无线局域网基于频段的负载均衡方法、 设备及网络 技术领域 本发明涉及通信技术， 尤其涉及一种无线局域网基于频段的负载均衡方法、 无线 接入控制器及网络。
背景技术 无线局域网标准 IEEE802.11 的主要通讯频段包括 ： 2.4G 频段和 5G 频段两个频 段。其中， 2.4G 频段为 2.4GHz 到 2.4835GHz， IEEE 802.11b/g( 以下简称 802.11b/g) 应用 于这个频段。 5G 频段为 5.15GHz 到 5.35GHz， 以及 5.725GHz 到 5.825GHz， IEEE 802.11a( 以 下简称 802.11a) 应用于该频段。
随着 WLAN(Wireless Local Area Network， 无线局域网 ) 的普及， 无线用户也越 来越多， 其中很多的用户使用能同时支持 2.4G 频段和 5G 频段的双频 STA。但是， 因为用户 本身的专业知识比较薄弱， 而且大部分无线接入服务供应商也没有进行有效的引导， 再加 上 802.11b/g 比 802.11a 的应用更为广泛， 最终很多双频 STA 都使用 2.4G 频段， 造成 2.4G 频段的拥挤和 5G 频段的浪费。实际上， 2.4G 频段最多只能有 3 个不重叠的通讯信道， 而 5G 频段却能提供更多不重叠的通讯信道， 因此， 5G 频段拥有更高的接入容量， 在中国有 5 个， 而北美更是多达 24 个。
WLAN 的基础架构分成 “胖” AP(Access Point， 接入点 ) 架构和 “瘦” AP 架构两种。
“胖” AP 架构是指传统的无线接入架构， 每个 AP 之间相互独立， 各自管理。
“瘦” AP 架构是指 AP 由无线接入控制器 (Access Controller， AC) 集中管理配置 的无线局域网架构。与传统的 “胖” AP 架构相比， 在 “瘦” AP 架构中， AC 集中管理无线局域 网中的所有网元， 可以获取整网的使用状态。
无线终端 STA(Station， 工作站 ) 关联 AP 时会先广播发送探测请求， AP 默认情况 下接收到探测请求后就会回复探测应答。STA 收到探测应答即认为该 AP 可能可以关联， 就 可能给该 AP 发送关联请求， 以通过该 AP 进入 WLAN。其中， 包含符合 802.11mac 和 phy 协议 的接口的设备都称为工作站， 工作站一般是具有 802.11 无线网卡的设备。
AP 可分为单频 AP 和双频 AP， STA 也分为单频 STA 和双频 STA。
单频 STA 只具备上述频段中一个频段的接入能力， 在该频段发送探测请求。双频 STA 同时具备使用上述两个频段的接入能力， 会在两个频段同时发送探测请求。据此， AC 很 容易识别出单频 STA 和双频 STA。只要 AP 在收到 STA 的第一个探测请求后等待一下， 比如 1 秒， 看看在另外一个频段能否收到该 STA 的探测请求就可以了。
双频 STA 接入网络， 对 AP 的选择具有自主性和不确定性， 在 STA 密集区， 双频 STA 面对多个 AP， 有可能大部分双频 STA 都选择同一个频段访问网络， 容易造成一个频段的负 载太大、 拥挤， 而另一个频段的负载又太小、 空闲。
针对上述问题， 通常采用 STA 主控负载均衡或 AP 主控负载均衡来解决。
其中， STA 主控负载均衡是一种自发的负载均衡策略， 由 STA 主动进行均衡选择。
但是， STA 仅仅知道终端侧的情况和 STA 自身的情况， STA 无法准确掌握网络环境。
并且， STA 切换随意性大， 会对网络造成混乱， 使网络全局的负载均衡效果不佳。此外， STA 主控负载均衡需要 STA 本身支持， 由于当前 STA 各无线厂商驱动并不统一， 因此， 兼容性较 差。
AP 主控负载均衡通过 AP 之间有线的连接， 在不影响 STA 业务的情况下， 相互传递 与负载均衡相关的信息。从而能够让负载重的 AP 接入拒绝新 STA 的加入， 而只允许负载轻 的 AP 接入等， 实现网络的负载均衡。
但是， 网络侧并不知道 STA 所处的位置和网络环境， 也无法获知 STA 所能够扫描到 的 AP 的情况， 所以存在切换决策错误的风险。 发明内容 本发明提出一种无线局域网基于频段的负载均衡方法、 无线接入控制器及网络， 用于解决现有技术有可能导致一个频段过于拥挤问题。
本发明提供了一种无线局域网基于频段的负载均衡方法， 包括 ：
无线接入控制器 AC 在无线终端关联上或者离开所述 AC 时， 得到负载均衡组的第 一频段的负载和第二频段的负载， 所述负载均衡组为所述 AC 下信号相互覆盖的多个接入 点 AP ；
所述 AC 将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载， 得到负载差值 ；
在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， 所述 AC 指示所述负载均衡 组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。
本发明还提供了一种无线接入控制器， 包括 ：
负载获得单元， 用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器 AC 时， 得到负载 均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载， 所述负载均衡组为所述 AC 下信号相互覆盖 的多个接入点 AP ；
负载差值获得单元， 用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载， 得到 负载差值 ；
均衡指示单元， 用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， 指示所 述负载均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。
本发明还提供了一种无线局域网， 包括无线接入控制器 AC 和与所述 AC 连接的信 号相互覆盖的多个接入点 AP 组成的负载均衡组， 所述 AC 包括 ：
负载获得单元， 用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器 AC 时， 得到负载 均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载 ；
负载差值获得单元， 用于将所述第一频段的负载减去所述第二频段的负载， 得到 负载差值 ；
均衡指示单元， 用于在所述负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， 指示所 述负载均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。
本发明提出的无线局域网基于频段的负载均衡方法、 无线接入控制器及网络， 通 过 AC 根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无线终端的探测请 求， 从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加， 并使得双频无线终端关联到均衡组的另 一负载较小的频段， 避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入， 从而实现了基于频段
的负载均衡即实现了频段间的负载均衡， 提高了整个 WLAN 的接入容量。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明实施例提供的一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程图 ；
图 2 为本发明实施例提供的无线局域网基于频段的负载均衡方法所应用的网络 拓扑示意图 ；
图 3 为本发明实施例提供的另一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程 图；
图 4 为本发明实施例提供的无线接入控制器的结构示意图 ；
图 5 为本发明实施例提供的无线局域网的结构示意图。
具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 1 为本发明实施例提供的一种无线局域网基于频段的负载均衡方法的流程图。 如图 1 所示， 该方法包括 ：
步骤 11、 AC 在无线终端关联上或者离开 AC 时， 得到负载均衡组的第一频段的负载 和第二频段的负载， 负载均衡组为 AC 下信号相互覆盖的多个接入点 AP。
如负载均衡组包含同一个 AC 下的多个 AP， 这些 AP 的信号相互覆盖， 试图加入负 载均衡组的 STA， 可以搜索到负载均衡组里面的所有 AP 的信号， 以下简称为均衡组， 记为 group。 均衡组可以手动配置， 如由用户指定哪些 AP 在一个均衡组 ( 一般把物理位置相邻的 AP 配置成一个均衡组 ) ； 也可以由 AP 自动探测邻居 AP， 自动组成均衡组。对于 “瘦” AP 架 构， 不局限于具有双频的 AP， 只要一个 WLAN( 包含很多 AP) 中同时具有双频接入能力即可， 如一个 WLAN 中， AP1 仅支持一个频段的 STA 接入， AP2 仅支持另一个频段的 STA 接入， 本发 明同样适用。
其中， 第一频段为 2.4G 频段， 第二频段为 5G 频段 ； 或者， 第一频段为 5G 频段， 第二 频段为 2.4G 频段。
步骤 12、 AC 将第一频段的负载减去第二频段的负载， 得到负载差值。
其中， 频段的负载即均衡组的每个频段的负载， 可能为 STA 数量或者数据流量， 本 发明不做区分， 统一记为 load。
步骤 13、 在负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， AC 指示均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。
其中， 负载阈值为预先设置的值， 如当均衡组两个频段的负载 ( 可能基于数量或
流量 ) 差值超过该值时， 负载大的频段将不再接受新的双频 STA 的在该频段的接入， 单频 STA 不受此限制， 还可以接入。以下简称负载阈值为阈值， 记为 threshold。
由于在 “胖” AP 架构中， 双频 AP 可以获取两个频段的负载情况， 在 “瘦” AP 架构 中， AC 集中管理 AP， AC 可以获取整网中两个频段的负载情况， 因此无论是 “胖” AP 结构还是 “瘦” AP 架构， 在 AC 上进行负载均衡决策是较好的选择。
本实施例中， AC 根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无 线终端的探测请求， 从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加， 并使得双频无线终端关 联到均衡组的另一负载较小的频段， 避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入， 从而 实现了基于频段的负载均衡， 提高了整个 WLAN 的接入容量。
上述步骤 13 之后还可进一步包括 ：
AC 在后续的无线终端关联上或者离开 AC 时， 再次得到均衡组的第一频段的负载 和第二频段的负载 ；
AC 将再次得到的第一频段的负载减去再次得到的第二频段的负载， 得到新的负载 差值 ；
AC 在新的负载差值的绝对值变为小于负载阈值得情况下， 指示均衡组内的所有 AP 正常回复所有探测请求。 上述步骤 13 之后还可进一步包括 ：
AC 在后续的无线终端关联上或者离开 AC 时， 再次得到均衡组的第一频段的负载 和第二频段的负载 ；
AC 将再次得到的第二频段的负载减去再次得到的第一频段的负载， 得到新的负载 差值 ；
AC 在新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， AC 指示均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。
下面以图 2 所示网络拓扑为例， 对无线局域网基于频段的负载均衡方法做进一步 详细说明。
如图 2 所示， AC 下的均衡组包括 AP1、 AP2 及 AP3。AP1 为单频 2.4G AP， AP2 为双 频 AP， AP3 为单频 5G AP。
STA1 ～ STA5 为接入 AC 的 STA。其中， STA1、 STA2 为单频 2.4G STA， STA3 ～ STA5 为双频 STA。
AP1、 AP2、 AP3 配置为同一个均衡组， threshold 设置为 1， 表示均衡组内部两个频 段的负载的差值不应该超过 1。
假设 STA1 ～ STA5 按序依次接入该 AC， STA1 ～ STA5 接入该 AC 下的 AP 的过程如 图 3 所示， 包括 ：
步骤 31、 STA1 探测到 AP1 和 AP2 的 2.4G 射频， 然后关联到其中一个 AP 上。STA1 关联哪个 AP 取决于 STA1 的行为， 不影响最终结果。
步骤 32、 STA1 关联后， 将导致 load(2.4G 频段 ) 即 2.4G 频段的负载减去 load(5G 频段 ) 即 5G 频段的负载的值等于 1， 也就是只要再有一台 2.4GSTA 加入 WLAN， 就必将导致 2.4G 的负载过大， 因此 AC 将通告均衡组内所有 AP， 之后如果再接收到双频 STA 的 2.4G 频 段的探测请求， 不做回复。
步骤 33、 STA2 发探测请求。由于 STA2 为单频 STA 不受上述步骤 32 中的通告的限 制， 所以仍能探测到 AP1 和 AP2 的 2.4G 射频， 并选择一个进行关联。
STA2 的关联导致 load(2.4G 频段 ) 减去 load(5G 频段 ) 等于 2， 使得 2.4G 频段的 负载过大。因此 AC 的决策保持上述步骤 32 不变， 不用向均衡组的 AP 发送通告， 均衡组的 AP 仍然执行不回复双频 STA 的 2.4G 频段的探测请求。
步骤 34、 STA3 发探测请求。由于 STA3 是双频 STA， AP1 和 AP2 的 2.4G 射频将不再 回复它的探测请求， 导致 STA 3 只能探测到 AP2 的 5G 射频和 AP3， 因此 STA3 只能选择通过 AP2 的 5G 射频或 AP3 进行关联。
ST3 的关联导致 load(2.4G) 减去 load(5G) 等于 1， 2.4G 频段的负载仍然较大， AC 的决策还是不变， 还是不用下发决策指示给均衡组的 AP， 均衡组的 AP 仍然执行不回复双频 STA 的 2.4G 频段的探测请求。
步骤 35、 STA4 发探测请求。
STA4 的 关 联 过 程 与 STA3 一 致， 这 里 不 再 冗 述。 不 同 之 处 在 于 ： STA4 加 入 后， load(2.4G) 减去 load(5G) 等于 0， AC 的接入决策会发生变化， 通告均衡组内所有 AP， 可以 正常回复所有探测请求了。 步骤 36、 STA5 发探测请求。STA5 可以探测到所有 AP， 并随机选择一个频段接入。 得到如图 2 所示的最终形态。
可选地， 上述步骤 35 中， STA4 的关联过程还可与 STA3 的关联过程完全一致， 直到 load(5G) 减去 load(2.4G) 等于 1， AC 才改变接入决策， 通告均衡组内所有 AP， 可以正常回 复所有探测请求。相应地， 上述步骤 36 中， 只能接入 5G 频段， 这种决策偏向使用 5G 频段， 因为 5G 频段具有更高的接入容量。
本实施例中， 由 AC 利用 AP 收集的关联 STA 种类 ( 频段支持情况 )、 数量和流量的 频段信息， 在双频 STA 的探测过程中， 增加一个负载均衡判断装置， 决策哪个频段可以允许 双频 STA 关联， 哪个频段不允许双频 STA 关联， 避免了双频 STA 使用负载过大的频段接入， 实现了两个接入频段负载均衡， 提高了整个 WLAN 的接入容量。
本领域普通技术人员可以理解 ： 实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中， 该程序 在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤 ； 而前述的存储介质包括 ： ROM、 RAM、 磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图 4 为本发明实施例提供的无线接入控制器的结构示意图。如图 4 所示， AC 用于 执行上述图 1、 图 3 所示实施例的方法， 包括 ： 负载获得单元 41、 负载差值获得单元 42 及均 衡指示单元 43。
负载获得单元 41 用于在无线终端关联上或者离开无线接入控制器 AC 时， 得到负 载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载， 负载均衡组为 AC 下信号相互覆盖的多个 接入点 AP。
负载差值获得单元 42 用于将第一频段的负载减去第二频段的负载， 得到负载差 值。
均衡指示单元 43 用于在负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， 指示负载 均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第一频段的探测请求。
负载获得单元 41 还用于在后续的无线终端关联上或者离开 AC 时， 再次得到负载 均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载 ；
负载差值获得单元 42 还用于将再次得到的第一频段的负载减去再次得到的第二 频段的负载， 得到新的负载差值 ；
均衡指示单元 43 还用于在新的负载差值的绝对值变为小于负载阈值得情况下， 指示负载均衡组内的所有 AP 正常回复所有探测请求。
或者， 负载获得单元 41 还用于在后续的无线终端关联上或者离开 AC 时， 再次得到 负载均衡组的第一频段的负载和第二频段的负载 ；
负载差值获得单元 42 还用于将再次得到的第二频段的负载减去再次得到的第一 频段的负载， 得到新的负载差值 ；
均衡指示单元 43 还用于在新的负载差值的绝对值不小于负载阈值的情况下， AC 指示负载均衡组内的所有 AP， 后续不回复双频无线终端的第二频段的探测请求。
本实施例中， AC 通过均衡指示单元根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后 续不再回复双频无线终端的探测请求， 从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加， 并使 得双频无线终端关联到均衡组的另一负载较小的频段， 避免了双频无线终端使用负载过大 的频段接入， 从而实现了基于频段的负载均衡， 提高了整个 WLAN 的接入容量。
图 5 为本发明实施例提供的无线局域网的结构示意图。如图 5 所示， WLAN 用于实 现上述图 1 所示实施例的方法， 包括 AC 51 和 AP 52， AC 51 与 AP 52 有线连接， 用来根据各 频段的负载控制 AP 52 对双频无线终端的某一频段的探测请求的处理。具体详见上述方法 实施例中的说明。
AC51 可为上述设备实施例提供的任一种无线接入控制器， AP 52 属于 AC 51 下的 均衡组。
本实施例中， AC 根据负载差值指示均衡组对负载较大的频段后续不再回复双频无 线终端的探测请求， 从而抑制的负载较大的频段的负载继续增加， 并使得双频无线终端关 联到均衡组的另一负载较小的频段， 避免了双频无线终端使用负载过大的频段接入， 从而 实现了基于频段的负载均衡即实现了频段间负载均衡， 提高了整个 WLAN 的接入容量。
上述方法设备及 WLAN 实施例， 由 AC 利用 AP 收集的关联无线终端种类 ( 频段支持 情况 )、 数量和流量的频段信息， 在双频无线终端的探测过程中， 增加一个负载均衡判断装 置， 决策哪个频段可以允许双频无线终端关联， 哪个频段不允许双频无线终端关联， 持续、 动态地调整了均衡组内的不同频段的探测请求处理方式， 避免了双频无线终端使用负载过 大的频段接入， 提高了整个 WLAN 的接入容量。
最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替 换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范 围。