CN1996909A - 一种无线局域网中基于静态位置信息的负载均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，包括：在无线接入点中增加与其他无线接入点的位置信息；配置每个无线接入点中的位置参数；无线接入点之间交互各自的负载信息，检测负载差距的出现；当前无线接入点与其位置信息中的某无线接入点之间的负载差距超过预设的阈值后，启动负载均衡调整过程；当前无线接入点的负载小，则当前无线接入点从其位置信息中，选择出目标无线接入点，发送负载分担切换请求，目标无线接入点将当前无线接入点的信息通知其管辖的终端，并控制终端向当前无线接入点切换。本发明所述方法，负载均衡调整涉及到的无线接入点或终端数量减少，网络开销降低，负载均衡调整速度提高。

Description

一种无线局域网中基于静态位置信息的负载均衡方法

技术领域

本发明涉及通信领域中的无线局域网系统，尤其涉及无线局域网中负载均衡的实现方法。

背景技术

WLAN(无线局域网)是指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。在WLAN网络环境中，一个扩展服务集由一个或多个基本服务集，以及连接这些基本服务集的分布系统构成，每个基本服务集包含一个无线接入点设备。扩展服务集通过ESSID(扩展服务集识别号)来区分，无线接入点通过BSSID(基本服务集识别号)来区分。终端通过扫描信道，获取所处WLAN环境中扩展服务集和基本服务集信息，并选择加入一个合适的基本服务集。WLAN中的负载均衡就是由多个接入点为多种移动终端提供接入服务的无线局域网系统，每一个接入点成员利用网络信息进行终端管理，允许或拒绝移动终端接入，达到均匀承担网络负载，充分利用网络现有资源，减少网络阻塞目的的一种策略。

802.11标准是IEEE802.11无线局域网标准工作组制定的物理层和媒体访问控制(MAC)协议标准，便于无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。物理层定义了数据传输的信号特征和调制方式。媒体访问控制(MAC)层可视为由一系列可完成诸如信息交换、功率控制、关联管理、同步管理和过程管理的服务组成。

在当前的无线局域网标准中并没有规定如何进行负载均衡处理，以及负载均衡信息如何在网络内进行交互。扩展服务集内负载的分配是自由而不受控制的，仅取决于移动站点接收到的无线接入点的信号强度。在标准中规定，当移动终端移动到当前连接的无线接入点的边缘，信号强度减弱，终端就会扫描扩展服务集中的其他无线接入点，产生切换，连接到新的无线接入点上。图1是无线局域网扩展服务集的结构示意图，如图1所示，一共有两个无线接入点：无线接入点1和无线接入点2。每个接入点和其管理的终端组成基本服务集，两个基本服务集协同工作组成一个扩展服务集。图中基本服务集的椭圆虚线表示无线接入点的覆盖范围。两个基本服务集的覆盖范围有一定的重叠。终端1，终端2是在扩展服务集中移动的终端，上层应用业务在终端上运行。处于重叠区域内的终端，会同时扫描到多个无线接入点的信号。当前无线局域网标准中就是依据扫描到的信号强度接入无线接入点，移动终端总是选择接入信号强度最强的无线接入点，这就无疑增加该无线接入点的负载。

目前存在的研究重点集中在无线接入点主控切换上，即当ESS内出现无线接入点的负载差异后，由无线接入点控制终端进行切换，进而实现整个网络内的负载均衡。如：IBM公司在2002年6月26日申请的专利《Access point initiated forced roaming based upon bandwidth》，(申请号为US2004001467)中提到一种控制终端移动和漫游的负载均衡的方法：无线接入点监控其管辖的所有终端的带宽使用情况，如果发现负载异常，就选择一个终端，强迫其漫游到其他的无线接入点上，由此实现负载均衡。

使用上述提到的无线接入点主控的负载均衡方法有以下缺点：

1、负载均衡调整的开销大。在网络中，需要参与负载均衡调整的无线接入点一般只占少数。当ESS内出现负载差异后，负载重的无线接入点要和网络中其他的所有无线接入点进行交互和调整。某些无线接入点距离负载差异点很远，对负载均衡不可能有贡献，也会被牵扯进负载均衡的调整过程中。网络侧的这种泛洪式的负载均衡方法会带来很多不必要的网络开销。

2、负载均衡调整的速度慢。相同的原因，网络必须对所有的无线接入点处理之后才能完成一次负载均衡的调整，网络负载情况从出现差异到调整至均衡会消耗很长的时间，负载差异收敛的速度慢。从而降低网络的平稳度。

3、负载均衡调整的准确率不高。每次只有少数终端才会执行调整操作，但是大量的终端都会收到调整的请求或指令。ESS作出的切换调整决策的准确性不高。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术中负载均衡调整期开销大，速度慢，准确性低的缺点，提出一种提高网络负载均衡收敛速度的无线局域网的负载均衡方法。

本发明的构思如下：

本发明所述方法，通过在无线接入点内配置位置信息，让每个无线接入点都知道其他无线接入点与其在位置上的关系。准确判断哪些无线接入点与当前无线接入点的距离近或网络环境好，哪些无线接入点与当前无线接入点的距离远或网络环境差。距离越近或无线网络环境越好，表明两个无线接入点之间的交叠区域越大，一方管辖的终端有越大的可能性出现在另一方的覆盖区域内。在需要进行负载均衡调整时，与当前无线接入点位置最近的无线接入点下的终端，有最大的切换成功可能性。

本发明的具体实现方案如下：

一种无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，包括：

在无线接入点中增加并配置网络环境中其他无线接入点的位置参数；启动负载均衡调整的无线接入点，根据该无线接入点的负载水平和位置参数向邻接无线接入点传递或接纳负载。

所述增加位置参数是指在每个无线接入点中增加网络中其他无线接入点的位置信息域。

所述位置参数包括当前无线接入点周围无线接入点的标识信息和对应的位置信息。

所述无线接入点的标识信息可以是无线接入点的MAC地址或其他标识。

所述无线接入点的位置信息可以是网络拓扑中计算出来的距离，也可以是距离、遮挡物、信号质量等信息的综合系数值。

所述配置位置参数是指：通过手动或自动对无线网络环境中的无线接入点的位置信息进行初始化和配置。

所述配置位置信息，具体包括：

(1)、在布网之初，将ESS内无线接入点之间的位置信息进行初始配置；

(2)、在网络运行过程中，如果出现网络无线接入点之间拓扑结构的变化，或无线接入点位置变化，或无线网络环境变化，则进行位置相关信息的更新配置；

(3)、位置信息配置结束。

所述启动负载均衡调整是指：无线接入点之间通过有线分布式系统或设备间私有协议交互各自的负载信息，检测负载差距的出现；当前无线接入点与其位置信息中的某一无线接入点之间的负载差距超过预设的阈值后，启动负载均衡调整过程。

所述“根据该无线接入点的位置参数”是指根据该无线接入点上配置的位置参数，选择出与该无线接入点邻接的无线接入点作为目标。

所述根据该无线接入点的负载水平和位置参数向邻接无线接入点传递或接纳负载具体包括：

(1)、如果当前无线接入点的负载小，则当前无线接入点从其位置信息中，选择出与该无线接入点距离最近的一个或几个且负载大于当前无线接入点的无线接入点作为目标无线接入点，向这些目标发送负载分担切换请求，目标无线接入点将当前无线接入点的信息通知其管辖的终端，并控制具备切换条件的终端向当前无线接入点切换；

(2)、如果当前无线接入点的负载大，则当前无线接入点从其位置信息中，选择出与该无线接入点距离最近的一个或几个且负载小于当前无线接入点的无线接入点作为目标，当前无线接入点控制其管辖的终端发送切换建议，并附带选择出的目标无线接入点的信息；接收到切换建议的终端与目标无线接入点联系，决定是否切换并执行切换过程。

本发明所述方法有如下优点：

1、负载均衡调整涉及到的无线接入点或终端数量减少，网络开销降低。对于与当前无线接入点距离远或无线网络环境差的无线接入点下的终端，将不被认为是发送负载均衡切换的对象。负载均衡调整过程只有少数终端被牵扯。

2、由于每次负载均衡调整的对象都有较高的成功可能，负载均衡所选择的目标准确性更高，整体的负载均衡调整速度会加快。进而提高网络的平稳度。

附图说明

图1是无线局域网扩展服务集的结构示意图；

图2是本发明提出的位置参数示例图；

图3是本发明中位置参数静态配置流程图；

图4是本发明提出方法的一个具体实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明做进一步详细说明。

图1是无线局域网扩展服务集的结构示意图。本发明所述的无线局域网环境至少包括两个无线接入点和两个终端。两个无线接入点组成一个扩展服务集，为两个终端提供接入服务。

如图1所示，共有两个无线接入点：无线接入点1和无线接入点2。每个接入点和其管理的终端组成基本服务集，两个基本服务集协同工作组成一个扩展服务集。

图中基本服务集的椭圆虚线表示无线接入点的覆盖范围。两个基本服务集的覆盖范围有一定的重叠。终端1，终端2是在扩展服务集中移动的终端，上层应用业务在终端上运行。

图2是本发明提出的位置参数示例图。如图2所示，每个无线接入点保存其与其他全部或部分无线接入点的位置信息。在本示例中，位置信息是位置相关度列表。处于中心位置的无线接入点有更多的邻接节点，也就有更多的位置相关度条目。

图3是本发明中位置参数静态配置流程图。在布网之初，将ESS内无线接入点之间的位置信息进行初始配置。而后在网络运行过程中，如果出现网络无线接入点之间拓扑结构的变化，或无线接入点位置变化，或无线网络环境变化，则进行位置相关信息的更新配置。

图4是本发明提出方法的一个具体实施例的流程图。结合图4，本发明的一个具体实施方法包括下列步骤：

1、无线接入点之间交互各自的负载均衡信息，每个无线接入点以自己为中心，检测自己与位置信息中其他无线接入点之间的负载差距的出现。

2、如果当前无线接入点与位置信息中的其他无线接入点之间的负载差距大于预先设置的阈值，则转3，启动负载均衡调整。否则转1。

3、以当前无线接入点为中心，开始负载均衡调整过程。负载均衡调整过程分两种情况。如果当前无线接入点的负载小于位置信息中的一个或多个无线接入点，则转4。如果当前无线接入点的负载大于位置信息中的一个或多个无线接入点，则转6。

4、如果当前无线接入点的负载小，则从已配置的位置信息中，选择出负载大于自己的一个或多个无线接入点作为目标。向这些无线接入点发送负载分担切换请求。

5、接收到负载分担切换请求的无线接入点向其终端发送切换通知，并控制满足切换条件的终端的切换过程。由于调整目标的选择有距离上的优势，作为调整目标的无线接入点的终端有最大的可能性成功切换到当前无线接入点上。而后转8。

6、如果当前无线接入点的负载大，则从已配置的位置信息中，选择负载小于自己的一个或多个无线接入点作为目标，将目标的信息发送给当前无线接入点的终端。

7、终端在与目标联络后，由当前无线接入点控制满足条件的终端的切换过程。由于目标的选择有距离上的优势，当前无线接入点的终端有最大的可能性成功切换到选择出的目标上。而后转8。

8、调整完成后转1，继续负载差距的检测过程。

Claims (10)

1、一种无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：

在无线接入点中增加并配置网络环境中其他无线接入点的位置参数；启动负载均衡调整的无线接入点，根据该无线接入点的负载水平和位置参数向邻接无线接入点传递或接纳负载。

2、如权利要求1所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述增加位置参数是指在每个无线接入点中增加网络中其他无线接入点的位置信息域。

3、如权利要求1或2所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述位置参数包括当前无线接入点周围无线接入点的标识信息和对应的位置信息。

4、如权利要求3所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述无线接入点的标识信息可以是无线接入点的MAC地址或其他标识。

5、如权利要求3所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述无线接入点的位置信息可以是网络拓扑中计算出来的距离，也可以是距离、遮挡物、信号质量等信息的综合系数值。

6、如权利要求1所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于所述配置位置参数是指：通过手动或自动对无线网络环境中的无线接入点的位置信息进行初始化和配置。

7、如权利要求6所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于所述配置位置信息，具体包括：

(1)、在布网之初，将ESS内无线接入点之间的位置信息进行初始配置；

(2)、在网络运行过程中，如果出现网络无线接入点之间拓扑结构的变化，或无线接入点位置变化，或无线网络环境变化，则进行位置相关信息的更新配置；

(3)、位置信息配置结束。

8、如权利要求1所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于所述启动负载均衡调整是指：无线接入点之间通过有线分布式系统或设备间私有协议交互各自的负载信息，检测负载差距的出现；当前无线接入点与其位置信息中的某一无线接入点之间的负载差距超过预设的阈值后，启动负载均衡调整过程。

9、如权利要求1所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述“根据该无线接入点的位置参数”是指根据该无线接入点上配置的位置参数，选择出与该无线接入点邻接的无线接入点作为目标。

10、如权利要求1所述的无线局域网中基于配置位置信息的负载均衡方法，其特征在于：所述根据该无线接入点的负载水平和位置参数向邻接无线接入点传递或接纳负载具体包括：

(1)、如果当前无线接入点的负载小，则当前无线接入点从其位置信息中，选择出与该无线接入点距离最近的一个或几个且负载大于当前无线接入点的无线接入点作为目标无线接入点，向这些目标发送负载分担切换请求，目标无线接入点将当前无线接入点的信息通知其管辖的终端，并控制具备切换条件的终端向当前无线接入点切换；

(2)、如果当前无线接入点的负载大，则当前无线接入点从其位置信息中，选择出与该无线接入点距离最近的一个或几个且负载小于当前无线接入点的无线接入点作为目标，当前无线接入点控制其管辖的终端发送切换建议，并附带选择出的目标无线接入点的信息；接收到切换建议的终端与目标无线接入点联系，决定是否切换并执行切换过程。

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