CN105191413A - 平衡接入点工作负载 - Google Patents

Abstract

平衡接入点工作负载包括确定使用无线网络的第一信道的第一接入点过载，接收将使用第一接入点的第一信道的客户端设备切换到与第二接入点相关联的第二信道的指令，以及指导客户端设备从使用第一信道切换到使用第二信道。

Description

平衡接入点工作负载

背景技术

诸如大学和图书馆之类的许多组织同时向多个用户提供无线网络。网络用户通过其诸如膝上型计算机、电话或电子平板之类的移动客户端设备访问无线网络。这些客户端设备通过接入点与无线网络对接。一般而言，大型无线网络将利用多个接入点来服务大数目的网络用户，因为每一个接入点的能力有限。

附图说明

附图图示了本文所描述的原理的各种示例并且是说明书的一部分。所图示的示例仅仅是示例并且不限制权利要求的范围。

图1是根据本文所描述的原理的虚拟聚合接入点的示例的图。

图2是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的方法的示例的图。

图3是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的方法的示例的图。

图4是根据本文所描述的原理的平衡系统的示例的图。

图5是根据本文所描述的原理的平衡系统的示例的图。

图6是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的过程的流程图的示例的图。

具体实施方式

服务大数目的网络用户的无线网络可能经历接入点之间的不均匀的工作负载分布。一般而言，客户端设备将识别到接入点正在展现出过载的迹象，并且客户端设备将发起与另一接入点相关联以与无线网络对接。与另一接入点重新关联的过程通常在没有网络用户的知识的情况下执行。首先，无线设备与过载的接入点分离（disassociate）。作为结果，网络用户变成临时从无线网络断开。接下来，客户端设备将针对到另一接入点的信道进行扫描。当信道被选择时，客户端设备必须被验证以能够访问无线网络。响应于被验证，客户端设备与接入点相关联。最后，客户端设备可以使用接入点的信息（诸如基本服务集标识符（BSSID）、介质访问控制（MAC）地址以及信道信息）以用于发送和接收分组。

不幸的是，从过载的接入点分离和与另一接入点重新关联的过程使网络用户在大约几秒内没有无线网络的使用。取决于网络用户正与无线网络一起使用的程序，这种从网络的断开可以是明显且令人烦恼的。

本文所描述的原理包括一种用于以使得防止用户从网络断开的这样的方式平衡接入点的工作负载的方法。这样的方法包括确定使用无线网络的第一信道的第一接入点过载，接收正使用第一接入点的第一信道的客户端设备要切换到与第二接入点相关联的第二信道的指令，以及指导客户端设备从使用第一信道切换到使用第二信道。该方法由除客户端设备之外的设备发起。这样的设备包括交换机（switch）、接入点、另一设备或其组合。作为结果，客户端设备不从原始接入端断开以搜索新的接入点。代替地，客户端设备被告知其接入点过载并且要切换到准备好用于该客户端设备的所标识的信道。因此，消除了针对另一信道的重新扫描。另外，不要求客户端设备向另一接入点重新验证。代替地，客户端设备可以以对网络用户透明的方式无缝地在第二接入点上继续操作。

在以下描述中，为了解释的目的，阐述大量具体细节以便提供对本系统和方法的透彻理解。然而，对本领域技术人员而言将显而易见的是，本装置、系统和方法可以在没有这些具体细节的情况下实践。在说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着所描述的特定特征、结构或特性至少包括在这一个示例中，但是不一定在其它示例中。

图1是根据本文所描述的原理的虚拟聚合接入点（100）的示例的图。在该示例中，交换机（102）具有将接入点与无线网络的组件连接的多个端口。在该示例中，端口1-5与接入点通信而端口6-10与网络组件通信。交换机使用桥接器表来追踪哪些输入端口（端口1-5）连接到哪些输出端口（端口6-10）。

接入点（104、106、108、110、112）与正在访问无线网络的客户端设备（C1-C14、Ca-Cd）通信。客户端设备可以是电话、膝上型计算机、台式计算机、电子平板、其它客户端设备或其组合。接入点（104、106、108）被成组在一起以形成对客户端设备看来具有单个BSSID和单个MAC地址的虚拟聚合接入点（100）。BSSID和MAC地址被客户端设备用于利用无线网络的组件发送和接收消息。然而，对于交换机（102），虚拟聚合接入点（100）的每一个成员接入点（104、106、108）具有不同的BSSID和MAC地址。对于这些成员接入点（104、106、108），每一个接入点共享公共的BSSID和MAC地址以与客户端设备通信。然而，每一个接入点（104、106、108）具有用于与交换机（102）通信的第二BSSID和MAC地址。因此，接入点（104、106、108）如适当的那样翻译BSSID和MAC地址以用于传入和传出分组。然而，每一个接入点（104、106、108）使用独立的信道来与客户端设备通信。

接入点（110、112）不是虚拟聚合接入点组的部分。这些接入点（110、112）对客户端设备看来具有独立的BSSID、独立的MAC地址和独立的信道。交换机（102）使用与客户端设备用于与接入点（110、112）通信的相同的BSSID和MAC地址来与接入点（110、112）通信。

当客户端设备连接到无线网络时，客户端设备针对可用的无线信道进行扫描。如果多个信道可用，设备可以选择加入任何信道。通常，客户端设备将选择具有最强无线电信号的信道。然而，在其它示例中，其它规则用于确定要连接到可用信道中的哪个。客户端设备可以使用被动扫描模式，其中客户端设备等待来自无线电可到达距离内的接入点的信标信号。在这样的示例中，当客户端设备接收到信标信号时，客户端设备可以选择将哪个信道用于连接到无线网络。在其它示例中，客户端设备使用主动模式。在这样的示例中，客户端设备主动广播探测请求消息并且收集来自无线电可到达距离内的接入点的对应响应消息。

当客户端设备和到接入点的所选信道同步时扫描完成。当完成扫描时，客户端设备准备好进行验证，验证发生在客户端设备首次与虚拟聚合接入点（100）连接时或者每一次客户端与不是虚拟聚合接入点（100）的部分的接入点重新关联时。对于将来与相同虚拟聚合接入点内的其它接入点的重新关联，不重新执行验证，如稍后更加详细地解释的那样。当完成验证过程时，客户端设备准备好进行关联。

在关联过程期间，客户端设备要求接入点将设备接受为基本服务集（BSS）的新成员。接入点基于有效验证结果而接受加入请求。当完成关联时，客户端设备准备向接入点发送无线MAC帧和从接入点接收无线MAC帧以用于发送和接收分组。

用于初始连接到无线网络的过程是相同的，无论客户端设备选择加入具有与关联于虚拟聚合接入点（100）的成员接入点（104、106、108）还是不是虚拟聚合接入点（100）的部分的接入点（110、112）相关联的信道的无线网络。然而，用于将客户端从一个接入点移交（handoff）到另一接入点的过程取决于客户端设备是否与虚拟聚合接入点（100）相关联而不同。

对于作为虚拟聚合接入点（100）的部分的那些接入点（104、106、108），接入点（104、106、108）自己确定它们是否过载。例如，接入点（104）可以确定其过载。在这样的情形中，接入点（104）向交换机（102）发送告知交换机（102）其过载的消息。交换机（102）确定虚拟聚合接入点（100）中的其它交换机是否也过载。如果虚拟聚合接入点（100）中的所有其它接入点（106、108）也过载，则交换机不采取行动。在其它示例中，交换机（102）将告知接入点（104）所有其它接入点（106、108）也过载。然而，如果其它接入点（106、108）中的至少一个未过载，则交换机（102）选择这些接入点（106、108）中的一个以移交来自接入点（104）的客户端设备中的至少一个。

对于该示例，交换机（102）选择接入点（106）以移交客户端设备。而且，在该示例中，接入点（104）选择移交客户端设备C11（114）。作为结果，交换机（102）指导接入点（104）将客户端设备C11（114）移交到接入点（106），并且告知接入点（106）其要接收客户端设备C11（114）。另外，交换机（102）咨询桥接器表以确定接入点（106）正在使用哪个信道并且将该信息向接入点（104）给出。进而，接入点（104）告知客户端设备C11（114）从使用与接入点（104）相关联的信道切换到使用接入点（106）所使用的信道。

接入点（104）在其已经将消息发送到客户端设备C11（114）之后报告回交换机。客户端设备C11（114）切换到新的信道，并且响应于接收到客户端设备C11（114），接入点（106）告知交换机（102）接入点（106）和客户端设备C11（114）现在相关联。

从接入点（104）到接入点（106）的移交相对快速地发生而不从无线网络断开。交换机（102）告知接入点（106）其要接收客户端设备C11（114），因此，接入点（106）准备接收客户端设备C11（114）并且不执行另外的验证。另外，客户端设备C11（114）被告知要切换到哪个信道，因此客户端设备C11（114）不从无线网络断开以确定要切换到哪个信道。作为结果，移交对网络用户是透明的或者至少大幅减少对网络的干扰。

交换机（102）了解虚拟聚合接入点（100）的存在、作为虚拟聚合接入点（100）的成员的接入点（104、106、108）、虚拟聚合接入点（100）的BSSID和MAC以及每一个成员接入点（104、106、108）的信道。此外，交换机（106）维护成员接入点（104、106、108）、成员接入点（104、106、108）的信道以及用于成员接入点（104、106、108）的交换机端口之间的桥接器表。

为了支持虚拟聚合接入点（100）的框架，成员接入点（104、106、108）提供跨相同虚拟聚合接入点（100）的成员统一的BSSID和MAC地址的可编程性。因此，即使每一个成员接入点（104、106、108）具有其自身的MAC地址和设置其自身的BSSID的能力，但是其必须使用从交换机（102）给出的BSSID和MAC值。而且，成员接入点（104、106、108）能够选择与相同虚拟聚合接入点（100）内的相邻成员接入点（104、106、108）不同的信道。

虚拟聚合接入点（100）对客户端设备透明。从成员接入点（104、106、108）到客户端设备的信道改变请求可以使用标准协议。因此，虚拟聚合接入点（100）是客户端设备友好的。

虚拟聚合接入点（100）的相邻成员接入点（104、106、108）选择与其邻居不同的信道。虚拟聚合接入点（100）的每一个成员接入点（104、106、108）向交换机（102）持续报告其信道信息。虚拟聚合接入点（100）可以允许移交仅在成员接入点（104、106、108）之一过载的情况下发生。然而，如果所有成员接入点（104、106、108）过载，则切换将不发生。

在一些示例中，客户端设备可以选择发起移交。如果所有成员接入点（104、106、108）过载则这样的情形可以发生。如果客户端设备从相同的虚拟聚合接入点（100）选择另一信道，移交自动利用以上所描述的快速移交。如果客户端设备选择虚拟聚合接入点（100）之外的另一接入点（110、112），则移交将在传统移交的框架中完成，其较为缓慢并且将导致客户端设备临时从无线网络断开。

图2是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的方法（200）的示例的图。在该示例中，方法（200）包括利用第一接入点确定（202）其过载并且确定（204）其想要移交客户端设备A。将这些决定报告（206）给交换机。交换机针对第一接入点选择（208）第二接入点以移交客户端设备A。交换机还添加（210）附加的端口以充当去往和来自客户端设备A的附加业务路径。交换机还指导（212）第二接入点准备与客户端设备A相关联。交换机告知（214）第一接入点：客户端设备A将切换到第二接入点。

第一接入点从第一接入点向客户端设备A发送（216）信道改变指令。第一接入点还向交换机报告（218）其正在移交客户端设备A。客户端设备将信道改变（220）成第二接入点所使用的信道。当第二接入点与客户端设备A相关联时第二接入点将告知（222）交换机。

图3是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的方法（300）的示例的图。在该示例中，方法（300）包括确定（302）使用无线网络的第一信道的第一接入点过载，确定（304）正使用第一接入点的客户端设备中的哪个要移交到使用第二信道的第二接入点，以及指导（306）客户端设备从使用第一信道切换到使用第二信道。

第一和第二接入点可以是单个虚拟聚合接入点的成员。这样的虚拟聚合接入点使BSSID和MAC地址对客户端设备看来对于作为虚拟聚合接入点的成员的每一个接入点而言是相同的。然而，对于交换机，第一和第二接入点看起来具有不同的BSSID和MAC地址。

在一些示例中，指导第二接入点准备与客户端设备相关联。第一接入点可以向交换机发送报告，所述报告通知交换机其正在移交客户端设备，并且第二接入点可以向交换机发送指示客户端设备现在与其相关联的报告。

图4是根据本文所描述的原理的平衡系统（400）的示例的图。在该示例中，平衡系统（400）包括聚合引擎（402）、追踪引擎（404）、确定引擎（406）和移交引擎（408）。引擎（402、404、406、408）是指执行规定功能的硬件和程序指令的组合。引擎（402、404、406、408）中的每一个可以包括处理器和存储器。程序指令存储在存储器中并且使处理器执行引擎的规定功能。

聚合引擎（402）聚合成员接入点以形成虚拟聚合接入点，其对于客户端设备起单个接入点的作用。虽然虚拟聚合接入点对客户端设备看来具有单个BSSID和单个MAC地址，但是虚拟聚合接入点用多个信道与多个客户端设备通信。对于交换机，成员接入点具有独立的BSSID和MAC地址。

追踪引擎（404）追踪哪些信道与每一个客户端设备通信并且与哪些接入点相关联。确定引擎（406）确定接入点何时过载，并且移交引擎（408）协调（orchestrate）第一和第二接入点之间的移交。

图5是根据本文所描述的原理的平衡系统（500）的示例的图。在该示例中，平衡系统（500）包括与存储器资源（504）通信的处理资源（502）。处理资源（502）包括用于处理编程的指令的至少一个处理器和其它资源。存储器资源（504）一般表示能够存储诸如被平衡系统（500）所使用的数据结构或编程的指令之类的数据的任何存储器。被示出存储在存储器资源（504）中的编程的指令包括聚合接入点映射器（506）、过载确定器（508）、过载通知器（510）、移交接入点选择器（512）、移交指导器（514）、移交发起器通知器（516）、信道改变器（518）和移交完成通知器（520）。

存储器资源（504）包括包含计算机可读程序代码以使任务由处理资源（502）执行的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是有形和/或非暂时性存储介质。计算机可读存储介质可以是并非传输存储介质的任何适当的存储介质。计算机可读存储介质类型的非穷尽列表包括非易失性存储器、易失性存储器、随机存取存储器、基于忆阻器（memristor）的存储器、只写存储器、闪速存储器、电可擦除程序只读存储器或各类存储器或其组合。

聚合接入点映射器（506）表示当执行时使处理资源（502）映射哪些信道与虚拟聚合接入点中的哪些接入点相关联和/或哪些客户端设备与每一个信道通信的编程的指令。过载确定器（508）表示当执行时使处理资源（502）确定何时虚拟聚合接入点中的成员接入点与其它成员接入点相比是过载的编程的指令。过载通知器（510）表示当执行时使处理资源（502）在其确定接入点过载时通知交换机的编程的指令。

移交接入点选择器（512）表示当执行时使处理资源（502）选择虚拟聚合接入点中的哪个其它接入点应当接收要被移交的客户端设备的编程的指令。移交指导器（514）表示当执行时使处理资源（502）生成用于如何将客户端设备移交到所选接入点的指令的编程的指令。指令将被发送到过载的接入点，其进而关于移交而指导客户端设备。移交发起器通知器（514）表示当执行时使处理资源（502）在过载的接入点向客户端设备发送移交指令时通知交换机的编程的指令。

信道改变器（518）表示当执行时使处理资源（502）将客户端设备所使用的信道从与过载的接入点相关联的信道改变到与所选接入点相关联的信道的编程的指令。移交完成通知器表示当执行时使处理资源（502）在客户端设备使用与所选接入点相关联的信道时通知交换机的编程指令。响应于完成通知，聚合接入点映射器（506）对桥接器表做出改变以反映改变。

另外，存储器资源（504）可以是安装包的部分。响应于对安装包进行安装，可以从安装包的源（诸如便携式介质、服务器、远程网络位置、另一位置或其组合）下载存储器资源（504）的编程的指令。与本文所描述的原理兼容的便携式存储器介质包括DVD、CD、闪速存储器、便携式盘、磁盘、光盘、其它形式的便携式存储器或其组合。在其它示例中，编程的指令已经被安装。在此，存储器资源可以包括诸如硬盘驱动器、固态硬盘驱动器等之类的集成存储器。

在一些示例中，处理资源（502）和存储器资源（504）位于相同的物理组件（诸如服务器或网络组件）内。存储器资源（504）可以是物理组件的主存储器、高速缓存、寄存器、非易失性存储器或物理组件的存储器层级中的其它地方的部分。可替换地，存储器资源（504）可以与处理资源（502）通过网络进行通信。另外，诸如库之类的数据结构可以通过网络连接从远程位置访问，而编程的指令位于本地。因此，平衡系统（500）可以实现在用户设备上、服务器上、服务器的集合上或其组合。

图5的平衡系统（500）可以是通用计算机的部分。然而，在可替换的示例中，平衡系统（500）是专用集成电路的部分。

图6是根据本文所描述的原理的用于平衡接入点工作负载的过程的流程图（600）的示例的图。在该示例中，过程包括追踪（602）客户端设备与聚合接入点中的接入点之间的连接，以及确定（604）是否接入点之一报告其过载。如果没有接入点报告它们过载，则过程继续追踪（602）连接。

如果接入点之一报告其过载，则过程确定（606）是否虚拟聚合接入点中的其余接入点中的至少一个与过载接入点相比是较少负载的。如果没有一个其余接入点是较少负载的（即所有接入点过载），则过程继续追踪连接。如果所有接入点都过载，则对接入点之间的工作负载进行平衡。如果工作负载被平衡，但是接入点仍旧过载，则过程可以包括等待时段以重新检查来确定是否成员接入点之一释放（freeup）。

如果接入点与过载的接入点相比是较少负载的，过程通过选择比过载的接入点负载少的其余接入点之一以从过载的接入点接收客户端设备而继续。指导（610）所选接入点准备与来自报告接入设备的客户端设备相关联。而且，指导（612）过载的接入点以指导客户端设备将信道从过载的接入点所使用的信道改变成所选接入点所使用的信道。过程还包括确定（614）所选接入点是否已经确认其现在与客户端设备相关联。如果不是，重新指导（612）所选接入点。如果所选接入点已经报告其现在与客户端设备相关联，则交换机改变（616）所追踪的连接以反映改变。

虽然已经参考具体类型的交换机、客户端设备和接入点描述了以上示例，但是依照本文所描述的原理，可以使用任何适当的交换机、客户端设备和/或接入点。另外，虽然已经与以上示例相关地描述了不与虚拟聚合接入点相关联的接入点的操作，但是这些接入点可以处理利用任何适当的机制和/或协议的移交。

虽然已经参考具体虚拟聚合接入点和相关联的架构描述了以上示例，但是依照本文所描述的原理，可以使用具有不同于以上示例的架构、布局和协议的任何适当的虚拟聚合接入点。虽然已经参考具体无线网络描述了以上示例，但是依照本文所描述的原理，可以使用任何适当类型的网络。

虽然已经利用执行不同功能的不同组件描述了以上示例，但是任何适当的设备可以执行任何适当的功能以完成移交。例如，交换机可以确定何时接入点过载，确定要将客户端设备移交到哪个接入点，确定要移交哪个客户端设备，指导接收接入点准备接收客户端设备，指导客户端设备改变信道，其它功能或其组合。然而，在其它示例中，接入点之一或另一设备可以执行这些功能。在其它示例中，执行这些功能的设备跨多个组件分布。

已经仅仅为了说明和描述所描述的原理的示例而呈现了前述描述。该描述不意图是详尽的或者将这些原理限制为所公开的任何确切形式。鉴于以上教导，许多修改和变型是可能的。

Claims (15)

1.一种用于平衡接入点工作负载的方法，包括：

确定使用无线网络的第一信道的第一接入点过载；

接收将使用所述第一接入点的第一信道的客户端设备切换到与第二接入点相关联的第二信道的指令；以及

指导所述客户端设备从使用所述第一信道切换到使用所述第二信道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接入点对所述客户端设备看来具有单个基本服务集标识符（BSSID）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接入点对所述客户端设备看来具有单个介质访问控制（MAC）地址。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接入点对交换机看来具有不同的基本服务集标识符（BSSID）。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接入点对交换机看来具有不同的介质访问控制（MAC）地址。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接入点是单个虚拟聚合接入点的成员。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括指导所述第二接入点准备与所述客户端设备相关联。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括向交换机发送所述客户端设备正在从所述第一接入点移交的报告。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括向交换机发送所述客户端设备与所述第二接入点相关联的报告。

10.一种用于平衡接入点工作负载的系统，包括：

聚合引擎，其聚合与公共交换机通信的多个接入点以对客户端设备看来具有公共基本服务集标识符（BSSID）和公共介质访问控制（MAC）地址；

追踪引擎，其追踪所述客户端设备中的哪个与所述多个接入点中的哪个相关联；以及

移交引擎，其发起将所述客户端设备之一从所述多个接入点中的第一接入点移交到所述多个接入点中的第二接入点。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述系统还包括确定引擎，其确定何时发起移交过程。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述聚合引擎允许所述多个接入点对所述公共交换机看来具有独立的BSSID和MAC地址。

13.一种用于平衡接入点工作负载的计算机程序产品，包括：

非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括体现在其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括程序指令，所述程序指令在被执行时使处理器：

　　聚合与公共交换机通信的多个接入点以对多个客户端设备看来为单个接入点；

　　确定使用无线网络的第一信道的所述多个接入点中的第一接入点过载；

　　确定使用所述第一接入点的所述多个客户端设备中的哪个要移交到使用第二信道的所述多个接入点中的第二接入点；以及

　　发起从所述第一接入点到所述第二接入点的移交过程。

14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括包含程序指令的计算机可读程序代码，所述程序指令在被执行时，使所述处理器允许所述多个接入点对所述公共交换机看来具有独立的BSSID和MAC地址。

15.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括包含程序指令的计算机可读程序代码，所述程序指令在被执行时，使所述处理器追踪所述多个客户端设备中的哪个与所述多个接入点中的哪个相关联。