AP為STA提供服務(wù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其特征 在于，所述步驟（A3)中的本地的單位面積負載均衡策略具體為： STA選擇如下公式中值最大的AP作為目標AP，
i = 1，2, ...，M 其中，RSSIi表示STA接收到的第i個AP發(fā)送的探測響應(yīng)的接收信號強度指示， TxPoweri表示第i個AP的當前發(fā)射功率；AntennaGain i表示第i個AP的天線增益，N彥 示接入第i個AP的總負載數(shù)目，M表示STA掃描到的AP數(shù)目，RSSImin表示STA接收信號強 度指示靈敏度，示傳輸路徑為1米時AP與STA之間的路徑損耗，η表示路徑損耗 指數(shù)，s表示和陰影衰落程度相關(guān)的偏差值，h表示第i個AP的部署高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其 特征在于，還包括AP基于STA的位置信息，動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率的步驟，該步驟中包括： (BI) STA將自己距離AP的距離信息以及接收信號強度指示靈敏度發(fā)送給與其關(guān)聯(lián)的 AP ； (B2) AP根據(jù)所關(guān)聯(lián)的各個STA反饋的位置信息，計算覆蓋與之關(guān)聯(lián)的所有STA需要的 最小發(fā)射功率； (B3) AP根據(jù)步驟（B2)中功率的計算值設(shè)置發(fā)射功率； (B4) AP將調(diào)整后的發(fā)射功率廣播給與之相關(guān)聯(lián)的STA，STA根據(jù)接收到的AP的功率調(diào) 整自己的發(fā)射功率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其特征 在于， 所述距離信息通過公式
H 十算得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其特征 在于， 所述最小發(fā)射功率通過公式
計算得到，其中Dmax為所有STA 與AP距離中的最大值，RSSImin最大距離值對應(yīng)的STA的接收信號強度指示靈敏度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，其特征 在于，還包括STA移動時去關(guān)聯(lián)的步驟，該步驟中包括： (Cl) STA檢測自己是否出現(xiàn)有效移動，當STA檢測到其接收信號強度指示RSSI值小于 該STA的接收信號強度指示靈敏度RSSImin時，則STA判斷出現(xiàn)有效移動； (C2)當STA出現(xiàn)有效移動時，STA主動向關(guān)聯(lián)的AP發(fā)送去關(guān)聯(lián)幀，斷開現(xiàn)有連接； (C3)AP根據(jù)步驟（B2)?（B4)重新進行功率調(diào)整。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種WLAN系統(tǒng)中基于位置意識的單位面積負載均衡方法，包括：站點STA向周圍的接入點AP發(fā)送Probe Request；接收到STA發(fā)送的Probe Request的AP將自身的發(fā)射功率、當前AP的負載信息等通過Probe Response反饋給STA；STA根據(jù)接收到的Probe Response攜帶的AP的信息以及接收Probe Response的接收信號強度指示RSSI使用本地的單位面積負載均衡策略決定需要關(guān)聯(lián)的目標AP。本發(fā)明還進一步公開了一種基于位置意識的干擾避免方法，AP根據(jù)所關(guān)聯(lián)的STA的位置信息，動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，以減輕相鄰AP之間的干擾。本發(fā)明考慮了AP單位面積的負載情況以及STA的接收信號強度指示RSSI實現(xiàn)負載均衡，同時基于STA的位置信息進行干擾避免，可以使整個網(wǎng)絡(luò)的資源得到充分利用，同時提升系統(tǒng)性能。
【IPC分類】H04W28-08, H04W52-24
【公開號】CN104540172
【申請?zhí)枴緾N201410835626
【發(fā)明人】黃永明, 余登高, 何世文, 王海明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月29日