本發(fā)明涉及一種負載均衡方法，尤其涉及一種用于AP的接入負載均衡方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在WLAN集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AP(Wireless Access Point，無線網(wǎng)絡(luò)接入點)的用戶數(shù)據(jù)由遵循CAPWAP(無線接入點的控制和配置協(xié)議)的數(shù)據(jù)通道發(fā)往AC(Wireless Access Controller，無線接入控制器)，再通過AC轉(zhuǎn)發(fā)。隨著智能無線終端的普及和用戶對無線網(wǎng)絡(luò)需求的增加，WLAN規(guī)模不斷擴大。大量用戶接入無線網(wǎng)絡(luò)，AP大規(guī)模部署，AC數(shù)量也隨之增多。大量的用戶數(shù)據(jù)導(dǎo)致AC的處理能力出現(xiàn)了瓶頸。此外，分散的AC設(shè)備的管理容易導(dǎo)致對AC設(shè)備資源利用的不平衡、網(wǎng)絡(luò)資源浪費和可擴展性差等問題，進而引入了云AC。

如圖1所示，云AC是由“AC云”、認證服務(wù)器(Radius)、無線接入點AP和終端基站STA組成的。將所有AC設(shè)備組合成一朵云，共同向外提供服務(wù)。在單AC系統(tǒng)中，AP歸屬同一個AC管理，不需要關(guān)心AP的歸屬。對于多AC系統(tǒng)(云AC)，一旦某臺AP需要接入網(wǎng)絡(luò)，不需要與特定的AC進行綁定，而是由云系統(tǒng)內(nèi)動態(tài)地向其分配一臺負載較小的AC，并且在其工作過程中，根據(jù)系統(tǒng)需要進行AC切換。于是，AC集群中AP接入負載均衡成為AC集群需要解決的問題。

現(xiàn)有的負載均衡策略主要基于當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC的用戶網(wǎng)絡(luò)流量等幾個因素。然而，由于網(wǎng)絡(luò)流量的突發(fā)性和各AP上用戶流量不均衡等因素，僅從當(dāng)前時刻AC管理的AP的數(shù)量和AC的網(wǎng)絡(luò)流量等方面考慮不能對AC的負載情況進行全局的把握，因此，需要對AC的負載進行全局考慮，以減小AC負載的不均衡。

為了解決上述問題，在公開號為CN104113879A的中國專利申請中公開了一種部署有云AC的WiFi通信系統(tǒng)和通信方法。其中WiFi通信系統(tǒng)包括：多個云AC、執(zhí)行對多個云AC的數(shù)據(jù)流進行負載均衡處理的AC代理服務(wù)器和通過AC代理服務(wù)器與多個云AC通信的AP；其中AP與AC代理服務(wù)器之間遵循CAPWAP，AC代理服務(wù)器的IP地址對AP公開，以使AP上電后發(fā)現(xiàn)AC代理服務(wù)器。通過該方法，AP不需要擴展其他私有協(xié)議，在實現(xiàn)云AC的基礎(chǔ)上降低了開發(fā)成本，同時，云AC不再暴露給客戶端，較好地實現(xiàn)AC的隱藏，提升了AC的安全性。但是，所有用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過AC代理服務(wù)器進行負載均衡，一旦AC代理服務(wù)器出現(xiàn)問題，所有用戶數(shù)據(jù)將不能正確轉(zhuǎn)發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種AP接入負載均衡方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

一種AP接入負載均衡方法，包括如下步驟：

S1，根據(jù)當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；

S2，根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷AC的負載情況，并根據(jù)負載情況為AC設(shè)定優(yōu)先級；

S3，根據(jù)AC的優(yōu)先級，AP選擇優(yōu)先級高的AC接入。

其中較優(yōu)地，在步驟S1中，預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況采用新移動平均法，包括如下步驟：

S11，計算新接入的AP產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量：

其中，Y_n新(k)為新接入的AP產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量；Y_n(k)為當(dāng)前時刻AC的網(wǎng)絡(luò)流量；P_k為當(dāng)前時刻接入的AP的數(shù)量，M_k(M＝0,1,2.....)為下一時刻新接入的AP的數(shù)量；

S12，計算接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)：

AC_n(k)＝Y(jié)_n新(k)+Y_n(k)；

S13，重復(fù)步驟S11～S12，獲取前N個時刻，接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)，并將所述前N個時刻，接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)組成重構(gòu)序列；

S14，通過所述重構(gòu)序列對下一時刻(N+1)的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量Y_n(N+1)進行預(yù)測:

Y_n(N+1)＝[AC_n(1)+AC_n(2)+……+AC_n(N)]/N。

其中較優(yōu)地，在步驟S2中，所述AC的負載情況包括輕負載、中負載和重負載。

其中較優(yōu)地，在步驟S2中，判斷各個AC的負載情況，包括如下步驟：

獲取下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；

將所述AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況與設(shè)定的第一預(yù)設(shè)閾值進行比較；如果所述AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值小于第一預(yù)設(shè)閾值，則AC為輕負載；

否則，將所述AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況與設(shè)定的第二預(yù)設(shè)閾值進行比較；如果所述AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值小于第二預(yù)設(shè)閾值，則AC為中負載；

否則，AC為重負載。

其中較優(yōu)地，在步驟S2中，根據(jù)負載情況為AC設(shè)定優(yōu)先級，包括如下步驟：

獲取AC的負載情況，如果所述AC為輕負載，則所述AC的優(yōu)先級最高；

如果所述AC為中負載，則所述AC的優(yōu)先級中等；

如果所述AC為重負載，則所述AC的優(yōu)先級最低。

其中較優(yōu)地，所述的AP接入負載均衡方法，還包括如下步驟：

S4，如果AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。

其中較優(yōu)地，在步驟S4中，采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，包括如下步驟：

S41，根據(jù)集群中AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量建立一般矩陣：A＝(a_ij)_m×n；其中，a_ij為第i個AC中的第j個連接數(shù)的屬性值；i為集群中AC編號，i＝1,2,3……L，L為正整數(shù)；j為影響AC連接數(shù)的屬性編號；

S42，將所述一般舉證轉(zhuǎn)化成決策矩陣：其中，m_ij為：

S43，對所述決策矩陣進行歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣F：

F＝(f_ij)_m×n；

其中，

S44，采用熵值法計算AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重：

其中，w_i為AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重；d_i為偏離度；Ej為連接數(shù)的屬性的信息熵:

S45，根據(jù)AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重，計算集群中AC的連接數(shù)，并選擇連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配；其中，根據(jù)AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重，計算集群中AC的連接數(shù)采用如下公式：

其中，w_j為AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重；為第i個AC下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值，P_i為第i個AC當(dāng)前接入的AP的數(shù)量，U_i為第i個AC接入的用戶的數(shù)量。

本發(fā)明提供的AP接入負載均衡方法，根據(jù)當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量等因素，采用新移動平均法預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，實現(xiàn)對AC的負載情況進行全局的把握，對AC的負載進行全局考慮，以減小AC負載的不均衡。另一方面，當(dāng)AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。充分考慮當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC的用戶網(wǎng)絡(luò)流量等因素的影響，全局把握AC的負載情況，提高了服務(wù)質(zhì)量。。

附圖說明

圖1為云AC架構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的AP接入負載均衡方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進一步的詳細說明。

在本發(fā)明所提供的實施例中，AP接入場景是基于云AC架構(gòu)的，是由“AC云”、認證服務(wù)器(Radius)、無線接入點AP和終端基站STA組成的。對外呈現(xiàn)出一臺AC的特征與功能，外部設(shè)備并不能看到云內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，但卻能享受原有AC提供的一切服務(wù)。當(dāng)新AP需要接入網(wǎng)絡(luò)，由云系統(tǒng)內(nèi)動態(tài)地向其分配一臺負載較小的AC，并在其作過程中，根據(jù)系統(tǒng)需要進行AC切換。

如圖2所示，本發(fā)明提供一種AP接入負載均衡方法，包括如下步驟：首先，根據(jù)當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量等因素，采用移動平均法預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；然后，根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，并根據(jù)負載情況為各個AC設(shè)定優(yōu)先級；最后，根據(jù)AC的優(yōu)先級，AP選擇優(yōu)先級高的AC接入。如果AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。下面對這一過程做詳細具體的說明。

S1，根據(jù)當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況。

當(dāng)新的AP接入時，根據(jù)當(dāng)前時刻的AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況。其中，預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況采用移動平均法，移動平均法是一種簡單的平滑預(yù)測算法，是根據(jù)時間序列歷史數(shù)據(jù)逐項推移，依次計算包含固定項數(shù)的歷史的平均值，以此反映序列的長期趨勢的預(yù)測方法。當(dāng)時間序列的數(shù)值受到周期變動、隨機波動等因素的影響產(chǎn)生較大起伏時，使用移動平均法可以消除這些突發(fā)因素的影響，描繪出事件的發(fā)展趨勢,然后按照所呈現(xiàn)出的趨勢進行分析預(yù)測。但是，采用移動平均法，一般是假設(shè)AP的數(shù)量不變的情況下。一旦有新AP接入時，采用移動平均法，誤差較大。因此，在本發(fā)明所提供的實施例中，采用新移動平均法預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，充分考慮有新的AP接入時可能產(chǎn)生的影響，具體包括如下步驟：

S11，假設(shè)未接入新的AP時，當(dāng)前時刻AC網(wǎng)絡(luò)流量是Y_n(k)，當(dāng)前時刻接入的AP的數(shù)量為P_k，下一時刻可能新接入的AP的數(shù)量為M_k(M＝0,1,2.....)，則新接入的AP產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量為

S12，計算接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)：

如果當(dāng)前時刻沒有新AP接入，則AC_n(k)＝Y(jié)_n(k)。

S13，重復(fù)步驟S11～S12，獲取前N個時刻，接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)，并將前N個時刻接入新的AP后，當(dāng)前時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量AC_n(k)組成重構(gòu)序列；

S14，通過重構(gòu)序列對下一時刻(N+1)的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量Y_n(N+1)進行預(yù)測:

即，Y_n(N+1)＝[AC_n(1)+AC_n(2)+……+AC_n(N)]/N。

S2，根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，并根據(jù)負載情況為各個AC設(shè)定優(yōu)先級。

根據(jù)下一時刻AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，在本發(fā)明所提供的實施例中，AC的負載情況包括輕負載、中負載和重負載。根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，包括如下步驟：

首先，獲取下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；然后將該AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況與設(shè)定的第一預(yù)設(shè)閾值進行比較；如果AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值小于第一預(yù)設(shè)閾值，則AC為輕負載；如果AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值大于第一預(yù)設(shè)閾值，則將該AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況與設(shè)定的第二預(yù)設(shè)閾值進行比較；如果AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值小于第二預(yù)設(shè)閾值，則AC為中負載；如果AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值大于第二預(yù)設(shè)閾值，則AC為重負載。在本發(fā)明所提供的實施例中，第一預(yù)設(shè)閾值和第二預(yù)設(shè)閾值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行規(guī)律進行設(shè)定。

判斷出各個AC的負載情況之后，根據(jù)負載情況為各個AC設(shè)定優(yōu)先級。如果AC為輕負載，則設(shè)定該AC的優(yōu)先級最高，為1；如果AC為中負載，則設(shè)定該AC的優(yōu)先級為2；如果AC為重負載，則設(shè)定AC的優(yōu)先級最低，為3。后期，根據(jù)各個AC的優(yōu)先級，AP選擇優(yōu)先級最高的AC接入。

S3，根據(jù)AC的優(yōu)先級，AP選擇優(yōu)先級高的AC接入。

根據(jù)負載情況為各個AC設(shè)定優(yōu)先級之后，判斷各個AC的優(yōu)先級是否相同，當(dāng)AC的優(yōu)先級不同時，AP選擇優(yōu)先級高的AC接入。這樣可以達到AC負載的有效均衡，提高服務(wù)質(zhì)量。

S4，如果AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。

如果AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC，將新接入的AP分配給連接數(shù)最小的AC。這樣可以達到AC負載的有效均衡，提高服務(wù)質(zhì)量。其中，采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配，具體包括如下步驟：

S41，根據(jù)集群中AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量建立一般矩陣：A＝(a_ij)_m×n；其中，a_ij為第i個AC中的第j個連接數(shù)的屬性值；i為集群中AC編號，假設(shè)集群中有L個AC，則i＝1,2,3……L；j為影響AC連接數(shù)的屬性編號，在本發(fā)明提供的一個實施例中，j＝1,2,3；其中，j＝1代表AP的數(shù)量，j＝2代表用戶的數(shù)量，j＝3代表AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量值。

S42，將上述一般舉證轉(zhuǎn)化成決策矩陣：目的是消除量綱，消除指標(biāo)間的不可共度性和矛盾性。其中，m_ij為：

S43，對決策矩陣進行歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣F：

F＝(f_ij)_m×n；

其中，

S44，采用熵值法計算AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重：

其中，w_i為AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重；d_i為偏離度：d_j＝1-E_j；Ej為連接數(shù)的屬性的信息熵：

S45，根據(jù)AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重，計算集群中AC的連接數(shù)，并選擇連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。其中，根據(jù)AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重，計算集群中AC的連接數(shù)采用如下公式：

其中，w_j為AC連接數(shù)的屬性的權(quán)重；為第i個AC下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測值，P_i為第i個AC當(dāng)前接入的AP的數(shù)量，U_i為第i個AC接入的用戶的數(shù)量。最小連接數(shù)的AC，與AC的當(dāng)前時刻接入AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量這三個屬性值相關(guān)，并且這三個屬性都是成本性指標(biāo)，即屬性值越小越好。

則最終得到的最小連接數(shù)為：

C_m＝min(C_i)

i＝1,.....L；

選擇連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。

綜上所述，本發(fā)明所提供的AP接入負載均衡方法，根據(jù)當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量等因素，采用新移動平均法預(yù)測下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況；根據(jù)下一時刻的AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況，判斷各個AC的負載情況，并根據(jù)負載情況為各個AC設(shè)定優(yōu)先級；最后，根據(jù)AC的優(yōu)先級，AP選擇優(yōu)先級高的AC接入。如果AC的優(yōu)先級相同，則采用加權(quán)最小連接調(diào)度算法，根據(jù)AC接入的AP的數(shù)量、AC接入的用戶的數(shù)量以及AC用戶網(wǎng)絡(luò)流量情況計算權(quán)重比例，根據(jù)權(quán)重比例確定連接數(shù)最小的AC進行任務(wù)分配。充分考慮當(dāng)前時刻AP的數(shù)量、用戶的數(shù)量、AC的用戶網(wǎng)絡(luò)流量等因素的影響，全局把握AC的負載情況，減小AC負載的不均衡，提高了服務(wù)質(zhì)量。

以上對本發(fā)明所提供的一種AP接入負載均衡方法進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。