CN103813340B - 基于资源池的网络负荷分担方法、ap及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于资源池的网络负荷分担方法、AP及系统，其方法包括：AP与资源池中的每一AC建立隧道；AP执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至资源池中对应的AC进行处理。本发明采用AP+AC架构冗余组网方式，多个AC规划到同一个资源池中，归属该资源池的AP同时与资源池中的所有AC建立隧道，AP通过AC周期性通知或以主动查询方式获取资源池中各AC的负荷分担状况，实现业务分流，使AC业务负载均衡；此外，当AC过载及AC故障或链路故障时，AP将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理，以提高AC的容灾能力；另外，在不同AP下切换时，不更换AC，使用户无需重新认证，减少切换时延。

Description

基于资源池的网络负荷分担方法、AP及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及WLAN（Wireless Local AccessNetwork）网络技术中AP（Access Point，接入点）和AC（Access Controller，接入控制器）组网情况下的一种基于资源池的网络负荷分担方法、AP及系统。

背景技术

WLAN网络是一种无线局域网技术，其通过无线信道作为传播介质，提供局域网功能。

目前，随着无线通信技术的发展，基于瘦AP和AC的组网方式日益成熟，AP提供无线接入点物理层和MAC（Media Access Controller，媒体存储控制器）层控制，AC提供对AP的管理和控制，提供多个AP的数据汇聚和转发功能，更进一步提供认证、业务管控功能，因此，AC作为关键节点，在网络结构中发挥重要的接入控制、数据汇聚功能。

通常AC管理众多AP，因此，AC的负荷较重，同时管理的AP实际用户数目、流量等分布不均衡，而实际组网时AP规划到不同的AC管理，组网关系固定，如图1所示，在流量和处理负荷增加以及变化时，由于无法根据实际流量进行卸载和变化，因此无法均衡不同AC间的处理负荷。

同时，AC故障或AP与AC间链路故障时，无线业务需要切换到备份AC处理，而现有的备份技术需要部署备份AC，备份AC和主用AC同时只有一个设备工作，由此造成网络资源的浪费。

因此，随着部署的AC日益增加，用户逐渐增多，用户的负荷均衡问题日益突出，AC的负载均衡和容灾需求日益迫切。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于资源池的网络负荷分担方法、AP及系统，旨在解决AC的负载均衡问题，提高AC的容灾能力。

为了达到上述目的，本发明提出一种基于资源池的网络负荷分担方法，包括：

接入点AP与资源池中的每一接入控制器AC建立隧道；

基于所建立的隧道，所述AP执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理。

优选地，所述预置的业务负荷分担策略至少包括静态负荷分担及其业务选择策略、或者动态负荷分担及其业务选择策略。

优选地，当所述AP以二层方式加入所述资源池时，所述AP与资源池中的每一AC建立隧道的步骤包括：

AP在上电或配置时，向资源池中广播发现报文；

所述AP接收资源池中的AC发送的发现响应报文；

所述AP向所述资源池中的各AC发起加入请求，与每一AC建立控制隧道和数据隧道；

或者，

当所述AP以三层方式加入所述资源池时，所述AP与资源池中的每一AC建立隧道的步骤包括：

所述AP通过DHCP服务器获取所述资源池中AC列表，与所述AC列表中各AC建立控制隧道和数据隧道；或者；所述AP通过DNS发现方式获取所述资源池中各AC的IP地址，根据获取的IP地址分别与各AC建立控制隧道和数据隧道。

优选地，所述基于所建立的隧道，所述AP将用户业务以静态负荷分担的方式分发至所述资源池中对应的AC进行处理的步骤包括：

所述AP接收各AC发送的后台以负荷均衡分担比例配置策略所配置的负荷分担容量分值；

所述AP按照各AC的负荷分担容量分值，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理；

或者；

所述基于建立的所述隧道，所述AP将用户业务以动态负荷分担的方式分发至所述资源池中对应的AC进行处理的步骤包括：

所述AP接收所述资源池中各AC周期性发送的各AC自身负荷分担状况通知；或者，所述AP通过查询方式获取所述资源池中各AC负荷分担状况；

所述AP根据各AC的负荷分担状况，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理。

优选地，该方法还包括：

当所述AC过载时，所述AP接收所述AC发送的过载状况通知；

并将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理。

优选地，该方法还包括：

当所述AP检测到与一所述AC的隧道异常时，若该隧道为数据隧道，则所述AP通过去关联消息下线该AC下的用户，并为新接入用户选择其他AC接入；

当所述AP与所述AC之间的数据隧道断链至预定时长时，所述AP删除与该AC之间的隧道，直至所述AP重新选择与该AC发起发现过程建立隧道。

优选地，该方法还包括：

当用户在所述资源池中不同AP下切换业务，目标AP收到用户的重关联请求时，在所述资源池中以广播的方式确定该用户的归属AC，并将该用户的业务数据报文发送至该归属AC。

本发明还提出一种接入点AP，包括：

隧道建立模块，用于与资源池中的每一接入控制器AC建立隧道；

负荷分担模块，用于基于所建立的隧道，执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理。

优选地，当所述AP以二层方式加入所述资源池时，所述隧道建立模块还用于在AP上电或配置时，向资源池中广播发现报文；接收资源池中的AC发送的发现响应报文；向所述资源池中的各AC发起加入请求，与每一AC建立控制隧道和数据隧道；或者，当所述AP以三层方式加入所述资源池时，所述隧道建立模块还用于通过DHCP服务器获取所述资源池中AC列表，与所述AC列表中各AC建立控制隧道和数据隧道；或者通过DNS发现方式获取所述资源池中各AC的IP地址，根据获取的IP地址分别与各AC建立控制隧道和数据隧道。

优选地，所述负荷分担模块还用于接收各AC发送的后台以负荷均衡分担比例配置策略所配置的负荷分担容量分值；按照各AC的负荷分担容量分值，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理；

或者，

所述负荷分担模块还用于接收所述资源池中各AC周期性发送的各AC自身负荷分担状况通知；或者，通过查询方式获取所述资源池中各AC负荷分担状况；根据各AC的负荷分担状况，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理。

优选地，所述负荷分担模块还用于当所述AC过载时，接收所述AC发送的过载状况通知，将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理；以及当所述AC过载解除时，接收所述AC发送的过载解除状况通知，重新执行负荷分担策略。

优选地，所述负荷分担模块还用于当检测到与一所述AC的隧道异常时，若该隧道为数据隧道，则通过去关联消息下线该AC下的用户，并为新接入用户选择其他AC接入；

所述隧道建立模块还用于当所述AP与所述AC之间的数据隧道断链至预定时长时，删除与该AC之间的隧道，直至所述AP重新选择与该AC发起发现过程建立隧道。

优选地，所述负荷分担模块还用于当用户在所述资源池中不同AP下切换业务，收到用户的重关联请求时，在所述资源池中以广播的方式确定该用户的归属AC，并将该用户的业务数据报文发送至该归属AC。

本发明还提出一种基于资源池的网络负荷分担系统，包括：如上所述的AP和构成资源池的若干个AC，其中：

所述AC用于配合所述AP的业务负荷分担策略分担相应用户业务负荷并进行处理。

本发明提出的一种基于资源池的网络负荷分担方法、AP及系统，采用WLAN网络瘦AP+AC架构下的一种冗余组网方式，多个AC规划到同一个资源池中，归属该资源池的AP同时与资源池中的所有AC建立隧道，AP通过AC周期性通知或以主动查询方式获取资源池中各AC的负荷分担状况，实现业务分流，达到AC业务负载均衡的目的；此外，当AC过载以及AC故障或链路故障时，AP将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理，从而提高了AC的容灾能力；另外，当用户要求在不同AP下切换时，能够为用户重新确定归属AC，达到切换AP而不更换AC的目的，由此使得用户的IP无需重新分配，无需重新认证，从而减少切换时延。

附图说明

图1是本发明基于资源池的网络负荷分担方法一实施例的流程示意图；

图2a是本发明中AC和AP的组网拓扑图；

图2b是本发明中AP与AC 资源池的组网结构图；

图2c是本发明中AP的发现与加入过程示意图；

图2d是本发明中负荷通知过程示意图；

图3是本发明基于资源池的网络负荷分担方法另一实施例的流程示意图；

图4是图3所示的实施例中AC通知AP负荷过载及负荷过载解除的过程示意图；

图5是本发明基于资源池的网络负荷分担方法再一实施例的流程示意图；

图6是本发明基于资源池的网络负荷分担方法又一实施例的流程示意图；

图7是图6所示的实施例中用户切换处理示意图；

图8是图6所示的实施例中用户切换流程示意图；

图9是本发明中AP内部模块协作示意图；

图10是本发明AP一实施例的结构示意图；

图11是本发明基于资源池的网络负荷分担系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的解决方案主要是：基于瘦AP+AC架构下的冗余组网方式，多个AC规划到同一个资源池中，归属该资源池的AP同时与资源池中的所有AC建立隧道，AP通过AC周期性通知或以主动查询方式获取资源池中各AC的负荷分担状况，实现业务分流，达到AC业务负载均衡的目的；此外，当AC过载以及AC故障或链路故障时，AP将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理，以提高了AC的容灾能力；另外，当用户要求在不同AP下切换时，能够为用户重新确定归属AC，达到切换AP而不更换AC的目的，用户的IP无需重新分配，无需重新认证，减少切换时延。

如图1所示，本发明一实施例提出的一种基于资源池的网络负荷分担方法，包括：

步骤S101，AP与资源池中的每一AC建立隧道；

本实施例提供WLAN网络瘦AP+AC架构下的一种冗余组网方式，AC划分为多个资源池，每个池也可以称为POOL（称为资源池或资源域），如图2a及图2b所示，图2a是AC和AP的组网拓扑图；图2b是AP与AC 资源池的组网结构图，如图2b所示，多个AC组成一个资源池，即ACPOOL，资源池中AC通过网管中心统一配置，网管中心将业务策略、SSID等信息发送给各个归属的管理AC，AC 资源池中设置统一DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议），即AC 资源池内统一DHCP SERVER服务，统一为所有AP以及终端用户分配IP地址。

多个AP归属该AC POOL内，其中每个AP与资源池中所有AC同时建立CAPWAP（Control And Provisioning of Wireless Access Points Protocol Specification，无线接入点控制与配置协议）隧道，包括控制隧道和数据隧道，每个AP与AC的数据隧道相互独立，没有主次之分，对于AP管理和控制，可以由AP确定，由AP主动通知AC当前的主控制隧道，同时，AP在加入AC时，AP告知AC该AC为管理AC，后续配置和管理可以通过管理AC进行。同一个AP下的终端用户根据一定的负荷分担策略选择资源池中的不同AC进行关联，相应的终端用户业务由归属AC进行处理。

如图2b中所示，AP1选择AC3为管理AC，AP2选择AC1为管理AC。

当AP上电或配置时，如图2c中A场景所示，图2c是本实施例中AP的发现与加入过程示意图，当AP通过二层发现方式加入AC 资源池时，通过AP广播DISCOVERY报文，资源池中AC给AP发送DISCOVERY response报文，然后AP分别向AC发起加入过程，在JOINT REQUEST消息中携带主管理隧道标记，后续该AP管理通过该AC进行，AP分别与每个AC建立CAPWAP控制隧道和数据隧道。

当AP通过三层方式加入AC 资源池时，如图2c中B场景，AP可以通过DHCP分配过程，DHCP服务器通过OPTION43将资源池中AC列表发给AP，分别加入到各个AC，从而建立隧道，也可以通过DNS（Domain Name Server，域名服务器）发现的方式，由DNS将资源池中AC IP（Internet Protocol）地址告知AP，AP分别建立CAPWAP隧道。

上述方式包括在本发明中，但不限于上述方式，也可以采用静态配置的方式，配置所有AC地址，AP与所有发现的AC建立控制和数据隧道。

步骤S102，基于所建立的隧道，所述AP执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理。

其中，所述预置的业务负荷分担策略包括但不限于静态负荷分担或者动态负荷分担及其业务选择策略。

本实施例所述的AC资源池的组网方式下，AP和资源池中每个AC建立关系，用户的业务根据静态负荷分担或者动态负荷分担的方式由AP分散到各个AC进行处理，AP完成业务的分流功能。

具体地，AP和多个AC同时建立数据隧道，可以由AP执行负荷分担的功能，通过一定的方法实现多个AC间的均衡，同时AP和多个AC间建立的隧道，可以起到冗余容灾功能，当某个AC宕机或异常时，AP可以选择其他可用AC处理业务。AP执行负荷分担方法，本实施例下面介绍几种典型方法，但不限于以下所述的方法。

1、静态负荷分担方法，该方式由后台配置策略，根据AC的能力，均衡各个AC负荷分担比例，例如AC1，AC2，AC3，可采用固定容量比例x：y：z的方式，由AC将负荷分担的容量分值通过配置消息通知AP。终端通过AP关联时，AP按照容量分值，将终端用户的业务数据报文分发到不同的AC，当终端用户关联成功后，该终端用户所有的上行报文发往该AC。

采用上述静态负荷均衡方法，AC池中各个AC的负荷容量可以根据实际需要进行规划和配置，AP根据该容量分值来实现业务分流，由此达到业务均衡的目的。

2、动态负荷分担方法，AC周期性将自己的负荷状况通知AP，AP根据AC的实时负荷分担情况分配新接入的用户。相比上述静态负荷分担方法中，用户刚上线时将用户分配到不同AC处理，但由于不用用户的流量不同，同时用户不停的上线和下线，导致AC的处理负荷可能不均衡，该动态负荷分担方法中，AC可以根据流量、用户数量等评估方式，以实际自身负荷和处理量进行计算，将AC处理负荷周期性通知AP，AP根据AC的实时状态，将新接入用户优先分配到负荷较轻的AC处理，由此可以快速达到负荷均衡状态。

当然，AP也可以通过主动查询方式，获取AC负荷。

上述负荷计算方式，可以使用用户容量，即AC关联终端数量，也可以使用AC实际处理的流量，也可以综合数量和流量进行负荷计算，例如可以采用以下计算公式：

基于上述公式（1），AP获取多个AC实时负荷的情况下，计算所有AC当前阶段负荷分担比例为：

X*(1-AC1的处理负荷)：y*（1-AC2的处理负荷）：Z*（1-AC3的处理负荷）。

由于周期性同步负荷及时反映当前系统处理情况，该时间段采用新的分担比例，频繁的调整可能会造成AP执行性能下降，因此同步周期可以在AC配置，并根据实际网络运行情况进行优化。

在具体处理时，网络分担处理节点在AP执行，如图2d所示，图2d是本实施例中负荷通知过程示意图；由AP通过CAPWAP控制消息请求AC告知负荷情况，AC在随后的响应消息中携带当前处理负荷情况，当AP获取到各个AC负荷参数时，重新计算负荷分担容量，对新接入用户采用执行负荷分担策略，对于重关联用户，如果原AP下已经有该用户的信息，需要将该用户分担到原有关联的AC进行处理。

如图3所示，本发明另一实施例提出的一种基于资源池的网络负荷分担方法，在上述实施例的基础上，在上述步骤S102之后还包括：

步骤S103，当所述AC过载时，所述AP接收所述AC发送的过载状况通知；

步骤S104，所述AP将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理。

步骤S105，当所述AC过载解除时，所述AP接收所述AC发送的过载解除状况通知；

步骤S106，所述AP重新执行负荷分担策略。

本实施例与上述图1所示的实施例的区别在于，本实施例还包括AC过载时的处理方案。

具体地，当资源池中某个AC过载时，AC可以主动通知所有AP，告知AC负荷过载情况，AC则执行负荷卸载方式，例如主动去关联一些用户或限制用户速率，或者AC主动下线部分用户，以减轻负荷；而AP在获知某个AC负荷过载时，对新接入用户不再选择接入该AC，经新接入用户重新分配到其他正常AC上处理；此后，当AC过载解除时，AC主动通知AP，AP重新执行负荷分担策略，如图4所示，图4是本实施例AC通知AP负荷过载及负荷过载解除的过程示意图。

通过上述方案可以在AC过载时主动自愈，最大限度的减少对用户造成的影响。

如图5所示，本发明再一实施例提出的一种基于资源池的网络负荷分担方法，在上述图1所示的实施例的基础上，在上述步骤S102之后还包括：

步骤S107，当所述AP检测到与一所述AC的隧道异常时，若该隧道为数据隧道，则所述AP通过去关联消息下线该AC下的用户，并为新接入用户选择其他AC接入；

步骤S108，当所述AP与所述AC之间的数据隧道断链至预定时长时，所述AP删除与该AC之间的隧道，直至所述AP重新选择与该AC发起发现过程建立隧道。

本实施例与上述图1所示的实施例的区别在于，本实施例还包括AP与AC之间的隧道异常时的解决方案。

具体地，AP通过CAPWAP隧道保活报文，和AC进行保活，当AP检测某个控制隧道异常时，如果该隧道为主控制隧道，则AP无需处理，不影响业务进行，当该控制隧道不是主控隧道时，AP随机选择某个AC或者选择负荷较轻的AC，通过Configuration Status Request消息通知该AC。

当AP检测与某个AC的数据隧道异常，AP通过去关联消息主动下线该AC下的用户，并将新接入用户选择其他AC接入，新接入用户不接入该故障AC，从而达到尽快恢复故障AC下用户业务的目的。

当AP和AC数据隧道断链到一定时长时，AP删除与该AC的CAPWAP隧道。直至AP重新选择该AC，发起发现过程，建立与该AC之间的CAPWAP隧道。

如图6所示，本发明又一实施例提出的一种基于资源池的网络负荷分担方法，在上述实施例的基础上，在上述步骤S102之后还包括：

步骤S109，当用户在所述资源池中不同AP下切换业务时，目标AP收到用户的重关联请求时，在所述资源池中以广播的方式确定该用户的归属AC，并将该用户的业务数据报文发送至该归属AC。

本实施例与上述图1所示的实施例的区别在于，本实施例还包括终端用户在不同的AP之间进行业务切换时AC分担负荷的处理方案。

具体地，在本实施例中，要求业务的接入认证由AC进行控制，AC提供用户认证和接入以及计费功能，本发明AC作为资源池进行组网，以下具体说明了用户在AC 资源池中切换和用户接入控制方式。

在AC+瘦AP的组网方式下，一般用户的认证点设置在AC，对于AC 资源池方案，将用户的认证点和接入控制、密钥管理等功能由AC实现，用户上线和认证时通过AC进行控制，当用户在AC 资源池内不同的AP间切换时，目标AP收到用户的重关联请求时，需要对这部分用户选择处理AC即归属AC，本实施例要求AP对切换用户选择原AC进行处理，如此用户的地址无需重新分配，无需重新认证，业务切换不需要终端操作，参照图7所示，图7是用户切换处理示意图，如图7所示，用户从AP1切换到AP2时，AP选择AC2作为处理AC。

具体实现方式如图8所示，图8是终端用户具体切换流程示意图。当目标AP收到用户的重关联请求后，发现时切换用户时，需要将重关联请求发送到所有AC，AC收到重关联请求后，检查本地是否有该用户信息，原有的处理AC发送重关联响应给目标AP，目标AP选择该AC作为该用户的业务AC，将用户的数据报文发送给该AC，由此通过上述方案，在业务切换时不更换处理AC，而用户的IP也无需重新分配，从而保证了切换无需重新认证，减少切换时延。

为了生成临时密钥，用户和AC或AP进行4次握手过程，生成临时密钥和组播密钥。

如果AP等待一段时间，没有收到任何重关联响应消息，说明切换后AC发生变更或者目标AP和AC没有建立数据隧道，AP根据负荷分担方法重新选择新的AC。

上述各实施例中所提供的业务均衡和负荷分担主要在AP实现，以下具体阐述AP中上述功能的实现方法，但不限于以下方式。

本发明提供AP实现负荷均衡功能相关的模块说明，AP需要支持NSF（Node SelectFunction）功能，实现AC负荷状态管理、AC分配选择功能。如图9所示，图9是本发明中AP内部模块协作示意图，AP内置有负荷状态管理模块、AC分配选择功能模块、CAPWAP管理模块以及用户管理模块，其中：负荷状态管理模块负责收集AC负载情况，计算各个AC分配权值，通知AC分配选择功能模块，AC分配选择功能模块根据各个AC分配权值，根据负荷分担的方法，在新用户接入时将分配到相应的AC处理，后续该用户始终发送到该AC进行处理。同时AC负荷状态管理模块同时维护各个AC的状态，当CAPWAP管理模块检测到某个AC异常时通知该AC负荷状态管理模块，该AC负荷状态管理模块通知用户管理模块，强制该AC下所有用户下线。

如图10所示，本发明一实施例提出一种接入点AP，包括：隧道建立模块201及负荷分担模块202，其中：

隧道建立模块201，用于与资源池中的每一接入控制器AC建立隧道；

负荷分担模块202，用于基于所建立的隧道，执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理。

具体地，本实施例提供WLAN网络瘦AP+AC架构下的一种冗余组网方式，AC划分为多个资源池，每个池也可以称为POOL（称为资源池或资源域），如图2a及图2b所示，图2a是AC和AP的组网拓扑图；图2b是AP与AC 资源池的组网结构图，如图2b所示，多个AC组成一个资源池，即AC POOL，资源池中AC通过网管中心统一配置，网管中心将业务策略、SSID等信息发送给各个归属的管理AC，AC 资源池中设置统一DHCP（Dynamic Host ConfigurationProtocol，动态主机设置协议），即AC 资源池内统一DHCP SERVER服务，统一为所有AP以及终端用户分配IP地址。

多个AP归属该AC POOL内，其中每个AP与资源池中所有AC同时建立CAPWAP（Control And Provisioning of Wireless Access Points Protocol Specification，无线接入点控制与配置协议）隧道，包括控制隧道和数据隧道，每个AP与AC的数据隧道相互独立，没有主次之分，对于AP管理和控制，可以由AP确定，由AP主动通知AC当前的主控制隧道，同时，AP在加入AC时，AP告知AC该AC为管理AC，后续配置和管理可以通过管理AC进行。同一个AP下的终端用户根据一定的负荷分担策略选择资源池中的不同AC进行关联，相应的终端用户业务由归属AC进行处理。

如图2b中所示，AP1选择AC3为管理AC，AP2选择AC1为管理AC。

当AP上电或配置时，如图2c中A场景所示，图2c是本实施例中AP的发现与加入过程示意图，当AP通过二层发现方式加入AC 资源池时，通过AP广播DISCOVERY报文，资源池中AC给AP发送DISCOVERY response报文，然后AP分别向AC发起加入过程，在JOINT REQUEST消息中携带主管理隧道标记，后续该AP管理通过该AC进行，AP分别与每个AC建立CAPWAP控制隧道和数据隧道。

当AP通过三层方式加入AC 资源池时，如图2c中B场景，AP可以通过DHCP分配过程，DHCP服务器通过OPTION43将资源池中AC列表发给AP，分别加入到各个AC，从而建立隧道，也可以通过DNS（Domain Name Server，域名服务器）发现的方式，由DNS将资源池中AC IP（Internet Protocol）地址告知AP，AP分别建立CAPWAP隧道。

上述方式包括在本发明中，但不限于上述方式，也可以采用静态配置的方式，配置所有AC地址，AP与所有发现的AC建立控制和数据隧道。

之后，基于所建立的隧道，所述AP执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理。

其中，所述预置的业务负荷分担策略包括但不限于静态负荷分担或者动态负荷分担及其业务选择策略。

本实施例所述的AC资源池的组网方式下，AP和资源池中每个AC建立关系，用户的业务根据静态负荷分担或者动态负荷分担的方式由AP分散到各个AC进行处理，AP完成业务的分流功能。

具体地，AP和多个AC同时建立数据隧道，可以由AP执行负荷分担的功能，通过一定的方法实现多个AC间的均衡，同时AP和多个AC间建立的隧道，可以起到冗余容灾功能，当某个AC宕机或异常时，AP可以选择其他可用AC处理业务。AP执行负荷分担方法，本实施例下面介绍几种典型方法，但不限于以下所述的方法。

1、静态负荷分担方法，该方式由后台配置策略，根据AC的能力，均衡各个AC负荷分担比例，例如AC1，AC2，AC3，可采用固定容量比例x：y：z的方式，由AC将负荷分担的容量分值通过配置消息通知AP。终端通过AP关联时，AP按照容量分值，将终端用户的业务数据报文分发到不同的AC，当终端用户关联成功后，该终端用户所有的上行报文发往该AC。

采用上述静态负荷均衡方法，AC池中各个AC的负荷容量可以根据实际需要进行规划和配置，AP根据该容量分值来实现业务分流，由此达到业务均衡的目的。

2、动态负荷分担方法，AC周期性将自己的负荷状况通知AP，AP根据AC的实时负荷分担情况分配新接入的用户。相比上述静态负荷分担方法中，用户刚上线时将用户分配到不同AC处理，但由于不用用户的流量不同，同时用户不停的上线和下线，导致AC的处理负荷可能不均衡，该动态负荷分担方法中，AC可以根据流量、用户数量等评估方式，以实际自身负荷和处理量进行计算，将AC处理负荷周期性通知AP，AP根据AC的实时状态，将新接入用户优先分配到负荷较轻的AC处理，由此可以快速达到负荷均衡状态。

当然，AP也可以通过主动查询方式，获取AC负荷。

上述负荷计算方式，可以使用用户容量，即AC关联终端数量，也可以使用AC实际处理的流量，也可以综合数量和流量进行负荷计算，例如可以采用上述计算公式（1）：

基于上述公式（1），AP获取多个AC实时负荷的情况下，计算所有AC当前阶段负荷分担比例为：

X*(1-AC1的处理负荷)：y*（1-AC2的处理负荷）：Z*（1-AC3的处理负荷）。

由于周期性同步负荷及时反映当前系统处理情况，该时间段采用新的分担比例，频繁的调整可能会造成AP执行性能下降，因此同步周期可以在AC配置，并根据实际网络运行情况进行优化。

在具体处理时，网络分担处理节点在AP执行，如图2d所示，图2d是本实施例中负荷通知过程示意图；由AP通过CAPWAP控制消息请求AC告知负荷情况，AC在随后的响应消息中携带当前处理负荷情况，当AP获取到各个AC负荷参数时，重新计算负荷分担容量，对新接入用户采用执行负荷分担策略，对于重关联用户，如果原AP下已经有该用户的信息，需要将该用户分担到原有关联的AC进行处理。

进一步地，当资源池中某个AC过载时，AC可以主动通知所有AP，告知AC负荷过载情况，AC则执行负荷卸载方式，例如主动去关联一些用户或限制用户速率，或者AC主动下线部分用户，以减轻负荷；而AP在获知某个AC负荷过载时，对新接入用户不再选择接入该AC，经新接入用户重新分配到其他正常AC上处理；此后，当AC过载解除时，AC主动通知AP，AP重新执行负荷分担策略，如图4所示，图4是本实施例AC通知AP负荷过载及负荷过载解除的过程示意图。

通过上述方案可以在AC过载时主动自愈，最大限度的减少对用户造成的影响。

此外，本实施在AP与AC之间的隧道异常时还提出相应的解决方案。

具体地，AP通过CAPWAP隧道保活报文，和AC进行保活，当AP检测某个控制隧道异常时，如果该隧道为主控制隧道，则AP无需处理，不影响业务进行，当该控制隧道不是主控隧道时，AP随机选择某个AC或者选择负荷较轻的AC，通过Configuration Status Request消息通知该AC。

当AP检测与某个AC的数据隧道异常，AP通过去关联消息主动下线该AC下的用户，并将新接入用户选择其他AC接入，新接入用户不接入该故障AC，从而达到尽快恢复故障AC下用户业务的目的。

当AP和AC数据隧道断链到一定时长时，AP删除与该AC的CAPWAP隧道。直至AP重新选择该AC，发起发现过程，建立与该AC之间的CAPWAP隧道。

此外，当终端用户在不同的AP之间进行业务切换时，本实施例AC分担负荷的处理方案如下：

在本实施例中，要求业务的接入认证由AC进行控制，AC提供用户认证和接入以及计费功能，本发明AC作为资源池进行组网，以下具体说明了用户在AC 资源池中切换和用户接入控制方式。

在AC+瘦AP的组网方式下，一般用户的认证点设置在AC，对于AC 资源池方案，将用户的认证点和接入控制、密钥管理等功能由AC实现，用户上线和认证时通过AC进行控制，当用户在AC 资源池内不同的AP间切换时，目标AP收到用户的重关联请求时，需要对这部分用户选择处理AC即归属AC，本实施例要求AP对切换用户选择原AC进行处理，如此用户的地址无需重新分配，无需重新认证，业务切换不需要终端操作，参照图7所示，图7是用户切换处理示意图，如图7所示，用户从AP1切换到AP2时，AP选择AC2作为处理AC。

具体实现方式如图8所示，图8是终端用户具体切换流程示意图。当目标AP收到用户的重关联请求后，发现时切换用户时，需要将重关联请求发送到所有AC，AC收到重关联请求后，检查本地是否有该用户信息，原有的处理AC发送重关联响应给目标AP，目标AP选择该AC作为该用户的业务AC，将用户的数据报文发送给该AC，由此通过上述方案，在业务切换时不更换处理AC，而用户的IP也无需重新分配，从而保证了切换无需重新认证，减少切换时延。

为了生成临时密钥，用户和AC或AP进行4次握手过程，生成临时密钥和组播密钥。

如果AP等待一段时间，没有收到任何重关联响应消息，说明切换后AC发生变更或者目标AP和AC没有建立数据隧道，AP根据负荷分担方法重新选择新的AC。

上述各实施例中所提供的业务均衡和负荷分担主要在AP实现，以下具体阐述AP中上述功能的实现方法，但不限于以下方式。

本发明提供AP的负荷分担模块202中实现负荷均衡功能相关的模块说明，AP需要支持NSF（Node Select Function）功能，实现AC负荷状态管理、AC分配选择功能。如图9所示，图9是本发明中AP的负荷分担模块202内部模块协作示意图，AP内置有负荷状态管理模块、AC分配选择功能模块、CAPWAP管理模块以及用户管理模块，其中：负荷状态管理模块负责收集AC负载情况，计算各个AC分配权值，通知AC分配选择功能模块，AC分配选择功能模块根据各个AC分配权值，根据负荷分担的方法，在新用户接入时将分配到相应的AC处理，后续该用户始终发送到该AC进行处理。同时AC负荷状态管理模块同时维护各个AC的状态，当CAPWAP管理模块检测到某个AC异常时通知该AC负荷状态管理模块，该AC负荷状态管理模块通知用户管理模块，强制该AC下所有用户下线。

如图11所示，本发明一实施例提出一种基于资源池的网络负荷分担系统，包括：AP501和构成资源池的若干个AC502，其中：

所述AP501用于与资源池中的每一AC502建立隧道；以及基于所建立的隧道，执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC502进行处理；

所述AC502用于配合所述AP501的业务负荷分担策略分担相应用户业务负荷并进行处理。

具体地，本实施例提供WLAN网络瘦AP+AC架构下的一种冗余组网方式，基于系统中各AC502划分为多个资源池，每个池也可以称为POOL（称为资源池或资源域），如图2a及图2b所示，图2a是AC502和AP501的组网拓扑图；图2b是AP501与AC资源池的组网结构图，如图2b所示，多个AC502组成一个资源池，即AC POOL，资源池中各AC502通过网管中心统一配置，网管中心将业务策略、SSID等信息发送给各个归属的管理AC502，AC资源池中设置统一DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议），即AC502 资源池内统一DHCP SERVER服务，统一为所有AP501以及终端用户分配IP地址。

多个AP501归属该AC资源池内，其中每个AP501与资源池中所有AC502同时建立CAPWAP（Control And Provisioning of Wireless ACcess Points ProtocolSpecification，无线接入点控制与配置协议）隧道，包括控制隧道和数据隧道，每个AP501与AC502的数据隧道相互独立，没有主次之分，对于AP501管理和控制，可以由AP501确定，由AP501主动通知AC502当前的主控制隧道，同时，AP501在加入AC502时，AP501告知AC502该AC502为管理AC502，后续配置和管理可以通过管理AC502进行。同一个AP501下的终端用户根据一定的负荷分担策略选择资源池中的不同AC502进行关联，相应的终端用户业务由归属AC502进行处理。

如图2b中所示，AP5011选择AC5023为管理AC502，AP5012选择AC5021为管理AC502。

当AP501上电或配置时，如图2c中A场景所示，图2c是本实施例中AP501的发现与加入过程示意图，当AP501通过二层发现方式加入AC502 资源池时，通过AP501广播DISCOVERY报文，资源池中AC502给AP501发送DISCOVERY response报文，然后AP501分别向AC502发起加入过程，在JOINT REQUEST消息中携带主管理隧道标记，后续该AP501管理通过该AC502进行，AP501分别与每个AC502建立CAPWAP控制隧道和数据隧道。

当AP501通过三层方式加入AC502 资源池时，如图2c中B场景，AP501可以通过DHCP分配过程，DHCP服务器通过OPTION43将资源池中AC502列表发给AP501，分别加入到各个AC502，从而建立隧道，也可以通过DNS（Domain Name Server）发现的方式，由DNS将资源池中AC502 I P（Internet Protocol）地址告知AP501，AP501分别建立CAPWAP隧道。

上述方式包括在本发明中，但不限于上述方式，也可以采用静态配置的方式，配置所有AC502地址，AP501与所有发现的AC502建立控制和数据隧道。

然后，AP501执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC502进行处理。

其中，所述预置的业务负荷分担策略包括但不限于静态负荷分担或者动态负荷分担及其业务选择策略。

本实施例所述的AC资源池的组网方式下，AP501和资源池中每个AC502建立关系，用户的业务根据静态负荷分担或者动态负荷分担的方式由AP501分散到各个AC502进行处理，AP501完成业务的分流功能。

具体地，AP501和多个AC502同时建立数据隧道，可以由AP501执行负荷分担的功能，通过一定的方法实现多个AC502间的均衡，同时AP501和多个AC502间建立的隧道，可以起到冗余容灾功能，当某个AC502宕机或异常时，AP501可以选择其他可用AC502处理业务。AP501执行负荷分担方法，本实施例下面介绍几种典型方法，但不限于以下所述的方法。

1、静态负荷分担方法，该方式由后台配置策略，根据AC502的能力，均衡各个AC502负荷分担比例，例如AC5021，AC5022，AC5023，可采用固定容量比例x：y：z的方式，由AC502将负荷分担的容量分值通过配置消息通知AP501。终端通过AP501关联时，AP501按照容量分值，将终端用户的业务数据报文分发到不同的AC502，当终端用户关联成功后，该终端用户所有的上行报文发往该AC502。

采用上述静态负荷均衡方法，AC资源池中各个AC502的负荷容量可以根据实际需要进行规划和配置，AP501根据该容量分值来实现业务分流，由此达到业务均衡的目的。

2、动态负荷分担方法，AC502周期性将自己的负荷状况通知AP501，AP501根据AC502的实时负荷分担情况分配新接入的用户。相比上述静态负荷分担方法中，用户刚上线时将用户分配到不同AC502处理，但由于不用用户的流量不同，同时用户不停的上线和下线，导致AC502的处理负荷可能不均衡，该动态负荷分担方法中，AC502可以根据流量、用户数量等评估方式，以实际自身负荷和处理量进行计算，将AC502处理负荷周期性通知AP501，AP501根据AC502的实时状态，将新接入用户优先分配到负荷较轻的AC502处理，由此可以快速达到负荷均衡状态。

当然，AP501也可以通过主动查询方式，获取AC502负荷。

上述负荷计算方式，可以使用用户容量，即AC502关联终端数量，也可以使用AC502实际处理的流量，也可以综合数量和流量进行负荷计算，例如可以采用上述计算公式（1）。

基于上述公式（1），AP501获取多个AC502实时负荷的情况下，计算所有AC502当前阶段负荷分担比例为：

X*(1-AC1的处理负荷)：y*（1-AC2的处理负荷）：Z*（1-AC3的处理负荷）。

由于周期性同步负荷及时反映当前系统处理情况，该时间段采用新的分担比例，频繁的调整可能会造成AP501执行性能下降，因此同步周期可以在AC502配置，并根据实际网络运行情况进行优化。

在具体处理时，网络分担处理节点在AP501执行，如图2d所示，图2d是本实施例中负荷通知过程示意图；由AP501通过CAPWAP控制消息请求AC502告知负荷情况，AC502在随后的响应消息中携带当前处理负荷情况，当AP501获取到各个AC502负荷参数时，重新计算负荷分担容量，对新接入用户采用执行负荷分担策略，对于重关联用户，如果原AP501下已经有该用户的信息，需要将该用户分担到原有关联的AC502进行处理。

进一步地，当资源池中某个AC502过载时，AC502可以主动通知所有AP501，告知AC502负荷过载情况，AC502则执行负荷卸载方式，例如主动去关联一些用户或限制用户速率，或者AC502主动下线部分用户，以减轻负荷；而AP501在获知某个AC502负荷过载时，对新接入用户不再选择接入该AC502，经新接入用户重新分配到其他正常AC502上处理；此后，当AC502过载解除时，AC502主动通知AP501，AP501重新执行负荷分担策略，如图4所示，图4是本实施例AC502通知AP501负荷过载及负荷过载解除的过程示意图。

通过上述方案可以在AC502过载时主动自愈，最大限度的减少对用户造成的影响。

此外，本实施例还提出AP501与AC502之间的隧道异常时的解决方案。

具体地，AP501通过CAPWAP隧道保活报文，和AC502进行保活，当AP501检测某个控制隧道异常时，如果该隧道为主控制隧道，则AP501无需处理，不影响业务进行，当该控制隧道不是主控隧道时，AP501随机选择某个AC502或者选择负荷较轻的AC502，通过Configuration Status Request消息通知该AC502。

当AP501检测与某个AC502的数据隧道异常，AP501通过去关联消息主动下线该AC502下的用户，并将新接入用户选择其他AC502接入，新接入用户不接入该故障AC502，从而达到尽快恢复故障AC502下用户业务的目的。

当AP501和AC502数据隧道断链到一定时长时，AP501删除与该AC502的CAPWAP隧道。直至AP501重新选择该AC502，发起发现过程，建立与该AC502之间的CAPWAP隧道。

另外，当终端用户在不同的AP501之间进行业务切换时，网络负荷分担可以采用以下处理方案。

要求业务的接入认证由AC502进行控制，AC502提供用户认证和接入以及计费功能，本发明AC502作为资源池进行组网，以下具体说明了用户在AC502 资源池中切换和用户接入控制方式。

在AC+瘦AP的组网方式下，一般用户的认证点设置在AC502，对于AC资源池方案，将用户的认证点和接入控制、密钥管理等功能由AC502实现，用户上线和认证时通过AC502进行控制，当用户在AC502 资源池内不同的AP501间切换时，目标AP501收到用户的重关联请求时，需要对这部分用户选择处理AC502即归属AC502，本实施例要求AP501对切换用户选择原AC502进行处理，如此用户的地址无需重新分配，无需重新认证，业务切换不需要终端操作，参照图7所示，图7是用户切换处理示意图，如图7所示，用户从AP1切换到AP2时，AP选择AC2作为处理AC。

具体实现方式如图8所示，图8是终端用户具体切换流程示意图。当目标AP501收到用户的重关联请求后，发现时切换用户时，需要将重关联请求发送到所有AC502，AC502收到重关联请求后，检查本地是否有该用户信息，原有的处理AC502发送重关联响应给目标AP501，目标AP501选择该AC502作为该用户的业务AC502，将用户的数据报文发送给该AC502，由此通过上述方案，在业务切换时不更换处理AC502，而用户的IP也无需重新分配，从而保证了切换无需重新认证，减少切换时延。

为了生成临时密钥，用户和AC502或AP501进行4次握手过程，生成临时密钥和组播密钥。

如果AP501等待一段时间，没有收到任何重关联响应消息，说明切换后AC502发生变更或者目标AP501和AC502没有建立数据隧道，AP501根据负荷分担方法重新选择新的AC502。

本发明上述各实施例中所提供的业务均衡和负荷分担主要在AP501实现，以下具体阐述AP501中上述功能的实现方法，但不限于以下方式。

本发明提供AP501实现负荷均衡功能相关的模块说明，AP501需要支持NSF（NodeSelect Function）功能，实现AC502负荷状态管理、AC502分配选择功能。如图9所示，图9是本发明中AP501内部模块协作示意图，AP501内置有负荷状态管理模块、AC502分配选择功能模块、CAPWAP管理模块以及用户管理模块，其中：负荷状态管理模块负责收集AC502负载情况，计算各个AC502分配权值，通知AC502分配选择功能模块，AC502分配选择功能模块根据各个AC502分配权值，根据负荷分担的方法，在新用户接入时将分配到相应的AC502处理，后续该用户始终发送到该AC502进行处理。同时AC502负荷状态管理模块同时维护各个AC502的状态，当CAPWAP管理模块检测到某个AC502异常时通知该AC502负荷状态管理模块，该AC502负荷状态管理模块通知用户管理模块，强制该AC502下所有用户下线。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种基于资源池的网络负荷分担方法，其特征在于，包括：

接入点AP与资源池中的每一接入控制器AC建立隧道，其中，多个AC组成一个资源池；

基于所建立的隧道，所述AP执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理，其中，所述预置的业务负荷分担策略至少包括静态负荷分担及其业务选择策略、或者动态负荷分担及其业务选择策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述AP以二层方式加入所述资源池时，所述AP与资源池中的每一AC建立隧道的步骤包括：

AP在上电或配置时，向资源池中广播发现报文；

所述AP接收资源池中的AC发送的发现响应报文；

所述AP向所述资源池中的各AC发起加入请求，与每一AC建立控制隧道和数据隧道；

或者，

当所述AP以三层方式加入所述资源池时，所述AP与资源池中的每一AC建立隧道的步骤包括：

所述AP通过DHCP服务器获取所述资源池中AC列表，与所述AC列表中各AC建立控制隧道和数据隧道；或者；所述AP通过DNS发现方式获取所述资源池中各AC的IP地址，根据获取的IP地址分别与各AC建立控制隧道和数据隧道。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所建立的隧道，所述AP将用户业务以静态负荷分担的方式分发至所述资源池中对应的AC进行处理的步骤包括：

所述AP接收各AC发送的后台以负荷均衡分担比例配置策略所配置的负荷分担容量分值；

所述AP按照各AC的负荷分担容量分值，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理；

或者，

所述基于建立的所述隧道，所述AP将用户业务以动态负荷分担的方式分发至所述资源池中对应的AC进行处理的步骤包括：

所述AP接收所述资源池中各AC周期性发送的各AC自身负荷分担状况通知；或者，所述AP通过查询方式获取所述资源池中各AC负荷分担状况；

所述AP根据各AC的负荷分担状况，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述AC过载时，所述AP接收所述AC发送的过载状况通知；

并将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述AP检测到与一所述AC的隧道异常时，若该隧道为数据隧道，则所述AP通过去关联消息下线该AC下的用户，并为新接入用户选择其他AC接入；

当所述AP与所述AC之间的数据隧道断链至预定时长时，所述AP删除与该AC之间的隧道，直至所述AP重新选择与该AC发起发现过程建立隧道。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

当用户在所述资源池中不同AP下切换业务，目标AP收到用户的重关联请求时，在所述资源池中以广播的方式确定该用户的归属AC，并将该用户的业务数据报文发送至该归属AC。

7.一种接入点AP，其特征在于，包括：

隧道建立模块，用于与资源池中的每一接入控制器AC建立隧道，其中，多个AC组成一个资源池；

负荷分担模块，用于基于所建立的隧道，执行预置的业务负荷分担策略，将用户业务分发至所述资源池中对应的AC进行处理，其中，所述预置的业务负荷分担策略至少包括静态负荷分担及其业务选择策略、或者动态负荷分担及其业务选择策略。

8.根据权利要求7所述的AP，其特征在于，当所述AP以二层方式加入所述资源池时，所述隧道建立模块还用于在AP上电或配置时，向资源池中广播发现报文；接收资源池中的AC发送的发现响应报文；向所述资源池中的各AC发起加入请求，与每一AC建立控制隧道和数据隧道；或者，当所述AP以三层方式加入所述资源池时，所述隧道建立模块还用于通过DHCP服务器获取所述资源池中AC列表，与所述AC列表中各AC建立控制隧道和数据隧道；或者通过DNS发现方式获取所述资源池中各AC的IP地址，根据获取的IP地址分别与各AC建立控制隧道和数据隧道。

9.根据权利要求7所述的AP，其特征在于，所述负荷分担模块还用于接收各AC发送的后台以负荷均衡分担比例配置策略所配置的负荷分担容量分值；按照各AC的负荷分担容量分值，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理；

或者，

所述负荷分担模块还用于接收所述资源池中各AC周期性发送的各AC自身负荷分担状况通知；或者，通过查询方式获取所述资源池中各AC负荷分担状况；根据各AC的负荷分担状况，将用户的业务数据报文分发到相应的AC处理。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的AP，其特征在于，所述负荷分担模块还用于当所述AC过载时，接收所述AC发送的过载状况通知，将新接入用户业务重新分配到其他正常AC上处理；以及当所述AC过载解除时，接收所述AC发送的过载解除状况通知，重新执行负荷分担策略。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的AP，其特征在于，

所述负荷分担模块还用于当检测到与一所述AC的隧道异常时，若该隧道为数据隧道，则通过去关联消息下线该AC下的用户，并为新接入用户选择其他AC接入；

所述隧道建立模块还用于当所述AP与所述AC之间的数据隧道断链至预定时长时，删除与该AC之间的隧道，直至所述AP重新选择与该AC发起发现过程建立隧道。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的AP，其特征在于，所述负荷分担模块还用于当用户在所述资源池中不同AP下切换业务，收到用户的重关联请求时，在所述资源池中以广播的方式确定该用户的归属AC，并将该用户的业务数据报文发送至该归属AC。

13.一种基于资源池的网络负荷分担系统，其特征在于，包括：如权利要求7-12中任一项所述的AP和构成资源池的若干个AC，其中：

所述AC用于配合所述AP的业务负荷分担策略分担相应用户业务负荷并进行处理。