CN102006627B - Wlan切换方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出WLAN切换方法和系统,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量;获取AP的负荷;取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。本发明避免了上下行链路质量不对称给终端切换带来的不良影响,并能使终端始终切入负荷最轻的AP,以提高终端服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及WLAN应用技术领域,尤其涉及WLAN切换方法和系统。
背景技术
随着WLAN网络的发展,对WLAN广域覆盖的需求日益增加,也对终端无缝切换的技术提出进一步要求。但目前的终端在切换时,最多会考虑邻居AP(Access Point,接入点)的下行SNR(Signal to noiseratio,信噪比)、下行RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)、BER、PER因素,并比较当前服务AP的下行SNR、下行RSSI因素,从而在邻居列表中选择最优AP作为切换目标。
终端扫描到邻居AP的下行SNR及下行RSSI很好的时候,终端的上行质量未必很好,即上下行不对称,但普通终端仍是根据最优下行质量选择该邻居AP,造成切换之后,未必提高了终端服务质量。另外,终端认为的最优AP,其本身负荷或其所在频点的空口负荷可能很重,而当前服务AP,其负荷可能较轻,故在切换之后,会造成AP间负荷不均衡,也不能提高终端服务质量。
发明内容
本发明的目的是提出WLAN切换方法和系统,避免了上下行链路质量不对称给终端切换带来的不良影响,并能使终端始终切入负荷最轻的AP,以提高终端服务质量。
根据本发明一方面,提出WLAN切换方法,包括以下步骤:获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量,所述AP包括当前服务AP和邻居AP;获取AP的负荷;取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP之间的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。
优选地,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换的操作,还可以包括以下步骤:当最轻负荷的AP为当前服务AP时,则不切换,否则终端进行切换;当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。
优选地,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量的操作,可以包括以下步骤:终端向AP发送Probe请求,AP返回Probe响应帧,响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在Probe响应帧中还增加私有信元,所述私有信元携带终端到AP的上行链路质量。
优选地,获取AP的负荷的操作,可以包括以下步骤:终端向AP发送Probe请求,AP返回Probe响应帧,在Probe响应帧中增加标准信元,所述标准信元携带AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况。
优选地,对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换的操作,可以包括以下步骤:计算负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a,b分别为权重,a≥0,b≥0,将取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP。
根据本发明一方面,提出WLAN切换系统,包括:接入点AP,向终端返回终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP当前的负荷;终端,从接入点AP获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷;取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。
优选地,终端所接入的当前AP为负荷最轻时,不切换,否则终端进行切换,当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。
优选地,终端向AP发送Probe请求,AP返回Probe响应帧,响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在Probe响应帧中增加私有信元,所述私有信元携带终端到AP的上行链路质量;在Probe响应帧中增加标准信元,所述标准信元携带AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况。
优选地,终端计算负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a,b分别为权重,a≥0,b≥0,将取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP。
根据本发明一方面,提出用于WLAN切换的终端,包括:接入模块,从接入点AP获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷;选取模块,取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;切换模块,对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。本发明能使终端参考上行链路质量和AP负荷,选择理想中的最优AP作为切换目标,避免了上下行链路质量不对称给终端切换带来的不良影响,并能使终端始终切入负荷最轻的AP,以提高终端服务质量。
本发明根据当前服务AP及邻居AP的上下行链路质量及负荷,能够使终端选择最优AP作为切换目标。若最轻负荷的AP就是当前服务AP,则仍驻留在当前服务AP,否则终端切换至目标AP。本发明可以避免上下行不对称给终端切换带来的不良影响,并能均衡AP间负荷,同时提高了终端服务质量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明终端切换过程示意图。
图2为本发明终端主动扫描方法示意图。
图3为本发明Probe Response帧格式示意图。
图4为本发明WLAN切换系统结构图。
图5为本发明WLAN切换系统中终端的结构图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图1为本发明的WLAN切换方法,包括以下步骤:
在步骤101,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量,包括当前服务AP和邻居AP。
为获取上行链路质量,需在标准Probe Response帧中增加私有信元:Up Link Quality信元,表示上行链路质量,通过协议定义的Element Id为221字段进行非标扩展,即基于标准扩展(为与现网兼容),但不与现有技术相同。包含两个信息:SNR,信噪比;RSSI,接收信号强度指示。下行链路质量已包含在标准Probe Response帧中。可简单取上行SNR值表示终端上行链路质量,单位为dB,可简单取下行SNR值表示终端下行链路质量,单位为dB。分别用R(up)和R(down)表示。
在步骤102,获取AP的负荷。
为获取AP的负荷,需在标准Probe Response帧中增加标准信元:BSS Load信元,表示AP负荷,包含以下信息:Station Count,AP当前接入用户数目;Channel Utilization,所在频点的信道利用情况;Available Admission Capacity,AP的接纳能力。
上述获取上行链路质量和获取AP的负荷的操作不分先后。为实现上述操作,需要同时修改AP网元与终端网元,两者的实施例描述如下:
AP网元:为当前服务AP及邻居AP网元,当接收到终端的ProbeRequest时,响应Probe Response帧,其中携带终端上行链路质量私有信元以及BSS Load标准信元,如图2及图3所示。
终端网元:通过主动扫描,即终端发送Probe Requst,AP响应Probe Response。在获取到AP的Probe Response帧本身携带的AP到终端的下行链路质量的同时,可从Probe Response帧中提取到终端到AP的上行链路质量以及AP负荷信息。
在步骤103,当终端扫描结束,获取到切换因素时,指获取上下行链路质量及AP负荷,即可执行切换过程。为兼顾上下行链路质量,更好地体现终端与每个AP之间的链路质量,故取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R)。其中,每对是指终端与一个AP构成一对。
在步骤104,在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为可配的负荷均衡切换门限值,单位为dB。
在步骤105,对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标,若最轻负荷的AP就是当前服务AP,则不切换,否则终端切换至目标AP,若切换失败,则取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程,直至切换成功或不存在候选AP为止。
其中,对AP集的AP根据负荷大小按序排列的操作中,包括计算负荷L的步骤,将取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP,进行切换。具体地,计算负荷L的步骤如下:
L=a×L(user)+b×L(channel);
其中,L(user)即Station Count,AP当前接入用户数目;L(channel)即Channel Utilization,所在频点的信道利用情况,取值范围为[0,255],则信道利用率p=L(channel)/255;a,b分别为权重,a≥0,b≥0,缺省值:a=16,b=1。当a=0时,即退化为基于空口信道利用率的负荷判断准则;当b=0时,即退化为基于用户数的负荷判断准则。故根据本发明方法,终端总能选择负荷较轻的AP,以提高终端服务质量,并均衡AP间负荷。
本发明根据当前服务AP及邻居AP的上下行链路质量及负荷,能够使终端选择最优AP作为切换目标,或仍驻留在当前服务AP,这样就避免了上下行不对称给终端切换带来的不良影响,并能均衡AP间负荷,同时提高了终端服务质量。
图4为本发明WLAN切换系统结构图,该切换系统包括接入点AP以及终端。其中:
接入点AP,向终端返回终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷。
终端,从接入点AP获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷;取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。终端所接入的当前AP为负荷最轻时,不切换,否则终端进行切换,当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。
下面对终端获取上行链路质量、下行链路质量以及获取AP的负荷的操作进行说明。
当终端通过Probe Request主动扫描AP时,即向当前服务AP以及邻居AP发送Probe请求,要求AP响应的Probe Response帧中携带刚接收到的Probe Request帧等信号质量,即终端到AP的上行链路质量,AP返回Probe响应帧,响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在Probe响应帧中还增加私有信元,所述私有信元携带终端到该接入点AP的上行链路质量,从而终端即可从Probe Response中得知此次扫描到终端到AP的上行链路质量及AP到终端的下行链路质量。
终端要求AP在Probe Response帧中携带ieee802.11e协议中定义的BSS Load信元,终端向AP发送Probe请求,该AP返回Probe响应帧,在Probe响应帧中增加标准信元,所述标准信元携带AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况。从而终端即可得知此次扫描的AP的负荷。
下面将终端对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换的操作进行说明。
终端计算负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a,b分别为权重,a≥0,b≥0,将取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP。
下面结合图5对WLAN切换的终端的结构进行说明,终端包括接入模块、选取模块以及切换模块,其中:
接入模块,从接入点AP获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷。
选取模块,取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB。
切换模块,对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。在进行切换时,当所接入的当前AP为负荷最轻时,不切换,否则切换模块进行切换,当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。因此,本发明可以实现在上下行链路质量都大于等于门限值T的AP集中,选择AP负荷最轻的AP作为切换目标。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.WLAN切换方法,包括以下步骤:
终端向AP发送Probe请求,AP返回Probe响应帧,所述Probe响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在所述Probe响应帧中增加私有信元,所述私有信元携带终端到AP的上行链路质量,根据所述Probe响应帧,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量,所述AP包括当前服务AP和邻居AP;
所述Probe响应帧中还增加标准信元,所述标准信元携带AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况,根据所述Probe响应帧,还获取AP的负荷;
取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP之间的链路质量,表示为MIN(R);
在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;
计算所述AP集中每一个AP的负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a、b分别为权重,a≥0,b≥0,以取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。
2.根据权利要求1所述WLAN切换方法,其中,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换的操作,还包括以下步骤:
当最轻负荷的AP为当前服务AP时,则不切换,否则终端进行切换;当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。
3.WLAN切换系统,包括:
接入点AP,响应于接收到终端发送的Probe请求,向终端返回Probe响应帧,所述Probe响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在所述Probe响应帧中增加私有信元,所述私有信元携带终端到AP的上行链路质量,以及在所述Probe响应帧中还增加标准信元,所述标准信元携带所述接入点AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况;
终端,向接入点AP发送Probe请求,根据所述接入点AP返回的Probe响应帧,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量,以及根据所述Probe响应帧中包含的AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况,获取所述接入点AP的当前负荷;取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;计算所述AP集中每一个AP的负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a、b分别为权重,a≥0,b≥0,以取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。
4.根据权利要求3所述WLAN切换系统,其中,终端所接入的当前AP为负荷最轻时,不切换,否则终端进行切换,当切换失败时,取负荷次之的AP作为切换目标,再次执行切换过程。
5.用于WLAN切换的终端,包括:
接入模块,从接入点AP获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量以及该接入点AP的当前负荷;
选取模块,取每对上下行链路质量的最小值用以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;
切换模块,对AP集的AP根据负荷大小按序排列,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换;
所述终端,向接入点AP发送Probe请求,根据所述接入点AP返回的Probe响应帧,获取终端到AP的上行链路质量、AP到终端的下行链路质量,其中所述Probe响应帧本身携带AP到终端的下行链路质量,在所述Probe响应帧中增加私有信元,所述私有信元携带终端到AP的上行链路质量,以及根据所述Probe响应帧中包含的AP当前接入用户数目以及所在频点的信道利用情况,获取所述接入点AP的当前负荷;取每对上下行链路质量的最小值周以表示终端与AP的链路质量,表示为MIN(R);在所有扫描到的AP中,选取MIN(R)大于等于T的AP并组成AP集,T为负荷均衡切换门限值,单位为dB;计算所述AP集中每一个AP的负荷L,L=a×L(user)+b×L(channel),L(user)为AP当前接入用户数目,L(channel)为所在频点的信道利用情况,a、b分别为权重,a≥0,b≥0,以取值最小的负荷L对应的AP作为最轻负荷的AP,将最轻负荷的AP作为切换目标进行切换。
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