CN107302772A - 一种无线接入节点负载均衡集群方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种无线访问接入负载均衡集群方法及系统，属于电通信技术领域。本发明方法包括步骤S1，动态创建负载均衡集群并添加群员；步骤S2，群员无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围无线接入点的信息，将接收的信号强度指示大于阈值的无线接入点的多址信道报告给群主无线访问接入点；所述群主无线访问接入点进行信息匹配后将匹配成功的无线访问接入节点加入负载均衡集群成为新群员。本发明综合了静态手动创建AP负载均衡集群方式以及动态创建AP负载均衡集群方式，动态创建有交集的负载均衡群组，避免了存在孤立信号AP运行无意义的负载均衡集群，实现无线局域网内AP间的负载均衡，保持网络负载稳定和较高的服务质量。

Description

一种无线接入节点负载均衡集群方法及系统

技术领域

本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种无线接入节点负载均衡集群 方法及系统。

背景技术

随着无线技术的快速发展，无线局域网日趋大众化，在人们日常工作和 生活中的应用越来越广泛。但随着无线局域网络拥有更高的吞吐量和更大的覆 盖范围，用户数越来越多，不可避免的出现了网络热点问题等问题，这可能导 致同一个集中控制器(AC)内的某些无线接入节点(AP)接入点的负载量很大 而某些AP接入点的负载量很低的不合理情况的出现。如何实现无线局域网内 AP间的负载均衡，保持网络负载稳定和较高的服务质量是无线局域网的关键 问题。相比有线网络，无线网络中负载均衡技术的实现更为复杂。

发明专利CN105101106A针对无线网络负载均衡，提出了一种基于负载均 衡群组的方法及系统。在该专利中，群主通过组播报文获得群员AP的负载状 态，并下发负载均衡策略到每个群员AP。发明专利CN106792575A公开了一种 基于终端关联实时信号强度的负载均衡方法及系统，其具体公开了群AP接收 到终端发起的关联请求后，实时向主AP发送终端的关联信息；主AP监听到群 AP发送的关联信息后，向所有群AP组播信号强度获取指令；收到所述信号强 度获取指令的所有群AP分别监听终端的信号强度，并分别将监听获得的信号 强度发送给主AP。取消群员周期上报群主无线扫描结果，只在终端发起关联 时发送该终端的RSSI信息，群主收到群员的关联请求后，广播请求所有群员 回复该终端网络适配器(STA)的接收的信号强度指示(RSSI)信息，群主设 定定时器，根据时间段内收到的群员AP对STA的RSSI信息做对比，做出决策， 回复发起关联AP是否同意关联。

但是，在现有AP集群的负载均衡的场景中，负载均衡方法使终端能关联 到负载较小的AP上，但由于AP安装部署受物理环境的影响，存在孤立的与其 他AP没有无线信号交集的AP，在一定无线信号范围内，终端只能关联使用该 孤立AP，没有其他的AP可供选择。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种无线接入节点负载均衡集 群方法及系统。

本发明综合了静态手动创建AP负载均衡集群方式以及动态创建AP负载 均衡集群方式，动态创建有交集的负载均衡群组。群主AP通过二层广播用户 数据报协议(UDP)报文寻找在同一网段的其他AP，收到群主广播的AP回复 群主AP广播报文，群主AP将响应AP的网络协议(IP)和多址信道(MAC)信 息保存；群主AP开启SSID无线扫描，获取周围AP的MAC、RSSI信息，将RSSI 大于阈值的AP的MAC进行二层广播得到的AP信息匹配，将匹配成功的AP加 入负载均衡集群成为群员AP，并UDP单播通知该AP；成为新群员的AP开启 SSID无线扫描，获取周围AP的MAC、RSSI信息，将RSSI大于阈值的AP的MAC 报告给群主AP，群主AP进行二层广播获取到的AP信息并进行匹配，并将匹 配成功的AP加入负载均衡集群。从而避免了存在孤立信号AP运行无意义的负 载均衡集群，实现无线局域网内AP间的负载均衡，保持网络负载稳定和较高 的服务质量。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种无线接入节点负载均衡集群方法，包括如下步骤：

步骤S1，AC向群主AP发送命令，动态创建负载均衡集群并添加群员；

步骤S2，所述负载均衡集群的群员AP开启SSID无线扫描，获取周围AP 的信息，将接收的信号强度指示大于阈值的AP的MAC报告给所述群主AP，所 述群主AP进行信息匹配后将匹配成功的AP加入负载均衡集群并成为新群员。

作为优选，所述步骤S1具体为：

步骤S11，集中控制器向所述群主AP发送命令；

步骤S12，群主AP通过二层广播UDP报文寻找在同一网段的AP，收到广 播的所述AP通过UDP单播形式回复广播报文；

步骤S13，所述群主AP保存接收到的所述AP信息，将所述AP加入所述 负载均衡集群中并成为群员。

作为优选，所述步骤S13在所述AP加入所述负载均衡集群之前还包括无 线扫描步骤：

所述群主无线访问接入点开启SSID无线扫描，获取周围AP的MAC信息 和RSSI信息。

作为优选，在所述无线扫描步骤之后还包括匹配步骤：

将RSSI大于阈值的AP的MAC进行二层广播，得到AP信息；

将得到的所述AP信息进行匹配，若扫描到的所述AP也在所述UDP广播 内，则将所述AP加入所述负载均衡集群并成为群员。

作为优选，所述步骤S2中所述群主AP进行信息匹配具体为：

所述群主AP通过二层广播UDP报文对所述群员AP接收的信号强度大于 阈值的所述AP进行判断是否同一网段中，若不在，则匹配不成功。

作为优选，在所述群主AP通知所述群员AP加入所述负载均衡集群组的 报文格式为自定义格式。

作为优选，所述群员AP上报SSID扫描结果的报文格式为自定义模式。

一种无线访问接入点负载均衡集群系统，包含：

建立模块，用于动态创建负载均衡集群并添加群员；

添加模块，用于所述群员AP开启SSID无线扫描，获取周围AP的信息， 将RSSI大于阈值的AP的MAC报告给群主AP，所述群主AP进行信息匹配后添 加将匹配成功的AP加入负载均衡集群成为新群员。

作为优选，所述建立模块包含：

集中控制器，用于向群主AP发送命令；

第一广播单元，用于所述群主AP通过二层广播UDP报文寻找在同一网段 的AP；

存储模块，用于所述群主AP点保存在同一网段的所述AP信息；

第一扫描单元，用于所述群主AP开启SSID无线扫描，获取周围的AP信 息；

第一匹配单元，用于所述群主AP对RSSI大于阈值的所述AP根据UDP广 播范围进行匹配。

作为优选，所述添加模块包含：

第二扫描单元，用于所述群员AP开启SSID无线扫描，获取周围的AP信 息；

第二广播单元，用于所述群主AP对所述群员AP扫描到的所述AP进行二 层广播。

第二匹配单元，用于所述群主AP对所述AP获得的经所述群主AP根据UDP 广播范围进行匹配。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种无线访问接入负载均衡集群方法及系统，其对动态建立负载 均衡集群后再由负载均衡集群中新添加的群员AP进行开启SSID无线扫描，获 取周围AP的MAC、RSSI信息，将RSSI大于阈值的AP的MAC报告给群主AP， 群主AP再次进行匹配，并将匹配成功的AP加入负载均衡集群成为新成员，成 功建立具有交集的负载均衡集群，从而避免了存在孤立信号AP运行无意义的 负载均衡集群，实现无线局域网内AP间的负载均衡，保持网络负载稳定和较 高的服务质量。

附图说明

图1为存在孤立AP的负载均衡集群场景图；

图2为本发明具有信号交集的AP集群负载均衡场景图；

图3为本发明一种无线访问接入负载均衡集群方法的总流程图；

图4为图3中步骤S1的流程图；

图5为本发明一种无线访问接入负载均衡集群系统的框图；

图6为图4中建立模块的框图；

图7为图4中添加模块的框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步 的描述，但本发明并不限于这些实施例。

在当前常规情况下，建立AP负载均衡集群一般分为静态方式和动态方式。 静态主要是手动创建，根据安装部署时AP的位置记录设备SN号，安装完成手 动在AP集中控制器上根据SN信息创建AP负载均衡集群；动态创建AP负载均 衡群组方式为，集中控制器向群主AP发送命令，不指定群员AP信息，群主 AP收到命令后通过二层广播UDP报文寻找在同一网段的其他AP，收到群主广 播的AP设定自己为群员AP，并UDP单播回复群主AP广播报文，群主AP收到 相应报文后，将其加入到自己的负载均衡集群，运行负载均衡方法。但是如图 1所示，在现有AP集群的负载均衡的场景中，负载均衡方法使终端能关联到 负载较小的AP上，但由于AP安装部署受物理环境的影响，存在孤立的与其他 AP没有无线信号交集的AP，在一定无线信号范围内，终端只能关联使用该孤 立AP，没有其他的AP可供选择。

实施例1

如图3-4，本发明一种无线访问接入点负载均衡集群方法，包括以下步骤：

步骤S1，动态创建负载均衡集群并添加群员。

动态创建AP负载均衡群组方式为，集中控制器向群主AP发送命令，不 指定群员AP信息，群主AP收到命令后主动通过二层广播UDP报文(广播地址 255.255.255.255)寻找在同一网段的其他AP，收到群主广播的AP设定自己 为群员AP，并UDP单播回复群主AP广播报文，群主AP收到相应报文后，将 其加入到自己的负载均衡集群，运行负载均衡方法。

所述步骤S1具体为：

步骤S11，AC向所述群主AP发送命令。

步骤S12，群主AP主动通过二层广播UDP报文寻找在同一网段的AP，收 到广播的所述AP通过UDP单播形式回复广播报文。

如图2，AP4、AP5、AP6组成一个具有信号交集的负载均衡集群，群主AP4 首先收到AC发出的建立负载均衡集群命令，群主AP4主动通过二层广播UDP 报文寻找在同一网段的AP，寻找到AP5和AP6，AP5和AP6通过UDP单播形式 回复群主AP4广播报文。

步骤S13，所述群主AP保存接收到的所述AP信息，将所述AP加入所述 负载均衡集群中并成为群员。

步骤S13具体为：

保存步骤：所述群主AP保存接收到的回复群主AP广播报文的所述AP信 息。

进一步的，所述群员AP上报SSID扫描结果的报文格式为自定义格式， 自定义群员AP上报SSID扫描结果报文格式如下表所示：

表一群员AP上报SSID扫描结果的报文格式表

群主IP

源IP

PkgType

无线扫描Mac，通过RSSI阈值过滤，最多支持10个

群主IP：从群员保存的负载均衡集群信息中读取 4字节

源IP：群员AP的WAN口IP地址 4字节

包装字符(PkgType)：自定义上报无线扫描结果报文类型

LDBAL_RECOMMEND_PKG＝1 1字节

扫描的Mac：从无线扫描信息中读取 60字节

无线扫描步骤：

群主AP点开启SSID无线扫描，获取周围AP的MAC信息和RSSI信息。

匹配步骤：

将RSSI大于阈值的AP的MAC进行二层广播，得到AP信息；

将得到的所述AP信息进行匹配，若扫描到的所述AP也在所述UDP广播 内，则将所述AP加入所述负载均衡集群并成为群员。

进一步的，所述群主AP通知所述群员AP加入所述负载均衡集群组的报 文格式为自定义格式,自定义群主AP通知所述群员AP加入所述负载均衡集群 组的报文格式如下表所示：

表二群主AP通知群员AP加入负载均衡集群组的报文格式表

目的群员IP

源IP

PkgType

群员Mac

目的群员IP：从群主保存的响应广播的AP信息中读取4字节

源IP：群主AP的WAN口IP地址4字节

PkgType：自定义群员入群通知报文类型LDBAL_JOIN_REQ_PKG＝0 1字 节

群员Mac：从群主保存的响应广播的AP信息中读取6字节

例如，群主AP4开启SSID无线扫描，扫描到AP5、AP6、APX(APX代表 其他干扰AP)，将RSSI大于阈值的AP的MAC进行二层广播，与广播响应AP 信息进行匹配，AP5与群主AP4通过RSSI比较得出群主AP4和AP5信号具有 交集，AP5匹配成功，群主AP4将AP5加入到负载均衡集群，并通知AP5；AP6 与群主AP4通过RSSI比较得出群主AP4和AP6信号不具有交集，匹配不成功； 其它APX经过匹配后也匹配不成功。

此时已初步建立完成负载均衡集群，以上述情况为例，AP4、AP5、AP6组 成一个具有信号交集的负载均衡集群，最后，AP5收到负载均衡集群的群主通 知，设定自己为群员。但是，上述情况实质上群主AP4和群员AP5有信号交集， 群员AP5和AP6具有信号交集，但是经过整个步骤1后，只有群员AP5被加入 负载均衡集群。

步骤S2，群员AP开启SSID无线扫描，获取周围AP的信息，将RSSI大 于阈值的AP的MAC报告给群主AP；所述群主AP进行信息匹配后将匹配成功 的AP入负载均衡集群成为新群员。

步骤S2中所述群主无线访问接入点进行信息匹配具体为：

所述群主无线访问接入点主动通过二层广播用户数据报协议报文对所述 群员无线访问接入点接收的信号强度大于阈值的所述无线访问接入点进行判 断是否同一网段中，若不在，则匹配不成功。

如图2，AP5收到负载均衡集群群主通知，AP5已通过群主AP4匹配成功 成为负载均衡集群的群员，AP5将自己设定为负载均衡集群群员并开启SSID 无线扫描，获取周围AP的MAC、RSSI信息，群员AP5扫描到AP6、APX(APX 代表其他干扰AP)，将RSSI大于阈值的AP6、APX的MAC信息报告给群主AP4， AP4将收到的AP6和APX信息与已保存的广播响应群员AP5信息进行匹配，群 员AP5与AP6信号具有交集，AP6匹配成功，群主AP4将AP6加入到负载均衡 集群，并通知AP6成为负载均衡集群新的群员。

进一步的，新群员AP6加入负载均衡集群后便开始执行扫描匹配动态过 程寻找新成员，最后在同一广播域中的具有信号交集的AP就组成了一个信号 具有交集的负载均衡集群。

实施例2

如图5-7，本发明一种无线访问接入点负载均衡集群系统包括建立模块和 添加模块，所述建立模块和所述添加模块相连。

添加模块，用于动态创建负载均衡集群并添加群员，具体为包括集中控 制器、第一广播单元、存储模块、第一扫描单元和第一匹配单元，所述集中控 制器依次连接所述第一广播单元、所述存储模块、所述第一扫描单元和所述第 一匹配单元。

集中控制器，用于向群主无线访问接入点发送命令。

第一广播单元，用于所述群主AP主动通过二层广播UDP报文寻找在同一 网段的AP。

群主AP主动通过二层广播UDP报文寻找在同一网段的AP，收到广播的所 述AP通过UDP单播形式回复广播报文。以图2情景为例，群主AP(假定为AP4)， 主动通过二层广播UDP报文(广播地址255.255.255.255)寻找处于同一网段 的AP(找到了处于同一网段的AP5、AP6以及图中未标示出来的APX)，收到广 播的AP5、AP6以及APX(APX代表其他干扰AP)通过UDP单播形式回复广播 报文给群主AP4。

存储模块，用于所述群主AP保存在同一网段的所述AP信息。

群主AP4收AP5、AP6以及APX通过UDP单播形式回复广播报文，获取AP5、 AP6以及APX信息，将AP5、AP6以及APX信息保持在内存中。

第一扫描单元，用于所述群主AP开启SSID无线扫描，获取周围的AP信 息。

AP已经实现无线扫描，通过监控信标(beacon)帧可以获取周围AP的 SSID、信道、MAC、RSSI信息，AP集群中群主群员角色分配方案也已经实现。 因此，动态创建具有信号交集的AP负载均衡群组可通过AP监控beacon帧获 取具有信号交集的周围AP信息。

群主AP4开启SSID无线扫描，获取处于同一网段的AP5、AP6以及APX 的MAC、RSSI信息。

第一匹配单元,用于所述群主AP对RSSI大于阈值的所述AP根据UDP广 播范围进行匹配。

群主AP4对RSSI大于阈值AP5进行根据UDP广播范围进判断匹配，经过 匹配发现AP5处于UDP广播范围内，则将AP5加入群主AP4的负载均衡集群成 为群员AP5，并UDP单播通知AP5。

进一步的，所述群员AP上报SSID扫描结果的报文格式为自定义格式。

进一步的，所述群主AP通知所述群员AP加入所述负载均衡集群组的报 文格式为自定义格式。

添加模块，用于所述群员AP开启UDP无线扫描，获取周围AP的信息， 将RSSI大于阈值的AP的MAC报告给群主AP，所述群主AP进行信息匹配后添 加将匹配成功的AP加入负载均衡集群成为新群员AP。具体包括第二扫描单元、 第二广播单元、第二匹配单元，所述第二扫描单元依次连接所述第二广播单元、 所述第二匹配单元。

第二扫描单元，用于所述群员AP开启UDP无线扫描，获取周围的AP信 息。

第二广播单元，用于所述群主AP主动对所述群员AP扫描到的所述AP进 行二层广播。

所述第二匹配单元，用于所述群主AP对所述AP获得的经所述群主AP根 据UDP广播范围进行匹配。

AP5收到负载均衡集群群主通知，设定自己为群员，开启SSID无线扫描， 扫描到AP6、APX(APX代表其他干扰AP)，将AP6和APX的MAC信息报告给群 主AP4，AP4将这些信息与以保存的广播响应AP信息进行匹配，AP6匹配成功， 群主AP4将AP6加入到负载均衡集群，并通知AP6。

进一步的，最后在同一广播域中的具有信号交集的AP就组成了一个信号 具有交集的负载均衡集群。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所 属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充 或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书 所定义的范围。

Claims (10)

1.一种无线访问接入点负载均衡集群方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，动态创建负载均衡集群并添加群员；

步骤S2，群员无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围无线接入点的信息，将接收的信号强度指示大于阈值的无线接入点的多址信道报告给群主无线访问接入点；所述群主无线访问接入点进行信息匹配后将匹配成功的无线访问接入节点加入负载均衡集群成为新群员。

2.根据权利要求1所述的一种无线访问接入节点负载均衡集群方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

步骤S11，集中控制器向所述群主无线访问接入点发送命令；

步骤S12，群主无线访问接入点通过二层广播用户数据报协议报文寻找在同一网段的无线访问接入点，收到广播的所述无线访问接入点通过用户数据报协议单播形式回复广播报文；

步骤S13，所述群主无线访问接入点保存接收到的所述无线访问接入点信息，将所述无线访问接入点加入所述负载均衡集群中并成为群员。

3.根据权利要求2所述的一种无线访问接入点负载均衡集群方法，其特征在于，所述步骤S13在所述无线访问接入点加入所述负载均衡集群之前还包括无线扫描步骤：

所述群主无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围无线访问接入点的多址信道信息和接收的信号强度指示信息。

4.根据权利要求3所述的一种无线访问接入点负载均衡集群方法，其特征在于，在所述无线扫描步骤之后还包括匹配步骤：

将接收的信号强度指示值大于阈值的无线访问接入点的多址信道进行二层广播，得到无线访问接入点信息；

将得到的所述无线访问接入点信息进行匹配，若扫描到的所述无线访问接入点也在所述用户数据报协议广播内，则将所述无线访问接入点加入所述负载均衡集群并成为群员。

5.根据权利要求1所述的一种无线访问接入节点负载均衡集群方法，其特征在于，所述步骤S2中所述群主无线访问接入点进行信息匹配具体为：

所述群主无线访问接入点通过二层广播用户数据报协议报文对所述群员无线访问接入点接收的信号强度大于阈值的所述无线访问接入点进行判断是否同一网段中，若不在，则匹配不成功。

6.根据权利要求1-5之一所述的一种无线访问接入点负载均衡集群方法，其特征在于，在所述群主无线访问接入点通知所述群员无线访问接入点加入所述负载均衡集群组的报文格式为自定义格式。

7.根据权利要求1-5之一所述的一种无线访问接入点负载均衡集群方法，其特征在于，所述群员无线访问接入点上报服务集标识扫描结果的报文格式为自定义模式。

8.一种无线访问接入点负载均衡集群系统，其特征在于，包含：

建立模块，用于动态创建负载均衡集群并添加群员；

添加模块，用于所述群员无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围无线访问接入点的信息，将接收的信号强度指示大于阈值的无线访问接入点的多址信道报告给群主无线访问接入点，所述群主无线访问接入点进行信息匹配后添加将匹配成功的无线访问接入节点加入负载均衡集群成为新群员。

9.根据权利要求8所述的一种无线访问接入点负载均衡集群系统，其特征在于,所述建立模块包含：

集中控制器，用于向群主无线访问接入点发送命令；

第一广播单元，用于所述群主无线访问接入点通过二层广播用户数据报协议报文寻找在同一网段的无线访问接入点；

存储模块，用于所述群主无线访问接入点保存在同一网段的所述无线访问接入点信息；

第一扫描单元，用于所述群主无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围的无线访问接入点信息；

第一匹配单元，用于所述群主无线访问接入点对信号强度指示大于阈值的所述无线访问接入点根据用户数据报协议广播范围进行匹配。

10.根据权利要求8所述的一种无线访问接入点负载均衡集群系统，其特征在于,所述添加模块包含：

第二扫描单元，用于所述群员无线访问接入点开启服务集标识无线扫描，获取周围的无线访问接入点信息；

第二广播单元，用于所述群主无线访问接入点对所述群员无线访问接入点扫描到的所述无线访问接入点进行二层广播。

第二匹配单元，用于所述群主无线访问接入点对所述无线访问接入点获得的经所述群主无线访问接入点根据用户数据报协议广播范围进行匹配。