实现接入点间负载均衡的方法、系统、接入点和移动终端

摘要

本发明提供了一种实现接入点(AP)间负载均衡的方法、系统、AP和移动终端(STA)，应用于无线网络中，该无线网络包括至少两个AP组成的负载均衡服务集(LSS)，其中，方法包括：AP接收到STA发送的LSS报文时，根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，在该STA能够接入的AP中进行选择，通知该STA接入选择出的AP。从而提高了AP间的负载均衡效果。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种实现接入(AP)间负载均衡的方法、系统、AP和移动终端(STA)。

背景技术

无线局域网(WLAN)中各AP为用户提供的服务通常可以采用服务集标识(ESSID)进行标识，多个AP可以使用共同的ESSID，如图1所示，采用同一个ESSID的网络为扩展服务集(ESS)；同一个ESS中的各AP采用基本服务集标识(BSSID)进行区分，一个BSSID对应一个AP，采用同一个BSSID的网络为基本服务集(BSS)。

现有技术中各STA接入AP的过程主要包括：STA首先进行对AP的扫描，STA扫描到的AP即为该STA当前可以接入的AP；STA根据预设的扫面策略选择其中一个AP，并向该选择的AP发送接入请求，例如，STA可以在扫描到的AP中选择一个信号强度最强的AP发送接入请求；该AP接收到该STA的接入请求后，根据自身的负载状况，如果自身的负载状况没有达到负载上限，则允许该STA的接入，如果自身的负载状况已经达到负载上限，则拒绝该STA的接入。

现有技术中的上述方法对于接入AP的选择权在于STA，即由STA主动选择接入的AP，通常预设的负载均衡策略通常是选择信号强度最大的或者选择任意一个等，很难实现根据AP的负载状况进行选择接入；即便AP能够根据自身的负载状况允许或拒绝STA的接入，但是由于STA端的负载均衡策略是预先设定的，这就会造成STA按照该负载均衡策略继续尝试接入该AP，而该AP继续拒绝该STA的接入。所以，现有技术中的该方法负载均衡效果很差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现AP间负载均衡的方法、系统、AP和STA，以便于提高AP间的负载均衡效果。

一种实现接入点AP间负载均衡的方法，应用于无线网络中，该无线网络包括至少两个AP组成的LSS；该方法包括：

AP接收到移动终端STA发送的LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP；

所述接收到LSS报文的AP根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在所述STA能够接入的AP中进行选择，通知所述STA接入选择出的AP。

一种实现AP间负载均衡的方法，该方法包括：

STA向AP发送包含该STA能够接入的AP信息的LSS报文，以供该AP根据所述信息结合既定负载均衡策略为STA选择一个AP作为接入AP；

接收到所述AP发送的接入选择的AP的通知时，尝试接入所述选择的AP。

一种AP，该AP包括：报文接收单元、第一选择单元和第一通知单元；

所述报文接收单元，用于接收STA发送的LSS报文；

所述第一选择单元，用于在所述报文接收单元接收到所述LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP，根据该AP所属的LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在所述STA能够接入的AP中进行选择；

所述第一通知单元，用于通知所述STA接入所述第一选择单元选择的AP。

一种STA，该STA包括：报文发送单元、报文接收单元和接入单元；

所述报文发送单元，用于向AP发送包含该STA能够接入的AP信息的LSS报文；

所述报文接收单元，用于接收所述AP发送的接入选择的AP的通知；

所述接入单元，用于根据所述通知，尝试接入所述选择的AP。

由以上技术方案可以看出，在本发明主要应用于无线网络中，该无线网络包括至少两个AP组成的LSS，AP接收到STA发送的LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP；根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在该STA能够接入的AP中进行选择，通知该STA接入选择出的AP。即本发明并不是单单由STA决定接入哪一个AP，而是由网络端的AP根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，从STA能够接入的AP中指定一个AP供STA进行接入，考量了STA能够接入的AP的负载状况，例如，可以指定STA接入负载较小的或者剩余资源较多的AP，从而提高AP间的负载均衡效果。

附图说明

图1为局域网中ESS和BSS的对应关系示意图；

图2为本发明实施例提供的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的BSSID列表结构图；

图4为本发明实施例提供的一个实例流程图；

图5为本发明实施例提供的主动更新流程图；

图6为本发明实施例提供的被动更新流程图；

图7为本发明实施例提供的重分配流程图；

图8为本发明实施例提供的系统结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供的方法主要包括：预先将共同参与负载均衡的AP设置为一个负载均衡服务集(LSS)，该LSS中的AP接收到STA的LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP，根据该LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在该STA能够接入的AP中进行选择，通知该STA接入该选择的AP。

其中，上述的LSS报文可以是LSS接入请求，即在STA请求接入AP时执行上述方法实现负载均衡；上述LSS报文也可以是其它LSS报文，例如：LSS报告报文，即STA在接入AP后，当前接入的AP根据负载均衡状况，指定该STA接入另一AP从而实现负载均衡。

下面对上述方法进行详细描述，图2为本发明实施例提供的方法流程图，如图2所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤201：预先将共同参与负载均衡的AP设定为一个LSS。

一个ESS中可以存在一个LSS，也可以存在多个LSS。例如，一个ESS中的所有AP或者一部分AP共同参与负载均衡，则将该共同参与负载均衡的AP设定为一个LSS，采用共同的LSS ID进行标识；一个ESS中可能有其中一部分AP共同参与负载均衡，另外有一部分AP共同参与负载均衡，但是，这两部分分别进行负载均衡，则可以将这两部分设置为两个LSS，分别采用不同的LSS ID进行标识。

步骤202：STA对AP进行扫描。

本步骤中，STA在对AP进行扫描的过程可以有两种形式，一种是主动扫描，即STA主动广播探测请求(Probe Request)，接收到该Probe Request报文的AP向该STA回复探测响应(Probe Response)；另一种是被动扫描，即STA监听AP发送的信标帧(Beacon)。各AP在发送的Probe Response或Beacon中携带自身的BSSID和LSS ID，不参与负载均衡的AP可以不包含LSS ID，或者将该LSS ID设置为0。图2中所示的本步骤采用主动扫描的方式。

现有技术中的Probe Response或Beacon中已经携带了AP自身的BSSID，另外，可以采用在Probe Response或Beacon中扩展一个字段来携带AP所属的LSS ID，该扩展字段的长度可以根据实际需求预先设置，例如，可以设置2个字节的长度，取值范围为1至65535，另外，可以采用取值0标识该AP不参与负载均衡。

步骤203：STA根据扫描到的AP的LSS ID选择一个LSS，并在该LSS中选择一个AP作为主控AP，向该AP发送LSS接入请求(LSS Request)。

本步骤中，如果STA扫描到的AP中只存在一个LSS，则该STA选择该LSS；如果扫描到的AP分属于不同的LSS，则STA可以选择其中任意一个LSS；如果扫描到的AP都不属于任何一个LSS，则STA选择任何一个AP尝试接入，即发送接入请求。

另外主控AP的选择方式可以有多种方式，例如，可以任意选择一个该LSS中的AP作为主控AP，也可以选择该LSS中信号强度最大的AP作为主控AP，也可以选择该LSS中信道质量最好的AP作为主控AP等，在此对主控AP的选择方式不做限制。

STA可以将扫描到的AP中属于该LSS的AP的BSSID形成一个BSSID列表包含在LSS Request中发送给该主控AP。其中，BSSID列表的形式可以采用图3所示的结构，该BSSID列表中的每个BSSID信息可以占用2个字节，每个BSSID信息中包含至少包含BSSID，在图中BSSID采用AP的MAC地址的形式标识，另外，每个BSSID信息中还可以包含STA接收到的该AP的信号强度、信道信息等，该信号强度、信道信息也可以作为主控AP在指定一个AP时的考虑因素。例如，主控AP可以从BSSID列表中选择信号质量大于设定阈值的AP，在选择出的信号质量大于设定阈值的AP中，再进一步按照预先设定的负载均衡策略进行选择，选择负载状况最好的AP，这样就可以保证选择的AP具有较优的信号质量，保证STA的业务质量。

步骤204：主控AP接收到LSS Request后，根据预先获取到的该LSS中其他AP的负载状况，从该LSS Request所包含的BSSID列表中选择一个AP，将该AP的BSSID携带在LSS接入响应(LSS Response)中发送给STA。

本发明中，属于同一个LSS中的各AP可以通过AP间协议周期性交互自身负载状况，并将其他AP的负载状况进行存储，主控AP接收到LSSRequest后，可以利用自身存储的该LSS中各AP的负载状况，选择一个AP供STA进行接入。

其中，AP的具体负载均衡策略不做限制，例如，可以选择负载最小的AP，也可以从负载状况小于负载上限的AP中任选其中一个AP、也可以选择剩余资源最多的AP等。另外，在AP的负载状况相差不大时，也可以将从BSSID列表中获取的AP的信号强度、信道信息等作为选择的考虑因素。

另外，主控AP还可以按照各AP的负载状况，将BSSID列表中的各BSSID对应的AP进行优先级排序，例如，负载较小的AP优先级较高，将该优先级排序结果发送给STA。

步骤205：该STA判断在设定时限内是否接收到LSS Response，如果是，则执行步骤206；否则执行步骤207。

步骤206：该STA对该LSS Response中携带的BSSID所对应的AP进行接入，结束流程。

如果主控AP发送给STA的是BSSID列表中各BSSID的优先级排序结果，则STA可以根据该优先级排序结果，首先选择优先级最高的AP尝试接入，如果尝试失败，则再选择优先级次之的AP尝试接入。

步骤207：STA将该主控AP的BSSID从该LSS的BSSID列表中删除，重新选择一个主控AP，并向该主控AP发送包含更新后BSSID列表的LSSRequest，转至执行步骤204。

假设STA扫描到三个AP属于同一LSS，即AP 1、AP 2和AP3，则该方法的具体流程可以如图4所示，即STA通过扫描获知AP 1、AP 2和AP3属于同一个LSS，该STA建立BSSID列表，该BSSID列表中包含AP 1、AP 2和AP3的BSSID。此时，STA选择信号强度最高的AP 2作为主控AP，向AP 2发送包含BSSID列表的LSS Request；AP 2接收到该LSS Request后，根据自身存储的该LSS中各AP的负载状况，确定该BSSID列表中AP3的负载最小，则将该AP 3的BSSID包含在LSS Response中发送给STA；STA接收到LSS Response后，根据其中包含的BSSID向AP 3发送接入请求，接入AP 3。

在STA接入AP后，为了保证和维护STA和AP之间的可见关系，方便AP对STA进行重新指定接入，需要对该STA可接入的LSS信息进行更新，该更新过程可以有两种形式：

一种形式为主动更新，该STA当前接入的AP可以主动向该STA发送LSS更新报文(LSS Update)；该STA接收到LSS Update后，重新对AP进行扫描，获取扫描到的AP中属于该LSS的各AP的BSSID并形成BSSID列表，将该BSSID列表通过LSS报告报文(LSS Report)发送给当前接入的AP；如果当前AP中没有存储针对该STA的BSSID列表，则保存该BSSID列表，如果当前AP中已经存储针对该STA的BSSID列表，则利用获取的该BSSID列表对自身存储的BSSID列表进行更新。其中，该AP可以周期性地进行主动更新，也可以在感知到STA移动的状况达到一定程度时进行主动更新，也可以在AP自身的状态发生变化时进行主动更新等。主动更新的流程可以如图5所示，图5中AP 3为STA当前接入的AP。

另一种形式为被动更新，STA重新对各AP进行扫描，获取能够接入的该LSS中的各AP的BSSID并形成BSSID列表，将该BSSID列表通过LSSReport发送给当前接入的AP；当前AP被动的接收该LSS Report，并获取该LSS Report中包含的BSSID列表，如果当前AP中没有存储针对该STA的BSSID列表，则保存该BSSID列表，如果当前AP中已经存储针对该STA的BSSID列表，则利用获取的该BSSID列表对自身存储的BSSID列表进行更新。其中，STA可以周期性地发送LSS Report，也可以在自身移动状况达到一定程度时，发送LSS Report，或者感知到的当前AP的信号强度降低到设定阈值时发送LSS Report等。被动更新的流程可以如图6所示，图6中AP 3为STA当前接入的AP。

另外，在某些情况下，例如当前AP的信道状态发生变化，无法承担该AP当前接入的STA数量，或者，当前AP需要进行重启或维修等，当前AP需要将当前接入的全部或者部分STA转至接入其他AP，此时可以通过LSS重分配流程实现，图7为本发明实施例提供的重分配流程图，在该实施例中，AP 3为STA当前接入的AP，假设AP 3需要将当前接入的STA转移至其他AP。如图7所示，重分配过程可以包括以下步骤：

步骤701：AP 3根据自身存储的针对该STA的BSSID列表，从该BSSID列表中选取一个AP的BSSID。

本步骤中，AP 3可以根据自身存储的自身所在LSS中各AP的负载状况，从自身存储的该STA的BSSID列表中选择一个AP的BSSID，当然，AP 3也可以直接执行上述更新流程获取针对该STA的BSSID列表，从获取的该BSSID列表中选择一个AP的BSSID。同样，可以选择负载最小的AP，或者剩余资源最多的AP，或者任意选择一个AP等；当然，也可以预先指定一个AP，在此选择AP的策略不做限制。

步骤702：AP 3将选取的AP的BSSID携带在LSS重分配报文(LSSReassign)发送给该STA。

步骤703：该STA接收到LSS Reassign后，接入该LSS Reassign所携带的BSSID对应的AP，在此，假设该AP为AP 2。

上述更新过程中采用的LSS Update和LSS Report，以及重分配过程中采用的LSS Reassign都可以采用Action帧的形式，可以在Action帧的FrameBody域中携带，采用Frame Body域中的Action field字段来携带报文类型信息，其对应关系如表1所示，当Action field字段中的值为0时表明该报文为LSS Update，当Action field字段中的值为1时表明该报文为LSS Report，当Action field字段中的值为2时表明该报文为LSS Reassign；Frame Body域中的信息字段中携带BSSID，或者BSSID列表等信息，例如，LSS Report对应的信息字段中可以携带更新是否成功的信息以及更新后的BSSID列表，LSS Reassign对应的信息字段中可以携带指定的BSSID或BSSID列表。

表1

  Action Field  对应报文类型  0  LSS Update  1  LSS Report  2  LSS Reassign  其他  预留

以上是对本发明所提供方法的描述，下面对本发明实施例所提供的系统进行描述，图8为本发明实施例提供的系统结构图，如图8所示，该系统主要包括：AP 800和STA 810。

STA 810，用于向AP 800发送LSS报文，接收AP 800发送的接入选择出的AP的通知后，尝试接入该选择出的AP。

AP 800，用于接收到STA 810发送的LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP，根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在STA 810能够接入的AP中进行选择，通知该STA 810接入选择出的AP。

其中，AP 800可以包括：报文接收单元801、第一选择单元802和第一通知单元803。

报文接收单元801，用于接收STA 810发送的LSS报文。

第一选择单元802，用于在报文接收单元801接收到LSS报文时，根据该AP的LSS中各AP的负载状况，在STA 810能够接入的AP中进行选择。

第一通知单元803，用于通知STA 810接入第一选择单元802选择的AP。

该AP还可以包括：报文发送单元804，用于通过信标帧将自身的BSSID和自身所属的LSS ID广播给STA 810。

也可以采用另外一种方式广播自身的BSSID和自身所述的LSS ID，此时：

报文接收单元801，还可以用于接收STA 810发送的Probe Request。

报文发送单元804，用于在报文接收单元801接收到Probe Request时，通过Probe Response将自身的BSSID和自身所属的LSS ID发送给STA 810。

其中，上述第一选择单元802可以包括：负载状况获取子单元8021、列表获取子单元8022和选择子单元8023。

负载状况获取子单元8021，用于通过AP间协议周期性地与该AP 800所属LSS的其他各AP交互负载状况。

列表获取子单元8022，用于从LSS接入请求中获取BSSID列表，将该BSSID列表中各BSSID所对应的AP作为STA 810能够接入的AP。

选择子单元8023，用于根据负载状况获取子单元8032获取的各AP的负载状况，按照预设的负载均衡策略，从BSSID列表中选择一个或多个AP。

此时，第一通知单元803可以包括：信息携带子单元8031和信息发送子单元8032。

信息携带子单元8031，用于将选择子单元8023选择的一个AP的BSSID携带在LSS Response中，或者将选择子单元8023选择的多个AP进行优先级排序后的排序结果携带在LSS Response中。

信息发送子单元8032，用于发送LSS Response。

上述AP的结构是该AP作为主控AP时的结构，由于在网络中一个AP在作为主控AP的同时，还可能作为其他STA当前接入的AP，假设当前接入该AP的STA为STA 820。此时，作为当前接入的AP，其可以具有以下结构：

该AP还可以包括：列表获取单元805。

报文接收单元801，还可以用于接收接入该AP的STA 820发送的LSS报告报文。

列表获取单元805，还用于从LSS报告报文中，获取针对接入该AP的STA

820的更新后的BSSID列表。

其中，上述LSS报告报文可以是在STA 820在满足更新条件时出动发送的，也可以是该AP向该STA 820发送LSS更新报文后，STA 820向该AP 800回复的。

该AP还可以包括：第二选择单元806和第二通知单元807。

第二选择单元806，用于根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，从列表获取单元805获取的更新后的BSSID列表中选择另一个AP的BSSID。

第二通知单元807，用于将第二选择单元806选择的BSSID携带在LSS重分配报文中发送给接入该AP的STA 820，以通知接入该AP的STA 820接入选择的BSSID对应的AP。

相应地，STA 810可以包括：报文发送单元811、报文接收单元812和接入单元813。

报文发送单元811，用于向AP 800发送包含该STA能够接入的AP信息的LSS报文。

报文接收单元812，用于接收AP发送的接入选择的AP的通知。

接入单元813，用于根据上述通知，尝试接入选择的AP。

该STA 810还可以包括：扫描单元814、LSS选择单元815和主控AP选择单元816。

扫描单元814，用于对各AP进行扫描，并获取扫描到的AP通过ProbeResponse或信标帧发送的LSS ID和BSSID。

LSS选择单元815，用于根据扫描单元814获取到的LSS ID选择一个LSS。

主控AP选择单元816，用于在扫描单元814扫描到的AP中，选择一个属于LSS选择单元815选择的LSS的AP作为主控AP。该主控AP即为AP 800。

报文发送单元811向主控AP 800发送LSS报文。

该STA还可以包括：列表处理单元817，用于利用扫描单元814扫描到的AP中属于选择的LSS的AP所对应的BSSID形成BSSID列表，并将该BSSID列表携带在LSS报文中。

该STA还可以包括：计时器818，用于在报文发送单元811发送LSS报文时开始计时。

列表处理单元817，还用于如果计时器818的计时时间达到设定时限时，报文接收单元812仍没有接收到主控AP 800发送的通知，则将主控AP 800的BSSID从BSSID列表中删除，并向主控AP选择单元816发送重选通知。

主控AP选择单元816，还用于接收到重选通知后，重新在扫描到的AP中选择另一个属于LSS的AP作为主控AP，并触发报文发送单元811向该重新选择的主控AP发送LSS报文。

另外，如果需要实现BSSID列表更新，该STA 810还可以包括：更新触发单元819。

报文接收单元812，还用于接收该STA 810当前接入的AP发送的LSS更新报文。

更新触发单元819，用于在满足设定的更新条件或者报文接收单元812接收到LSS更新报文时，触发扫描单元814重新对各AP进行扫描。

列表处理单元817还用于利用扫描单元814重新对各AP进行扫描的结果更新BSSID列表，并将更新后的BSSID列表携带在LSS报告报文中。

报文发送单元811，还用于将LSS报告报文发送给该STA当前接入的AP。

如果需要实现重分配过程，则报文接收单元812，还用于接收该STA当前接入的AP发送的重分配报文。

接入单元813，还用于从当前接入的AP下线，尝试接入重分配报文所携带BSSID对应的AP。

由以上描述可以看出，在本发明主要应用于无线网络中，该无线网络包括至少两个AP组成的LSS，AP接收到STA发送的LSS报文时，根据该LSS报文中携带的信息确定该STA能够接入的AP；根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，按照预先设定的负载均衡策略在该STA能够接入的AP中进行选择，通知该STA接入选择出的AP。即本发明并不是单单由STA决定接入哪一个AP，而是由网络端的AP根据自身所属的LSS中各AP的负载状况，从STA能够接入的AP中指定一个AP供STA进行接入，考量了STA能够接入的AP的负载状况，例如，可以指定STA接入负载较小的或者剩余资源较多的AP，从而提高AP间的负载均衡效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。