集中式負(fù)載均衡方法、系統(tǒng)及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集中式負(fù)載均衡方法、系統(tǒng)及裝置，本發(fā)明基于AC-WTP架構(gòu)采用集中式負(fù)載均衡方式，動(dòng)態(tài)感知無線局域網(wǎng)的負(fù)載狀態(tài)后，對無線局域網(wǎng)中的無線終端進(jìn)行不同負(fù)載情況劃分，根據(jù)不同負(fù)載情況控制對應(yīng)的無線終端的接入和負(fù)載遷移。因此，本發(fā)明就可以提供WTP負(fù)載分擔(dān)的公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
【專利說明】集中式負(fù)載均衡方法、系統(tǒng)及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及接入控制器（AC)-無線終端（WTP)架構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種基于 AC-WTP架構(gòu)的集中式負(fù)載均衡方法、系統(tǒng)及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)并沒有對無線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡方面做出描述和規(guī)定，使得 無線網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載分配具有很大的自主性和獨(dú)立性。無線網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載的不均衡會造成網(wǎng)絡(luò) 中資源的浪費(fèi)，從而使得網(wǎng)絡(luò)吞吐量和服務(wù)質(zhì)量降低，還會造成無線網(wǎng)絡(luò)的彈性變差。在大 規(guī)模部署無線局域網(wǎng)時(shí)，隨著無線終端（WTP)，也就是瘦接入點(diǎn)（AP)數(shù)量的不斷增加，這些 弊端顯得更加尖銳和突出。負(fù)載均衡的目的就是為了使整個(gè)無線局域網(wǎng)更加穩(wěn)定和容納更 多的用戶設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)中WTP負(fù)載的公平性，使寶貴的無線局域網(wǎng)絡(luò)帶寬得到充分利用 以提高無線網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量。
[0003] 目前，根據(jù)負(fù)載均衡機(jī)制的實(shí)現(xiàn)形式可以將負(fù)載均衡方式分為兩種，分別是分布 式負(fù)載均衡方式和集中式負(fù)載均衡方式。
[0004] 分布式負(fù)載均衡方式是由進(jìn)行負(fù)載均衡的各個(gè)實(shí)體通過信息的交互和協(xié)調(diào)合作 完成負(fù)載的感知和負(fù)載遷移等功能。分布式負(fù)載均衡方式難以掌握全局負(fù)載信息，需要交 互的信息量比較大。另外，分布式負(fù)載均衡方式會增加WTP的負(fù)擔(dān)及負(fù)載開銷，不適合用在 使用WTP的無線網(wǎng)絡(luò)中。
[0005] 集中式負(fù)載均衡方式是通過一個(gè)中央處理器進(jìn)行負(fù)載信息的感知和負(fù)載均衡操 作，它能極大的降低網(wǎng)絡(luò)中WTP的負(fù)擔(dān)，并且中央服務(wù)器可以掌握全局負(fù)載信息從而能更 加精確地控制無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。另外，無線局域網(wǎng)對安全性要求也比較高，由于分布式負(fù)載均 衡方式中的各個(gè)WTP均保存有其他WTP的網(wǎng)絡(luò)信息，那么一個(gè)WTP的丟失將威脅整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的安全，而集中式負(fù)載均衡中所有的負(fù)載信息保存在中央服務(wù)器上，對中央服務(wù)器進(jìn)行安 全防護(hù)比較方便，所以更加安全。
[0006] 集中式負(fù)載均衡方式可以具體分為接入式負(fù)載均衡方式和切換式負(fù)載均衡方式。
[0007] 接入式負(fù)載均衡是通過控制用戶設(shè)備的接入實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)WTP的負(fù)載情況超過閾值 后，該WTP就會拒絕新的用戶設(shè)備的接入，加入無線網(wǎng)絡(luò)的用戶設(shè)備只好尋找負(fù)載較輕的 WTP接入，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)負(fù)載的均衡。由于接入式負(fù)載均衡方式只控制用戶設(shè)備的 接入過程或切換后的重連接過程，屬于被動(dòng)的負(fù)載均衡方式，負(fù)載均衡的調(diào)用收斂速度比 較慢。極端情況下，沒有新的用戶設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，或者所有的WTP都維持當(dāng)前連接，無線局 域網(wǎng)會一直處于非平衡狀態(tài)。
[0008] 切換式負(fù)載均衡方式是控制用戶設(shè)備的切換以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，切換式負(fù)載均衡的 特點(diǎn)是反應(yīng)迅速，一旦出現(xiàn)負(fù)載差異，就可以通過切換行為迅速調(diào)整，缺點(diǎn)是切換會對WTP 造成業(yè)務(wù)損失，有切換失敗和上層業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，切換式負(fù)載均衡方式必須依賴于 快速切換才能實(shí)現(xiàn)，如果快速切換方式效果差，則負(fù)載均衡造成的業(yè)務(wù)損失會增大。
[0009] 從上述方案可以看出，目前沒有一種針對無線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡方法，可以為提 高WTP負(fù)載分擔(dān)的公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于AC-WTP架構(gòu)的集中式負(fù)載均衡方法，該方法能夠 提高WTP負(fù)載分擔(dān)的公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
[0011] 本發(fā)明還提供一種基于AC-WTP架構(gòu)的集中式負(fù)載均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提高WTP 負(fù)載分擔(dān)的公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
[0012] 本發(fā)明還提供一種基于AC-WTP架構(gòu)的集中式負(fù)載均衡裝置，該裝置能夠提高WTP 負(fù)載分擔(dān)的公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
[0013] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0014] 一種集中式負(fù)載均衡的方法，該方法包括：
[0015] 接入控制器根據(jù)無線局域網(wǎng)中的各個(gè)無線終端的負(fù)載信息及無線終端數(shù)目，確定 無線局域網(wǎng)處于非負(fù)載平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息分別將各個(gè)無線終端劃 分為輕載的無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端；
[0016] 接入控制器接收用戶設(shè)備接入均載或超載的無線終端的請求時(shí)，指示均載或超載 的無線終端不允許接入用戶設(shè)備，接收用戶設(shè)備接入輕載的無線終端的請求時(shí)，指示輕載 的無線終端允許接入用戶設(shè)備；
[0017] 接入控制器對超載的無線終端接入的部分用戶設(shè)備切換，切換到可達(dá)且輕載的無 線終端上。
[0018] 所述將各個(gè)無線終端劃分為輕載的無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端 的過程，及所述切換到可達(dá)且輕載的無線終端的過程在一個(gè)負(fù)載均衡周期內(nèi)進(jìn)行，且隨著 負(fù)載均衡周期的更新實(shí)時(shí)更新。
[0019] 所述不允許接入或允許接入的過程是根據(jù)最近一次負(fù)載均衡周期劃分的輕載的 無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端確定的。
[0020] 所述確定無線局域網(wǎng)沒有處于負(fù)載平衡狀態(tài)為：
[0021] 根據(jù)公式A+a^X+Mf+MY+c^Y2計(jì)算得到各個(gè)無線終端的負(fù)載指標(biāo)值，其中Z Q =-465. 3, a = 104. 1，b = 1. 2, c = 2. 3, d = 0· 6，X是無線終端接入用戶設(shè)備數(shù)目，Y是無 線終端的上下行數(shù)據(jù)吞吐量；
[0022] 根據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1. 一種集中式負(fù)載均衡的方法，其特征在于，該方法包括： 接入控制器根據(jù)無線局域網(wǎng)中的各個(gè)無線終端的負(fù)載信息及無線終端數(shù)目，確定無線 局域網(wǎng)處于非負(fù)載平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息分別將各個(gè)無線終端劃分為 輕載的無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端； 接入控制器接收用戶設(shè)備接入均載或超載的無線終端的請求時(shí)，指示均載或超載的無 線終端不允許接入用戶設(shè)備，接收用戶設(shè)備接入輕載的無線終端的請求時(shí)，指示輕載的無 線終端允許接入用戶設(shè)備； 接入控制器對超載的無線終端接入的部分用戶設(shè)備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線終 端上。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將各個(gè)無線終端劃分為輕載的無線終 端、均載的無線終端或超載的無線終端的過程，及所述切換到可達(dá)且輕載的無線終端的過 程在一個(gè)負(fù)載均衡周期內(nèi)進(jìn)行，且隨著負(fù)載均衡周期的更新實(shí)時(shí)更新。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不允許接入或允許接入的過程是根據(jù) 最近一次負(fù)載均衡周期劃分的輕載的無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端確定 的。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定無線局域網(wǎng)沒有處于負(fù)載平衡狀 態(tài)為： 根據(jù)公式Zfa+X+t^f+MY+c^Y2計(jì)算得到各個(gè)無線終端的負(fù)載指標(biāo)值，其中ZQ =-465. 3, a = 104. 1，b = 1. 2, c = 2. 3, d = 0· 6，X是無線終端接入用戶設(shè)備數(shù)目，Y是無 線終端的上下行數(shù)據(jù)吞吐量；
1 < i < η)得到的無線局域網(wǎng)負(fù)載指標(biāo)值，其中，Β,是第i個(gè) 無線終端的負(fù)載指標(biāo)值； 判斷得到的無線局域網(wǎng)負(fù)載指標(biāo)值是否大于等于設(shè)置的系統(tǒng)平衡因子β，〇< β < 1， 如果是，則無線局域網(wǎng)沒有處于負(fù)載平衡狀態(tài)，如果否，則無線局域網(wǎng)處于負(fù)載平衡狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將各個(gè)無線終端劃分為輕載的無線終 端、均載的無線終端或超載的無線終端為：
(1 < i < η)得到無線局域網(wǎng)平均負(fù)載值，其中，Β,是第i個(gè)無線終 端的負(fù)載指標(biāo)值；設(shè)置超載因子δ，〇< δ <1，當(dāng)無線終端的負(fù)載指標(biāo)值小于無線局域網(wǎng) 平均負(fù)載值時(shí)，為輕載的無線終端；當(dāng)大于等于無線局域網(wǎng)平均負(fù)載值，小于無線局域網(wǎng)平 均負(fù)載值和無線局域網(wǎng)平均負(fù)載值與超載因子S的乘積之和時(shí)。為均載的無線終端，大于 無線局域網(wǎng)平均負(fù)載值與超載因子S的乘積時(shí)，為超載的無線終端。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不允許接入時(shí)，還包括：接入控制器向 用戶設(shè)備發(fā)送用戶設(shè)備可達(dá)且輕載的無線終端信息，指示用戶設(shè)備接入具有該無線終端信 息的無線終端上。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對超載的無線終端接入的部分用戶設(shè) 備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線終端上的過程為： 對超載的無線終端接入的各個(gè)用戶設(shè)備，計(jì)算其可達(dá)的無線終端的目標(biāo)權(quán)重值，并且 按照所計(jì)算得到的目標(biāo)權(quán)重值大小排列對應(yīng)的無線終端及其被可達(dá)的用戶設(shè)備； 按照排列順序，選擇設(shè)定個(gè)數(shù)的用戶設(shè)備切換到其可達(dá)的無線終端上。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算其可達(dá)的無線終端的目標(biāo)權(quán)重值 為： 根據(jù)公式WTPSNK-MINsnr計(jì)算得到其可達(dá)的無線終端的信噪權(quán)重值，其中，WTP SNK為用戶 設(shè)備至其可達(dá)的無線終端的信噪水平值，MINsnr為最小信噪因子值； L· ~l· L.S ~ B (.￡. ~l· L.S B 根據(jù)公式{ n " y 2，（1彡i彡η)計(jì)算其可達(dá)的無線終端的負(fù)載權(quán) 0, {L + Ld < ) 重值，其中，Bi是第i個(gè)無線終端的負(fù)載指標(biāo)值，L為無線局域網(wǎng)平均負(fù)載值，設(shè)置超載因子 δ，〇< δ <1，L+LS為無線局域網(wǎng)的超載下限值； 將其可達(dá)的無線終端的信噪權(quán)重值與其可達(dá)的無線終端的負(fù)載權(quán)重值的乘積作為其 可達(dá)的無線終端的目標(biāo)權(quán)重值。
9. 一種集中式負(fù)載均衡系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：接入控制器及無線終端，其 中， 接入控制器，用于根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息及無線終端數(shù)目確定無線局域網(wǎng)處于 非負(fù)載平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息分別將各個(gè)無線終端劃分為輕載的無線 終端、均載的無線終端或超載的無線終端；接收用戶設(shè)備接入均載或超載的無線終端的請 求時(shí)，指示均載或超載的無線終端不允許接入用戶設(shè)備，接收用戶設(shè)備接入輕載的無線終 端的請求時(shí)，指示輕載的無線終端允許接入用戶設(shè)備；對超載的無線終端中的部分用戶設(shè) 備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線終端上； 無線終端，用于將用戶設(shè)備的無線接入請求轉(zhuǎn)發(fā)給接入控制器，接收到接入控制器的 允許接入指示后，接入用戶設(shè)備，接收到接入控制器不允許接入的指示后，向用戶設(shè)備反饋 不允許接入信息；根據(jù)接入控制器的切換指示，切換部分用戶設(shè)備。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接入控制器，還用于所述將各個(gè)無線 終端劃分為輕載的無線終端、均載的無線終端或超載的無線終端的過程，及所述切換到可 達(dá)且輕載的無線終端的過程在一個(gè)負(fù)載均衡周期內(nèi)進(jìn)行，且隨著負(fù)載均衡周期的更新實(shí)時(shí) 更新。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接入控制器，還用于所述不允許接入 或允許接入的過程是根據(jù)最近一次負(fù)載均衡周期劃分的輕載的無線終端、均載的無線終端 或超載的無線終端確定的。
12. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接入控制器，還用于所述對超載的無 線終端接入的部分用戶設(shè)備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線終端上為：對超載的無線終端 接入的各個(gè)用戶設(shè)備，計(jì)算其可達(dá)的無線終端的目標(biāo)權(quán)重值，并且按照所計(jì)算得到的目標(biāo) 權(quán)重值大小排列對應(yīng)的無線終端及其被可達(dá)的用戶設(shè)備； 按照排列順序，選擇設(shè)定個(gè)數(shù)的用戶設(shè)備切換到其可達(dá)的無線終端上。
13. -種集中式負(fù)載均衡裝置，其特征在于，包括：判定模塊、請求處理模塊及切換模 塊，其中， 判定模塊，用于根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息及無線終端數(shù)目確定無線局域網(wǎng)處于非 負(fù)載平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)各個(gè)無線終端的負(fù)載信息分別將各個(gè)無線終端劃分為輕載的無線終 端、均載的無線終端或超載的無線終端； 請求處理模塊，用于接收用戶設(shè)備接入均載或超載的無線終端的請求時(shí)，指示均載或 超載的無線終端不允許接入用戶設(shè)備，接收用戶設(shè)備接入輕載的無線終端的請求時(shí)，指示 輕載的允許接入用戶設(shè)備； 切換模塊，用于對超載的無線終端中的部分用戶設(shè)備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線 終端上。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述判定模塊，還用于在一個(gè)負(fù)載均衡周 期內(nèi)進(jìn)行，且隨著負(fù)載均衡周期的更新實(shí)時(shí)更新； 所述切換模塊，還用于在一個(gè)負(fù)載均衡周期內(nèi)進(jìn)行，且隨著負(fù)載均衡周期的更新實(shí)時(shí) 更新。
15. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述請求處理模塊，還用于所述不允許接 入或允許接入的過程是根據(jù)最近一次負(fù)載均衡周期劃分的輕載的無線終端、均載的無線終 端或超載的無線終端確定的。
16. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述切換模塊，還用于所述對超載的無線 終端接入的部分用戶設(shè)備切換，切換到可達(dá)且輕載的無線終端上為：對超載的無線終端接 入的各個(gè)用戶設(shè)備，計(jì)算其可達(dá)的無線終端的目標(biāo)權(quán)重值，并且按照所計(jì)算得到的目標(biāo)權(quán) 重值大小排列對應(yīng)的無線終端及其被可達(dá)的用戶設(shè)備；按照排列順序，選擇設(shè)定個(gè)數(shù)的用 戶設(shè)備切換到其可達(dá)的無線終端上。
【文檔編號】H04W84/12GK104301938SQ201310305794
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】盧楠, 劉鋼庭, 張峰, 何堅(jiān)安 申請人:中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司