CN102404794A - 无线局域网基于频段的负载均衡方法、设备及网络 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线局域网基于频段的负载均衡方法、设备及网络，方法包括：无线接入控制器AC在无线终端关联上或者离开所述AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，所述负载均衡组为所述AC下信号相互覆盖的多个接入点AP；所述AC将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，从而实现了基于频段的负载均衡即实现了频段间的负载均衡。

Description

无线局域网基于频段的负载均衡方法、设备及网络

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种无线局域网基于频段的负载均衡方法、无线接入控制器及网络。

背景技术

无线局域网标准IEEE802.11的主要通讯频段包括：2.4G频段和5G频段两个频段。其中，2.4G频段为2.4GHz到2.4835GHz，IEEE 802.11b/g(以下简称802.11b/g)应用于这个频段。5G频段为5.15GHz到5.35GHz，以及5.725GHz到5.825GHz，IEEE 802.11a(以下简称802.11a)应用于该频段。

随着WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)的普及，无线用户也越来越多，其中很多的用户使用能同时支持2.4G频段和5G频段的双频STA。但是，因为用户本身的专业知识比较薄弱，而且大部分无线接入服务供应商也没有进行有效的引导，再加上802.11b/g比802.11a的应用更为广泛，最终很多双频STA都使用2.4G频段，造成2.4G频段的拥挤和5G频段的浪费。实际上，2.4G频段最多只能有3个不重叠的通讯信道，而5G频段却能提供更多不重叠的通讯信道，因此，5G频段拥有更高的接入容量，在中国有5个，而北美更是多达24个。

WLAN的基础架构分成“胖”AP(Access Point，接入点)架构和“瘦”AP架构两种。

“胖”AP架构是指传统的无线接入架构，每个AP之间相互独立，各自管理。

“瘦”AP架构是指AP由无线接入控制器(Access Controller，AC)集中管理配置的无线局域网架构。与传统的“胖”AP架构相比，在“瘦”AP架构中，AC集中管理无线局域网中的所有网元，可以获取整网的使用状态。

无线终端STA(Station，工作站)关联AP时会先广播发送探测请求，AP默认情况下接收到探测请求后就会回复探测应答。STA收到探测应答即认为该AP可能可以关联，就可能给该AP发送关联请求，以通过该AP进入WLAN。其中，包含符合802.11mac和phy协议的接口的设备都称为工作站，工作站一般是具有802.11无线网卡的设备。

AP可分为单频AP和双频AP，STA也分为单频STA和双频STA。

单频STA只具备上述频段中一个频段的接入能力，在该频段发送探测请求。双频STA同时具备使用上述两个频段的接入能力，会在两个频段同时发送探测请求。据此，AC很容易识别出单频STA和双频STA。只要AP在收到STA的第一个探测请求后等待一下，比如1秒，看看在另外一个频段能否收到该STA的探测请求就可以了。

双频STA接入网络，对AP的选择具有自主性和不确定性，在STA密集区，双频STA面对多个AP，有可能大部分双频STA都选择同一个频段访问网络，容易造成一个频段的负载太大、拥挤，而另一个频段的负载又太小、空闲。

针对上述问题，通常采用STA主控负载均衡或AP主控负载均衡来解决。

其中，STA主控负载均衡是一种自发的负载均衡策略，由STA主动进行均衡选择。

但是，STA仅仅知道终端侧的情况和STA自身的情况，STA无法准确掌握网络环境。并且，STA切换随意性大，会对网络造成混乱，使网络全局的负载均衡效果不佳。此外，STA主控负载均衡需要STA本身支持，由于当前STA各无线厂商驱动并不统一，因此，兼容性较差。

AP主控负载均衡通过AP之间有线的连接，在不影响STA业务的情况下，相互传递与负载均衡相关的信息。从而能够让负载重的AP接入拒绝新STA的加入，而只允许负载轻的AP接入等，实现网络的负载均衡。

但是，网络侧并不知道STA所处的位置和网络环境，也无法获知STA所能够扫描到的AP的情况，所以存在切换决策错误的风险。

发明内容

本发明提出一种无线局域网基于频段的负载均衡方法、无线接入控制器及网络，用于解决现有技术有可能导致一个频段过于拥挤问题。

本发明提供了一种无线局域网基于频段的负载均衡方法，包括：

无线接入控制器AC在无线终端关联上或者离开所述AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，所述负载均衡组为所述AC下信号相互覆盖的多个接入点AP；

所述AC将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

本发明还提供了一种无线接入控制器，包括：

负载获得单元，用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，所述负载均衡组为所述AC下信号相互覆盖的多个接入点AP；

负载差值获得单元，用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

均衡指示单元，用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

本发明还提供了一种无线局域网，包括无线接入控制器AC和与所述AC连接的信号相互覆盖的多个接入点AP组成的负载均衡组，所述AC包括：

负载获得单元，用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

负载差值获得单元，用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

均衡指示单元，用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

本发明提出的无线局域网基于频段的负载均衡方法、无线接入控制器及网络，通过AC根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无线终端的探测请求，从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加，并使得双频无线终端关联到均衡组的另一负载较小的频段，避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，从而实现了基于频段的负载均衡即实现了频段间的负载均衡，提高了整个WLAN的接入容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无线局域网基于频段的负载均衡方法所应用的网络拓扑示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的无线接入控制器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的无线局域网的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤11、AC在无线终端关联上或者离开AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，负载均衡组为AC下信号相互覆盖的多个接入点AP。

如负载均衡组包含同一个AC下的多个AP，这些AP的信号相互覆盖，试图加入负载均衡组的STA，可以搜索到负载均衡组里面的所有AP的信号，以下简称为均衡组，记为group。均衡组可以手动配置，如由用户指定哪些AP在一个均衡组(一般把物理位置相邻的AP配置成一个均衡组)；也可以由AP自动探测邻居AP，自动组成均衡组。对于“瘦”AP架构，不局限于具有双频的AP，只要一个WLAN(包含很多AP)中同时具有双频接入能力即可，如一个WLAN中，AP1仅支持一个频段的STA接入，AP2仅支持另一个频段的STA接入，本发明同样适用。

其中，第一频段为2.4G频段，第二频段为5G频段；或者，第一频段为5G频段，第二频段为2.4G频段。

步骤12、AC将第一频段的负载减去第二频段的负载，得到负载差值。

其中，频段的负载即均衡组的每个频段的负载，可能为STA数量或者数据流量，本发明不做区分，统一记为load。

步骤13、在负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，AC指示均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

其中，负载阈值为预先设置的值，如当均衡组两个频段的负载(可能基于数量或流量)差值超过该值时，负载大的频段将不再接受新的双频STA的在该频段的接入，单频STA不受此限制，还可以接入。以下简称负载阈值为阈值，记为threshold。

由于在“胖”AP架构中，双频AP可以获取两个频段的负载情况，在“瘦”AP架构中，AC集中管理AP，AC可以获取整网中两个频段的负载情况，因此无论是“胖”AP结构还是“瘦”AP架构，在AC上进行负载均衡决策是较好的选择。

本实施例中，AC根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无线终端的探测请求，从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加，并使得双频无线终端关联到均衡组的另一负载较小的频段，避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，从而实现了基于频段的负载均衡，提高了整个WLAN的接入容量。

上述步骤13之后还可进一步包括：

AC在后续的无线终端关联上或者离开AC时，再次得到均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

AC将再次得到的第一频段的负载减去再次得到的第二频段的负载，得到新的负载差值；

AC在新的负载差值的绝对值变为小于负载阈值得情况下，指示均衡组内的所有AP正常回复所有探测请求。

上述步骤13之后还可进一步包括：

AC在后续的无线终端关联上或者离开AC时，再次得到均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

AC将再次得到的第二频段的负载减去再次得到的第一频段的负载，得到新的负载差值；

AC在新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，AC指示均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。

下面以图2所示网络拓扑为例，对无线局域网基于频段的负载均衡方法做进一步详细说明。

如图2所示，AC下的均衡组包括AP1、AP2及AP3。AP1为单频2.4G AP，AP2为双频AP，AP3为单频5G AP。

STA1～STA5为接入AC的STA。其中，STA1、STA2为单频2.4G STA，STA3～STA5为双频STA。

AP1、AP2、AP3配置为同一个均衡组，threshold设置为1，表示均衡组内部两个频段的负载的差值不应该超过1。

假设STA1～STA5按序依次接入该AC，STA1～STA5接入该AC下的AP的过程如图3所示，包括：

步骤31、STA1探测到AP1和AP2的2.4G射频，然后关联到其中一个AP上。STA1关联哪个AP取决于STA1的行为，不影响最终结果。

步骤32、STA1关联后，将导致load(2.4G频段)即2.4G频段的负载减去load(5G频段)即5G频段的负载的值等于1，也就是只要再有一台2.4GSTA加入WLAN，就必将导致2.4G的负载过大，因此AC将通告均衡组内所有AP，之后如果再接收到双频STA的2.4G频段的探测请求，不做回复。

步骤33、STA2发探测请求。由于STA2为单频STA不受上述步骤32中的通告的限制，所以仍能探测到AP1和AP2的2.4G射频，并选择一个进行关联。

STA2的关联导致load(2.4G频段)减去load(5G频段)等于2，使得2.4G频段的负载过大。因此AC的决策保持上述步骤32不变，不用向均衡组的AP发送通告，均衡组的AP仍然执行不回复双频STA的2.4G频段的探测请求。

步骤34、STA3发探测请求。由于STA3是双频STA，AP1和AP2的2.4G射频将不再回复它的探测请求，导致STA 3只能探测到AP2的5G射频和AP3，因此STA3只能选择通过AP2的5G射频或AP3进行关联。

ST3的关联导致load(2.4G)减去load(5G)等于1，2.4G频段的负载仍然较大，AC的决策还是不变，还是不用下发决策指示给均衡组的AP，均衡组的AP仍然执行不回复双频STA的2.4G频段的探测请求。

步骤35、STA4发探测请求。

STA4的关联过程与STA3一致，这里不再冗述。不同之处在于：STA4加入后，load(2.4G)减去load(5G)等于0，AC的接入决策会发生变化，通告均衡组内所有AP，可以正常回复所有探测请求了。

步骤36、STA5发探测请求。STA5可以探测到所有AP，并随机选择一个频段接入。得到如图2所示的最终形态。

可选地，上述步骤35中，STA4的关联过程还可与STA3的关联过程完全一致，直到load(5G)减去load(2.4G)等于1，AC才改变接入决策，通告均衡组内所有AP，可以正常回复所有探测请求。相应地，上述步骤36中，只能接入5G频段，这种决策偏向使用5G频段，因为5G频段具有更高的接入容量。

本实施例中，由AC利用AP收集的关联STA种类(频段支持情况)、数量和流量的频段信息，在双频STA的探测过程中，增加一个负载均衡判断装置，决策哪个频段可以允许双频STA关联，哪个频段不允许双频STA关联，避免了双频STA使用负载过大的频段接入，实现了两个接入频段负载均衡，提高了整个WLAN的接入容量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图4为本发明实施例提供的无线接入控制器的结构示意图。如图4所示，AC用于执行上述图1、图3所示实施例的方法，包括：负载获得单元41、负载差值获得单元42及均衡指示单元43。

负载获得单元41用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，负载均衡组为AC下信号相互覆盖的多个接入点AP。

负载差值获得单元42用于将第一频段的负载减去第二频段的负载，得到负载差值。

均衡指示单元43用于在负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，指示负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

负载获得单元41还用于在后续的无线终端关联上或者离开AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

负载差值获得单元42还用于将再次得到的第一频段的负载减去再次得到的第二频段的负载，得到新的负载差值；

均衡指示单元43还用于在新的负载差值的绝对值变为小于负载阈值得情况下，指示负载均衡组内的所有AP正常回复所有探测请求。

或者，负载获得单元41还用于在后续的无线终端关联上或者离开AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

负载差值获得单元42还用于将再次得到的第二频段的负载减去再次得到的第一频段的负载，得到新的负载差值；

均衡指示单元43还用于在新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，AC指示负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。

本实施例中，AC通过均衡指示单元根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无线终端的探测请求，从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加，并使得双频无线终端关联到均衡组的另一负载较小的频段，避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，从而实现了基于频段的负载均衡，提高了整个WLAN的接入容量。

图5为本发明实施例提供的无线局域网的结构示意图。如图5所示，WLAN用于实现上述图1所示实施例的方法，包括AC 51和AP 52，AC 51与AP 52有线连接，用来根据各频段的负载控制AP 52对双频无线终端的某一频段的探测请求的处理。具体详见上述方法实施例中的说明。

AC51可为上述设备实施例提供的任一种无线接入控制器，AP 52属于AC 51下的均衡组。

本实施例中，AC根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无线终端的探测请求，从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加，并使得双频无线终端关联到均衡组的另一负载较小的频段，避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，从而实现了基于频段的负载均衡即实现了频段间负载均衡，提高了整个WLAN的接入容量。

上述方法设备及WLAN实施例，由AC利用AP收集的关联无线终端种类(频段支持情况)、数量和流量的频段信息，在双频无线终端的探测过程中，增加一个负载均衡判断装置，决策哪个频段可以允许双频无线终端关联，哪个频段不允许双频无线终端关联，持续、动态地调整了均衡组内的不同频段的探测请求处理方式，避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入，提高了整个WLAN的接入容量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种无线局域网基于频段的负载均衡方法，其特征在于，包括：

无线接入控制器AC在无线终端关联上或者离开所述AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，所述负载均衡组为所述AC下信号相互覆盖的多个接入点AP；

所述AC将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

2.根据权利要求1所述的无线局域网基于频段的负载均衡方法，其特征在于，还包括：

所述AC在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述AC将再次得到的所述第一频段的负载减去再次得到的所述第二频段的负载，得到新的负载差值；

所述AC在所述新的负载差值的绝对值变为小于所述负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP正常回复所有探测请求。

3.根据权利要求1所述的无线局域网基于频段的负载均衡方法，其特征在于，还包括：

所述AC在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述AC将再次得到的所述第二频段的负载减去再次得到的所述第一频段的负载，得到新的负载差值；

所述AC在所述新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无线局域网基于频段的负载均衡方法，其特征在于，所述第一频段为2.4G频段，所述第二频段为5G频段。

5.根据权利要求1-3任一项所述的无线局域网基于频段的负载均衡方法，其特征在于，所述负载为无线终端数量或者数据流量。

6.一种无线接入控制器，其特征在于，包括：

负载获得单元，用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载，所述负载均衡组为所述AC下信号相互覆盖的多个接入点AP；

负载差值获得单元，用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

均衡指示单元，用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

7.根据权利要求6所述的无线接入控制器，其特征在于，所述负载获得单元还用于在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述负载差值获得单元还用于将再次得到的所述第一频段的负载减去再次得到的所述第二频段的负载，得到新的负载差值；

所述均衡指示单元还用于在所述新的负载差值的绝对值变为小于所述负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP正常回复所有探测请求。

8.根据权利要求6所述的无线接入控制器，其特征在于，所述负载获得单元还用于在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述负载差值获得单元还用于将再次得到的所述第二频段的负载减去再次得到的所述第一频段的负载，得到新的负载差值；

所述均衡指示单元还用于在所述新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。

9.一种无线局域网，其特征在于，包括无线接入控制器AC和与所述AC连接的信号相互覆盖的多个接入点AP组成的负载均衡组，所述AC包括：

负载获得单元，用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器AC时，得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

负载差值获得单元，用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载，得到负载差值；

均衡指示单元，用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。

10.根据权利要求9所述的无线局域网，其特征在于，所述负载获得单元还用于在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述负载差值获得单元还用于将再次得到的所述第一频段的负载减去再次得到的所述第二频段的负载，得到新的负载差值；

所述均衡指示单元还用于在所述新的负载差值的绝对值变为小于所述负载阈值的情况下，指示所述负载均衡组内的所有AP正常回复所有探测请求。

11.根据权利要求9所述的无线局域网，其特征在于，所述负载获得单元还用于在后续的无线终端关联上或者离开所述AC时，再次得到负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载；

所述负载差值获得单元还用于将得到的所述第二频段的负载减去再次得到的所述第一频段的负载，得到新的负载差值；

所述均衡指示单元还用于在所述新的负载差值的绝对值不小于所述负载阈值的情况下，所述AC指示所述负载均衡组内的所有AP，后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。

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