CN101938785B

CN101938785B - 利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法

Info

Publication number: CN101938785B
Application number: CN201010281858.1A
Authority: CN
Inventors: 李小国; 欧阳棣; 李新志
Original assignee: Taicang T&W Electronics Co Ltd
Current assignee: Taicang T&W Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: CN101938785A

Abstract

本发明公开了一种利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法，所述无线局域网内无线终端向无线接入点AP发送Probe Request报文时，无线接入控制器接受无线接入点AP主动报告的无线终端的信息；其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)当无线终端开始关联时，无线接入控制器AC根据当时搜集的信息针对当前无线终端进行负载均衡处理；或者(2)每间隔一段时间无线接入控制器AC查看所有在线的无线终端所关联的无线接入点AP的负载情况，并据此进行负载均衡处理。该方法能够很好地应对无线网络拓扑突然变化的情况，实际负载均衡效果很好。

Description

利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法

技术领域

本发明属于嵌入式无线通信领域，具体涉及到一种利用无线接入控制器和无线接入点互相配合工作，从而来实现无线局域网负载均衡的方法，特别是一种实时采集无线控制器的周围的无线环境数据，并据此进行决策的负载均衡的方法。

背景技术

最近几年内，无线接入点的数量增长十分迅猛，无线网络的方便与高效使其得到了迅速地普及。目前，很多公共场所都部署了无线接入点。由于无线接入点信号覆盖范围有限，为了让每一个角落都能够收到无线信号，人们需要部署很多无线接入点。这样就会出现一个问题：由于需要对无线网络中的每一个接入点逐个进行配置，当无线网络规模较大时，网络管理员工作量巨大，导致工作容易出错。

当采用无线接入控制器(AC)和无线接入点(AP)互相配合进行组网时，网络管理员通过无线控制器会很轻松地对无线网络中每个在无线接入控制器上注册的无线接入点进行控制。当网络正常运行以后，无线接入控制器对所管理的无线接入点以及无线接入点所接入的用户进行实时监控，并能将这些信息实时上报给网管。

传统的无线用户一般会根据无线接入点的信号强度，来选择无线网络中的接入点，这样会导致大量的无线用户都连向信号最强的接入点，使得此接入点负载过重，每个用户分得的网络带宽急剧地降低。无线负载均衡方法可以实时地分析无线用户的位置和每个接入点的当前负载，从而让用户连向负载最轻的接入点。

负载均衡功能一般包括以下几个任务：收集负载的信息、根据收集的信息按照一定的算法进行决策、对分配给各节点的任务重新进行调度。常规的负载均衡功能应用到无线局域网中会面临很多的困难。由于无线局域网中有很多随机突发的事件，因此在某一时刻收集的负载信息在未来的时间内，很有可能已经失效。另外，无线负载均衡决策确定了负载均衡的目标之后，需要通过切换目标终端将负载转移。终端进行一次切换的时间在100ms左右，在切换的时间之内，无线网络可能又发生了变化。这些情况都会对负载均衡的决策的效果会产生很大的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法，解决了现有技术中无线局域网难以负载均衡等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种利用无线按入控制器进行无线局域网负载均衡的方法，所述无线局域网内无线终端向无线接入点AP发送Probe Request报文时，无线接入控制器接收无线接入点AP主动报告的无线终端的信息；其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)当无线终端开始关联时，无线接入控制器AC根据当时搜集的信息针对当前无线终端进行负载均衡处理；或者

(2)每间隔一段时间无线接入控制器AC查看所有在线的无线终端所关联的无线接入点AP的负载情况，并据此进行负载均衡处理。

优选的，所述无线接入控制AC设置缓存存储在线无线终端及其周围的无线接入点AP的信息，所述步骤(1)中的负载均衡处理步骤包括当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报终端关联信息的报文时，在无线接入控制器AC缓存中查找有无此无线接入点AP和无线终端的信息，根据无线接入控制器AC缓存中信息的性质按照以下步骤处理：

11)如果AC缓存中没有此无线接入点AP和终端的信息，在无线接入控制器AC缓存中添加此信息，同时把此终端踢走；

12)如果AC缓存中有此无线接入点AP和终端的信息，则判断此AP是否是终端周围AP中负载最轻的AP；如果不是终端周围AP中负载最轻的AP，将此终端踢走；如果是终端周围AP中负载最轻的AP，让其进行关联。

优选的，所述无线接入点AP内设置缓存存储周围无线终端的信息，当无线接入点AP接收到无线终端的Probe Request报文时，按以下步骤进行处理：

A1、无线接入点AP查找缓存中老化的无线终端信息项，将其删除，并将此事件以消息的形式上报给无线接入控制器AC；

A2、无线接入点AP在缓存中查找有无当前无线终端的信息；如果没有，添加此终端的信息到AP缓存中，并将此事件以消息的形式上报给AC；如果有，只更新终端信息的时间戳。

优选的，当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报周围新的终端信息的消息时，按以下步骤进行处理：

B1、在无线接入控制器AC缓存中查找有无此终端的信息；如果没有，创建此终端项；

B2、如果AC缓存中有此终端的信息，查找此终端周围AP的信息中是否包含上报消息的AP的信息；如果没有，添加此AP信息。

优选的，所述无线接入控制器AC还对周围终端老化情况进行处理，当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报周围终端老化信息的消息时，按以下步骤进行处理：

C1、在AC缓存中查找有无此老化无线终端和AP的信息，如果都有，删掉此终端信息中关于AP的信息；

C2、在AC缓存中查找此终端信息中有无其它AP的信息，如果没有，删掉此终端的信息。

优选的，所述无线接入控制器AC还监控无线接入点AP的下线情况，当AC收到关于AP下线的消息时，按以下步骤进行处理：

E1、在AC缓存中查找所有包含此AP信息的终端；

E2、在相应的终端信息中，删除此AP的信息。

优选的，所述步骤(2)中的负载均衡处理步骤包括间隔一段时间后无线接入控制器AC主动检查所有在线的终端所关联的AP是否是其周围AP中负载最轻的AP，如果不是，将所有在线的终端踢走，让其重新选择关联。

本方法的基本原理在于利用AC能够掌握所有在线AP和终端的运行情况这一功能，在AC和AP上各启用一块缓存，用于存储其周围的无线通信设备的情况，并根据这些存储的信息进行负载均衡决策。即当AP接收到无线终端发送过来的Probe Request报文时主动把此终端的信息报告给AC，当无线终端开始关联时，AC利用搜集到的信息进行负载均衡决策。

本发明技术方案中进行整个无线局域网负载均衡的决策过程分为两个部分：(1)快速决策：当终端开始关联时，AC根据当时搜集的信息针对此终端做负载均衡决策；(2)慢速决策：每隔一段时间，查看所有在线的终端所关联的AP的负载情况，并据此做负载均衡决策。

其中，快速决策需要AC和AP协同完成。

在AP端，AP利用终端的Probe Request报文来把周围终端的信息上报给AC，同时为了避免重复对同一终端的Probe Request报文进行响应，AP启用了一块缓存来存储这些终端的信息，并对这些信息进行维护。

每次AP收到一个终端的Probe Request报文时，其处理步骤如下所述：

A1、查找AP缓存中老化的无线终端信息项，将其删除，并将此事件以消息的形式上报给AC。

A2、在AP缓存中查找有无此终端的信息。如果没有，添加此终端的信息到AP缓存中，并将此事件以消息的形式上报给AC；如果有，只更新终端信息的时间戳。

在AC端，AC启用了一块缓存来存储在线终端及其周围的AP的信息。

当AC收到AP上报周围新的终端信息的消息时，其处理步骤如下所述：

B1、在AC缓存中查找有无此终端的信息。如果没有，创建此终端项。

B2、如果AC缓存中有此终端的信息，查找此终端周围AP的信息中是否包含上报消息的AP的信息。如果没有，添加此AP信息。

当AC收到AP上报周围终端老化信息的消息时，其处理步骤如下所述：

C1、在AC缓存中查找有无此终端和AP的信息，如果都有，删掉此终端信息中关于AP的信息。

当AC收到AP上报终端关联信息的报文时，其处理步骤如下所述：

D1、在AC缓存中查找有无此AP和终端的信息，如果没有，添加此信息，同时把此终端踢走。这样处理的目的：给AC一段时间搜集信息，以便做出合理的决策。

D2、AC缓存中如果有此AP和终端的信息，查找此AP是否是终端周围AP中负载最轻的AP。如果不是，将此终端踢走。如果是，让其进行关联。

当AC收到关于AP下线的消息时，其处理步骤如下所述：

E1、在AC缓存中查找所有包含此AP信息的终端。

E2、在相应的终端信息中，删除此AP的信息。

而慢速决策的目标是为了弥补快速决策的不足之处。因为快速决策是根据终端刚上线时其所处的环境来进行的，随时间的推移环境在不断地变化，新的AP或者终端可能上线，老的AP或者终端可能下线，前期正确的决策在后期可能是错误的，所以需要定期检查AC所控制的AP之间是否存在负载不均衡的情况。其处理步骤是：检查所有在线的终端所关联的AP是否是其周围AP中负载最轻的AP，如果不是，将此终端踢走，让其重新选择关联。

本发明技术方按中AC和AP一起协同完成负载均衡功能。而AP、AC上负载信息的搜集是根据终端的Probe Request报文来进行的；同时在AP上启用一块缓存来存储其周围的终端信息；在AC上启用一块缓存来存储所有在线的终端的信息，此终端的信息包括其周围有哪些AP。

本发明解决了无线局域网中负载不均衡的问题，通过利用无线控制器和无线接入点互相配合工作，实时采集无线控制器的周围的无线环境数据，并据此进行决策的负载均衡的方法，在实际运用中能够取得很好的负载均衡效果。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明技术方案中利用终端的Probe Request报文搜集的信息，对负载均衡决策更加实时、更加有意义；利用快速决策和慢速决策配合使用，能够很好地应对无线网络拓扑突然变化的情况，实际负载均衡效果更好。

综上所述，该方法实现无线局域网中负载均衡，通过利用无线控制器和无线接入点互相配合工作，根据终端的Probe Request报文实时采集无线控制器的周围的无线环境数据，并据此进行负载均衡的决策。该方法进行搜集的信息对负载均衡决策更加实时、更加有意义；利用快速决策和慢速决策配合使用，能够很好地应对无线网络拓扑突然变化的情况，实际负载均衡效果很好。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明实施例利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法流程图；

图2是本发明的方法中AP收到终端Probe Request报文的处理流程图；

图3是本发明的方法中AC收到AP上报周围新的终端信息的报文的处理流程图；

图4是本发明的方法中AC收到AP上报周围终端老化信息的报文时的处理流程图；

图5是本发明的方法中AC收到AP上报终端关联信息的报文时的处理流程图；

图6是本发明的方法中AC慢速决策部分的处理流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例

如图1所示，为本实施例采用的无线接入控制器进行无线局域网负载均衡方法流程图。无线局域网包括数个无线接入点、数个无线接入控制器和数个无线终端；负载均衡过程包括两个部分：快速决策和慢速决策。快速决策是根据终端刚上线时的环境来决策的。慢速决策是每隔一段时间，检查所有的终端的连接情况，从而进行决策的。大体包括两个步骤：

具体负载均衡处理按照如下步骤处理：

1、AP监听周围终端的probe request报文，并将周围终端上线或者下线的消息上报给AC；无线局域网内无线终端向无线接入点AP发送Probe Request报文，无线接入控制器接收无线接入点AP主动报告的无线终端的信息；

2、AC启用一块缓存，根据AP上报的消息，存贮所有在线终端及其周围的AP的信息；

3、终端上线，认证，关联周围的AP，被关联的AP向AC上报此事件；

4、AC根据上报的关联消息，判断终端所关联的AP是否是其周围负载最轻的AP；

5、当终端所关联的AP是否是其周围负载最轻的AP是周围负载最轻的AP时，AC通知AP允许此终端接入；否则AC通知AP拒绝此终端接入；

负载均衡处理时，还有其他一些情况如AP收到一个终端的ProbeRequest报文时的处理、AC收到AP上报周围新的终端信息的消息时、老化的无线终端的处理、AP下线时的处理等等。这些快速决策需要AC和AP协同完成。

每次AP收到一个终端的Probe Request报文时，其处理步骤如图2所示：

当AC收到AP上报周围新的终端信息的消息时，其处理步骤如图3所示：

当AC收到AP上报周围终端老化信息的消息时，其处理步骤如图4所示：

当AC收到AP上报终端关联信息的报文时，其处理步骤如图5所示：

当AC收到关于AP下线的消息时，其处理步骤如下所述：

E1、在AC缓存中查找所有包含此AP信息的终端。

E2、在相应的终端信息中，删除此AP的信息。

慢速决策的目标是为了弥补快速决策的不足之处。因为快速决策是根据终端刚上线时其所处的环境来进行的，随时间的推移环境在不断地变化，新的AP或者终端可能上线，老的AP或者终端可能下线，前期正确的决策在后期可能是错误的，所以需要定期检查AC所控制的AP之间是否存在负载不均衡的情况。其处理步骤如图6所示：

F1、检查所有在线的终端所关联的AP是否是其周围AP中负载最轻的AP，如果不是，将此终端踢走，让其重新选择关联。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用无线接入控制器进行无线局域网负载均衡的方法，所述无线局域网内无线终端向无线接入点AP发送Probe Request报文时，无线接入控制器接收无线接入点AP主动报告的无线终端的信息；其特征在于所述方法包括以下步骤：

(2)每间隔一段时间无线接入控制器AC查看所有在线的无线终端所关联的无线接入点AP的负载情况，并据此进行负载均衡处理；所述负载均衡处理步骤包括间隔一段时间后无线接入控制器AC主动检查所有在线的终端所关联的AP是否是其周围AP中负载最轻的AP，如果不是，将所有在线的终端踢走，让其重新选择关联；

其中所述无线接入控制AC设置缓存存储在线无线终端及其周围的无线接入点AP的信息，所述步骤(1)中的负载均衡处理步骤包括当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报终端关联信息的报文时，在无线接入控制器AC缓存中查找有无此无线接入点AP和无线终端的信息，根据无线接入控制器AC缓存中信息的性质按照以下步骤处理：

12)如果AC缓存中有此无线接入点AP和终端的信息，则判断此AP是否是终端周围AP中负载最轻的AP；如果不是终端周围AP中负载最轻的AP，将此终端踢走；如果是终端周围AP中负载最轻的AP，让其进行关联；所述无线接入点AP内设置缓存存储周围无线终端的信息，当无线接入点AP接收到无线终端的Probe Request报文时，按以下步骤进行处理：

A2、无线接入点AP在缓存中查找有无当前无线终端的信息；如果没有，添加此终端的信息到AP缓存中，并将此事件以消息的形式上报给AC；如果有，只更新终端信息的时间戳；

所述无线接入控制器AC还对周围终端老化情况进行处理，当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报周围终端老化信息的消息时，按以下步骤进行处理：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当无线接入控制器AC收到无线接入点AP上报周围新的终端信息的消息时，按以下步骤进行处理：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无线接入控制器AC还监控无线接入点AP的下线情况，当AC收到关于AP下线的消息时，按以下步骤进行处理：

E1、在AC缓存中查找所有包含此AP信息的终端；

E2、在相应的终端信息中，删除此AP的信息。