无线局域网络系统和负载控制方法

专利名称：无线局域网络系统和负载控制方法
技术领域：
本发明涉及无线LAN网络，更具体地，涉及用于包括在无线LAN网 络中的接入点的负载控制。
背景技术：
一般的WLAN (无线局域网)被配置使得在有线线路上连接到高级网 络的WLAN-AP (接入点)适应在无线线路上的WLAN终端，以允许 WLAN终端和高级网络之间的连接。高级网络例如3GPP (第三代合作伙 伴计划)网络、ISP (因特网服务提供商)网络、因特网、企业内部互联网等。
WLAN网络采用CSMA/CA (带有冲突避免的载波侦听多路接入)方 法用于在无线部分的接入控制。这种CSMA/CA方法控制多个WLAN终 端以按时分模式共享同 一无线信道。
在具有这样的配置的WLAN网络中，由于连接到WLAN-AP的用户 数目(WLAN终端的数目)的增加以及在某一时段上的流量的集中，频带 使用率可能增加，而吞吐量可能减少。吞吐量的减少给服务带来了负面影 响，增大了延迟。考虑到吞吐量的减少，吞吐量的瓶颈很可能存在于无线部分。这是因 为在WLAN-AP和高级网络之间的有线部分一般具有相对较大的传输容 量，而WLAN-AP和WLAN终端之间的无线部分仅具有有限的频带。这 归因于无线通信的本质，其使得由于有限的无线电频率所以应当有效地利 用提供给WLAN网络的有限资源。
导致吞吐量减少的原因之一是由于许多WLAN终端被连接在单个 WLAN-AP下，因此减少了无线信道的资源。在CSMA/CA方法中，多个 WLAN终端不能同时接入目标无线信道。如果许多WLAN终端按时分模 式来使用无线信道，则被允许用于这些WLAN终端中的一个终端进行接 入的时间可能被縮短。这也导致了吞吐量的降低。即使当连接到一个WLAN-AP的WLAN终端的数目较少时，也可能 因为其中的一些WLAN终端使用了豪华服务(rich service)而导致吞吐量 减少。豪华服务是指需要实时性和某一级别以上的频带的服务，例如， VoIP (基于IP的语音)和视频。诸如VoIP和视频的流服务之类的实时豪 华服务需要保证高速率和稳定的吞吐量以提供质量可靠的服务。因此，豪 华服务大大地影响了 WLAN网络的吞吐量。近年来，因为涉及WLAN的市场已经扩大，所以提供WLAN服务的 区域也己经扩大，并且利用WLAN服务的WLAN终端的数目也增加了。 由于WLAN终端数目的增加，因此存在这样的问题即WLAN网络可能 会过载，而WLAN网络的过载可能会减少吞吐量并降低服务质量和网络 连接性能。根据应用WLAN网络的位置，需要WLAN网络提供不同大小的服务 区域。为了解决这个问题，通过将所需数目的WLAN-AP放置在彼此相近 的位置来形成所需大小的服务区域。 一般地，因为WLAN终端可以移 动，所以其可能从一个WLAN-AP的覆盖区域移动到另一 WLAN-AP的覆 盖区域。这时，该WLAN终端被切换或被重新连接到另一 WLAN-AP以 继续通信。在多个WLAN-AP被这样放置于彼此相近的位置的WLAN网络中， 可以预期过载状态将被减轻，并且良好的总体服务质量将通过分配和均衡 每个WLAN-AP上的负载而得以维持。因此，提出了一种技术，在该技术中布置了一种管理装置用于共同管 理多个WLAN-AP的拥塞状态，所述的多个WLAN-AP又通过考虑拥塞来 管理WLAN终端。日本专利早期公开No. 2006-067103 (下文称为文献 1)公开了这样一种技术，其中管理服务器对连接到多个WLAN-AP中的 每一个的许多WLAN终端进行管理，并指示新连接的WLAN终端连接到 最佳的WLAN-AP 。根据上述文献1所公开的技术，不管WLAN网络是否处于拥塞应当 被减轻的状态中，只要有新连接的WLAN终端，管理服务器就会基于每个WLAN-AP的状态等来确定最佳的WLAN-AP，并将其通知给所述 WLAN终端。因此，存在这样的问题当受管理服务器管理的WLAN-AP 的数目和试图连接到WLAN-AP的WLAN终端的数目增加时，需要用于 做出确定并执行通知的管理服务器中的处理量也增加了。发明内容本发明的一个示例性目的在于提供一种WLAN网络系统，该WLAN 网络系统可以利用少量的处理来适当地控制多个WLAN-AP的负载。为了达到上述目的，本发明的一个示例性方面是一种无线LAN网络 系统，所述的无线LAN网络系统通过与无线终端相连接来实现终端和高 级网络之间的通信，并且包括多个接入点，所述多个接入点预先被连接到高级网络，无线地形成覆 盖区域，在其被无线地连接到覆盖区域内的终端的情况下允许所述高级网 络和所述终端之间通信，并且发送用于通知与所述终端的连接的连接通 知；以及策略控制装置，所述策略控制装置与所述多个接入点相连，基于从所 述接入点发送的连接通知来管理每个接入点的负载状态，并且指示过载的 接入点以限制与终端的连接。通过以下描述并参考附图，本发明的上述和其它目的、特征和优点将 变得很清楚，所述附图示出了本发明的示例。


图1是示出了根据本发明的第一示例性实施例的WLAN网络系统的 框图；图2是示出了根据第一示例性实施例的WLAN-AP 11和12的框图； 图3是示出了根据第一示例性实施例的策略控制装置13的框图； 图4是示出了根据第一示例性实施例的负载均衡器31用于判断的负 载状态管理表的示例的图5是示出了根据第一示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例 的顺序图；图6是示出了图5的操作示例的负载状态管理表的初始状态的图；图7是示出了根据本发明的第二示例性实施例的负载均衡器31用于 判断的负载状态管理表的示例的图；图8是示出了根据第二示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例 的顺序图；图9是示出了图8的操作示例的负载状态管理表的初始状态的图； 图IO是示出了根据本发明的第三示例性实施例的WLAN-AP 11和12 的框图；图11是示出了根据第三示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例 的顺序图。
具体实施方式
将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。 [第一示例性实施例]图l是示出第一示例性实施例的WLAN网络系统的框图。参考图1， 第一示例性实施例的WLAN网络系统包括多个WLAN-AP 11和12以及策 略控制装置13。 WLAN-AP 11和12与策略控制装置13相连接，并位于策 略控制装置13下面。WLAN-AP 11和12与高级网络14相连接。高级网 络14例如是3GPP网络、ISP网络、因特网、企业内部互联网等。WLAN-AP 11禾卩12利用无线电波来形成覆盖区域，并且可以通过使 用无线电路来将WLAN终端包括在该覆盖区域之内。在第一示例性实施 例中，WLAN-AP 11的覆盖区域和WLAN-AP 12的覆盖区域相交叠。在第 一示例性实施例的一个示例中，存在三个WLAN终端15到17。 WLAN终 端15和16仅存在于WLAN-AP 11的覆盖区域内，而WLAN终端17存在 于WLAN-AP 11的覆盖区域和WLAN-AP 12的覆盖区域的交叠部分中。在这样的配置中，WLAN-AP 11和12向策略控制装置13发送并从策 略控制装置13接收控制信号。具体而言，WLAN-AP 11和12向策略控制 装置13发送流量报告，并从策略控制装置13接收控制指令。流量报告是用于通知每个WLAN-AP的流量状态的控制信号。策略控 制装置13基于该流量报告来控制WLAN-AP 11和12的负载均衡。控制指 令是来自策略控制装置13的用于控制WLAN-AP 11和12的负载均衡的控 制信号，具体而言，控制指令是用于指示WLAN-AP 11和12允许或不允 许来自WLAN终端的连接请求的信号。在第一示例性实施例中，连接请求包括新连接请求和继续连接请求。 新连接请求是WLAN终端试图新连接到WLAN-AP时发出的请求。继续 连接请求是WLAN终端在切换操作或重新连接操作的情况下试图连接到 WLAN-AP时发出的请求。如果WLAN-AP 11和12接收到来自WLAN终端的连接请求，则其判 断是否允许该连接请求。是否允许连接请求是基于来自策略控制装置13 的控制指令来判断的。如果策略控制装置13指示允许连接请求，则WLAN-AP 11和12允许 所述连接请求以连接到WLAN终端。如果WLAN-AP 11和12允许连接请 求以与WLAN终端相连接，则他们中继传送(relay-transfer) WLAN终端 和高级网络14之间的用户数据。同时，在WLAN终端和高级网络14之间 发送和接收的用户数据被直接在WLAN-AP 11和12和高级网络14之间传 送，而不经过策略控制装置13。另一方面，如果策略控制装置13指示不允许连接请求，则WLAN-AP 11和12拒绝该连接请求。如果策略控制装置13接收到来自WLAN-AP 11和12的流量报告，则 其对WLAN-AP 11和12的负载状态进行检查。随后策略控制装置13根据 负载状态来判断使WLAN-AP 11和12处于允许连接请求的状态中还是不 允许连接请求的状态中。随后，如果判定WLAN-AP被使得处于不允许连接请求的状态中，则 策略控制装置13向WLAN-AP发送用于指示拒绝连接请求的控制信号。 如果判定使已处于不允许连接请求的状态中的WLAN-AP处于允许连接请 求的状态中，则策略控制装置13向该WLAN-AP发送指示允许连接请求
的控制信号。已接收到指示拒绝连接请求的控制信号的WLAN-AP 11和12转换到 不允许连接请求的状态，并拒绝后面的来自WLAN终端的连接请求。已 接收到允许连接请求的控制信号的WLAN-AP 11和12转换到允许连接请 求的状态，并允许后面的来自WLAN终端的连接请求。图2是示出了根据本发明第一示例性实施例的WLAN-AP 11和12的 框图。参考图2， WLAN-AP 11和12包括控制信号通信器21和连接处理 器22。如果连接处理器22接收到连接请求，则其通过控制信号通信器21来 向策略控制装置13发送流量报告，并且还对是否允许连接请求进行判 断。连接处理器22根据由来自策略控制装置13的指令确定的管理信息来 判断是否允许连接请求。如果判定允许连接请求，则连接处理器22建立 与WLAN终端的连接。如果判定不允许该连接请求，则连接处理器22不 建立与WLAN终端的连接。如果通过控制信号通信器21接收到来自策略控制装置13的控制指 令，则连接处理器22根据该控制指令来更新管理信息。管理信息中包括 是否允许连接请求。如上所述，在第一示例性实施例中，连接请求包括新 连接请求和继续连接请求。因此，在管理信息中，假设是否为新连接请求 和继续连接请求中的每一个设置允许连接请求的信息。控制信号通信器21使用控制信号来与策略控制装置13进行通信。图3是示出了根据第一示例性实施例的策略控制装置13的框图。参考 图3，策略控制装置13包括负载均衡器31和控制信号通信器32。如果负载均衡器31通过控制信号通信器32接收到来自WLAN-AP的 流量报告，则其判断使该WLAN-AP处于允许连接请求的状态中还是处于 不允许连接请求的状态中，并根据判断结果通过控制信号通信器32来向 WLAN-AP发送控制指令。这时，为了判断使WLAN-AP处于允许连接请 求的状态中还是处于不允许连接请求的状态中，负载均衡器31使用了负 载状态管理表。
图4是示出了第一示例性实施例的负载均衡器31用于判断的负载状态 管理表的示例的视图。参考图4，在负载状态管理表中记录了针对每个WLAN-AP的新连接阈值、继续连接阈值和当前连接的数目。在图4的示 例中，分配了 WLAN-AP #a和WLAN-AP弁b这两个WLAN-AP 。当前连接数目指示当前连接到WLAN-AP的WLAN终端的数目。新 连接阈值是将被连接的终端的数目的阈值，用于判断是否允许新连接请 求。继续连接阈值是将被连接的已连接终端的数目的阈值，用于判断是否 允许继续连接请求。如果当前连接数目还没达到新连接阈值，则允许新连接请求。另一方 面，如果当前连接数目已经达到新连接阈值，则不允许新连接请求。并且 如果当前连接数目还没达到继续连接阈值，则允许继续连接请求。另一方 面，如果当前连接数目已经达到继续连接阈值，则不允许继续连接请求。例如，如果执行了 WLAN终端到WLAN-AP 11和12的新的连接或连 接的释放，则负载均衡器31更新当前连接数目，将更新后的当前连接数 目与新连接阈值和继续连接阈值进行比较，并基于比较结果向WLAN-AP 发送控制指令。同时，优选的是致使新连接阈值和继续连接阈值中的每个值满足这样的关系新连接阈值小于或等于继续连接阈值。基于已存在的呼叫的继续 被认为比新呼叫的连接更重要这样的策略，通过阻止新呼叫的连接并保留 一些频带空间用于己存在的呼叫的继续，可以降低通信时呼叫被中断的可 能性。可以根据操作状态来调整新连接阈值和继续连接阈值之间的差异并且，优选的是使继续连接阈值小于允许连接到WLAN-AP的WLAN 终端的最大数目。如果多个WLAN终端同时发送连接请求，则WLAN-AP 保留一些频带空间并适应流量的瞬时增加，从而允许这些连接。根据操作 状态可以调整空间大小。控制信号通信器32使用控制信号来与WLAN-AP 11和12进行通信。 图5是示出了根据第一示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例的 顺序图。此处，WLAN-AP弁a和WLAN-AP #b被连接在策略控制装置13
下面。假设WLAN终端#1到#3顺序地向WLAN-AP #a发送连接请求。图6是示出了图5的操作示例的负载状态管理表的初始状态的图。在 图6的示例中，WLAN-AP #a的当前连接数目是"4"，且WLAN-AP #b 的当前连接数目是"2" 。 WLAN-AP #a的新连接数目是"6"，且 WLAN-AP #b的新连接数目是"4" 。 WLAN-AP #a的继续连接数目是 "8"，且WLAN-AP他的继续连接数目是"8"。从该初始状态开始，WLAN终端#1向WLAN-AP #a发送连接请求。 假设这个连接请求是新连接请求。同时，如上所述，虽然连接请求包括新 连接请求(新的呼叫)和继续连接请求(已存在的呼叫)，但是包含新连 接请求的消息与包含继续连接请求的消息不同，因此WLAN-AP能够利用 请求消息来标识它们。当发出新连接请求时，在WLAN终端#1禾n WLAN-AP #a之间执行 "802.11关联"过程(步骤101) 。 802.11关联过程是由IEEE 802.11定义 的新连接的过程。在这一时刻，因为WLAN-AP #a的当前连接数目是"4"，并没有达 到新连接阈值"6"，所以WLAN-AP #a处于允许新连接的状态中。 WLAN-AP #a允许新连接请求，并向策略控制装置13发送连接通知消息 作为流量报告(步骤102)。这个连接通知消息将WLAN终端弁l已经与 WLAN-AP弁a相连接的事实通知给策略控制装置13，并且该消息包括指示 所述连接为新呼叫的连接的信息。因为新连接请求已经被允许，所以 WLAN终端#1达到了这样的一种状态，即其能够与WLAN-AP #a进行数 据通信(步骤103)。己经接收到连接通知消息的策略控制装置13将当前连接数目加1，从 而使负载状态管理表中的当前连接数目变为"5"，并将当前连接数目 "5"和新连接阈值"6"进行比较(步骤104)。此处，因为当前连接数 目小于新连接阈值，所以策略控制装置13不向WLAN-AP弁a发送控制指 令消息。随后，WLAN终端#2向WLAN-AP #a发送连接请求。假设该连接请 求也是新连接请求。当新连接请求被发出时，WLAN终端#2和WLAN-AP
弁a之间的"802.11关联"过程被执行(步骤105)。在这一时刻，WLAN-AP #a已经处于允许新连接的状态。WLAN-AP 紐允许所述的新连接请求，并向策略控制装置13发送连接通知消息作为 流量报告(步骤106)。这个连接通知消息将WLAN终端#2已经与 WLAN-AP弁a相连接的事实通知给策略控制装置13，并且该消息包括指示 所述连接为新呼叫连接的信息。因为所述的新连接请求已经被允许，所以 WLAN终端#2达到了能够与WLAN-AP紐进行数据通信这样的状态(步 骤107)。已经接收到连接通知消息的策略控制装置13将当前连接数目加1，从 而使负载状态管理表中的当前连接数目变为"6"，并将当前连接数目 "6"和新连接阈值"6"进行比较(步骤108)。此处，因为当前连接数 目等于新连接阈值，所以策略控制装置13向WLAN-AP船发送控制指令 消息使得其处于不允许新连接请求的状态中(步骤109)。例如，通过拒 绝认证请求来拒绝新连接请求。已经接收到控制指令消息的WLAN-AP #a 达到了不允许新连接请求这样的状态。随后，WLAN终端#3向WLAN-AP #a发送连接请求。假设该连接请 求也是新连接请求。当发出新连接请求时，WLAN终端#3和WLAN-AP 弁a之间的"802.11关联"过程被执行(步骤IIO)。在这一时刻，WLAN-AP #a处于不允许新连接请求这样的状态中。 WLAN-AP #a向策略控制装置13发送连接通知消息，使得由WLAN终端 #3所请求的新呼叫不被连接(步骤lll)。WLAN-AP #a使用"802.11去关联"过程来指示WLAN终端#3的连 接释放(步骤112) 。 "802.11去关联"过程是由IEEE 802.11定义的连接 释放过程。因为新连接请求被拒绝，所以WLAN终端#3没有达到能够与 WLAN-AP #a进行数据通信这样的状态。己经接收到连接通知的策略控制装置13使负载状态管理表中的当前连 接数目维持为"6"，并将当前连接数目"6"与新连接阈值"6"进行比 较。(步骤113)。此处，因为当前连接数目等于新连接阈值，所以策略 控制装置13向WLAN-AP紐发送控制指令消息，使得WLAN-AP弁a处于 不允许新连接请求的状态中(步骤114)。在本示例中，当从WLAN终端接收到连接释放通知时，WLAN-AP#a 释放与该WLAN终端的连接。当与WLAN终端相连接时，WLAN-AP #a 启动计时器，当经过某一时间时所述计时器终止，并且当计时器终止时， 与所述WLAN终端的连接可以被释放。当释放与WLAN终端的连接时，WLAN-AP #a向策略控制装置13发 送释放请求消息，使得与所述WLAN终端的连接被释放(步骤115)。已 经从WLAN-AP弁a接收到释放请求消息的策略控制装置13将WLAN-AP 弁a的当前连接数目减去1以使其变为"5"，并将当前连接数目"5"与新 连接阈值"6"和继续连接阈值"8"进行比较(步骤116)。此处，因为 当前连接数目"5"已经变为小于新连接阈值"6"，所以策略控制装置13 向WLAN-AP #a发送控制指令消息，使得WLAN-AP #a处于允许新连接 请求的状态中(步骤117)。同时，在图5的示例中，WLAN-AP弁a在步骤102和106向策略控制 装置13发送连接通知消息使得新呼叫被连接，并在步骤111向策略控制 装置13发送连接通知消息使得新呼叫不被连接，但是，本发明并不限于 这种过程。作为另一个示例，从WLAN-AP #a向策略控制装置13发送的 连接通知消息可以是新连接请求已经被发出的通知，并且在步骤102、 106 和111WLAN-AP弁a可以向策略控制装置13发送相同的连接通知消息。在 这种情况下，策略控制装置13可以基于WLAN-AP #a是否处于将允许新 连接请求的状态中来独自判断是否允许新连接请求，并判断是否对当前连 接数目进行向上计数。作为另一个示例，WLAN-AP #a可以仅在允许连接请求时发送连接通 知消息，并且在不允许连接请求时可以不发送连接通知消息。即，在图5 的示例中，WLAN-AP弁a在步骤102和106发送连接通知消息，而在步骤 lll不发送连接通知消息。作为另一个示例，只要执行"关联"过程，WLAN-AP #a就可以发送 将与WLAN终端的连接通知给策略控制装置13的连接通知消息，并且每 当执行"去关联"过程时，WLAN-AP #a可以发送将与WLAN终端的连
接已经被释放的情况通知给策略控制装置13的释放通知消息。在这种情 况下，如果接收到连接通知消息，则策略控制装置13可以对当前连接数 目进行向上计数，而如果接收到释放通知消息，则策略控制装置13可以 对当前连接数目进行向下计数。在图5的示例中，如果处于不允许连接请求的状态中的WLAN-AP接 收到来自WLAN终端的连接请求，则该WLAN-AP通过拒绝认证请求来 拒绝所述连接，但是，本发明并不限于本示例。作为另一个示例，如果处 于不允许连接请求的状态中的WLAN-AP接收到来自WLAN终端的连接 请求，则其可以指示该WLAN终端连接到另一个WLAN-AP。虽然在图5的示例中示出了 WLAN终端#1 、 WLAN终端#2和WLAN 终端#3向WLAN-AP #a发送新连接请求，但是即使这些请求是继续连接 请求，WLAN系统也执行相同的操作。如果策略控制装置13从WLAN-AP #a接收到指示存在继续连接的连接通知消息，则其将继续连接阈值与 通过对当前连接数目加1而得到的当前连接数目进行比较。如上所述，根据第一示例性实施例，如果WLAN-AP 11和12分别都 与WLAN终端相连，则WLAN-AP 11和12分别都向策略控制装置13发 送指示他们分别都已经与WLAN终端相连接的流量报告。策略控制装置 13基于该流量报告来管理WLAN-AP 11和12中的每一个的负载状态，并 且如果某个WLAN-AP达到了过载状态，则指示该WLAN-AP转换到不允 许连接请求的状态中。因为仅当在负载状态与阈值之间进行比较这样的简 单处理的结果是有必要进行限制时，策略控制装置13才向WLAN-AP发 送指令，所以可以利用少量的处理来适当地控制多个WLAN-AP的负载。根据第一示例性实施例，因为策略控制装置13已经预先改变了已经达 到过载状态的WLAN-AP 11和12的状态，所以当连接请求在它们已经达 到过载状态之后被发起时，WLAN-AP 11和12能够快速地判断是否要拒 绝该连接请求。根据第一示例性实施例，因为对新连接请求和继续连接请求分别设置 了不同的阈值以控制负载，所以为了控制负载可以向新呼叫和已存在的呼 叫提供优先级。例如，通过使新连接阈值小于或等于继续连接阈值，基于
已存在的呼叫的继续被视为比新呼叫的连接更重要这样的策略，通过阻止 新呼叫的连接并保留一些频带空间用于已存在的呼叫的继续，可以降低通 信时呼叫被中断的可能性。同时，在第一示例性实施例中，不是通过使用在实际通信中的实时数 据的量来确定负载状态的，因为不可能利用瞬态值了解突发性很高并且数 据量变化很大的服务，例如，"尽力而为型(Best Effort)"或者"后台 型(background)，，。 [第二示例性实施例]虽然在第一示例性实施例中，是基于连接到WLAN-AP的WLAN终 端的数目来确定WLAN-AP的负载状态的，但是在第二示例性实施例中， 却是基于针对每个QoS加权的累加值来确定负载状态的。 一般来说，对于 每个QoS，用于一个呼叫的频带是不同的。通过使用加权的累加值可以更 恰当地确定负载状态。在第二示例性实施例中，设置了针对每个QoS的累加值的阈值和针对 所有QoS的累加值的总和的阈值，并且通过使用这些阈值来确定是否允许 针对每个QoS的连接请求。对于每个QoS级别，用于一个呼叫的频带是 不同的，并且对于每个QoS，用于另一呼叫的特性、优先级和影响也是不 同的。通过针对每个QoS级别确定是否允许连接请求可以更恰当地控制负 载。第二示例性实施例的WLAN网络系统的配置与图1所示的第一示例性 实施例的WLAN网络系统的配置相同。第二示例性实施例的WLAN-AP 11和12的配置与图2所示的第一示例性实施例的WLAN-AP 11和12的配 置相同。第二示例性实施例的策略控制装置13的配置与图3所示的第一 示例性实施例的策略控制装置13的配置相同。由于第二示例性实施例不同于第一示例性实施例，所以策略控制装置 13的负载均衡器31管理各个QoS级别的每个WLAN-AP 11和12的负载 状态，并向WLAN-AP 11和12发送各个QoS的控制指令。WLAN-AP 11 和12的连接处理器22根据由来自策略控制装置13的控制指令确定的各每 个QoS级别的管理信息来判断是否允许针对各个QoS的连接请求。
图7是示出了负载均衡器31用于做出判断的负载状态管理表的示例的图。参考图7，在负载状态管理表中为每个WLAN-AP记录了各个QoS级 别("语音"、"视频"、"尽力而为型"、"后台型")的当前累加值 和累加阈值。用于计算各个QoS级别的当前累加值的权重是预先确定的。权重是通过估计各个QoS级别的无线频带使用量来设置的加权值，而 且是由网络管理者来设置的。通过累加针对各个呼叫(WLAN终端)加权 的值，可以看出各个WLAN-AP的频带使用量和各个QoS级别的频带使用 量接近于实际值。当前累加值是针对各个QoS级别中的已连接呼叫(WLAN终端)的权 重累加的值，并且是在无线部分中当前频带使用量。通过使用各个QoS级 别的权重，所述的当前累加值变得接近于各个WLAN-AP和各个QoS级别 的当前频带使用量的实际值。第二示例性实施例的WLAN-AP 11和12向 策略控制装置13发送通知与WLAN终端的连接并且包括QoS信息的连接 通知。所述的QoS信息是指明已连接呼叫的QoS级别的信息。策略控制 装置13可以利用该QoS信息来管理各个QoS级别的每个WLAN-AP 11和 12的负载状态。在图7中，各个QoS级别的累加值和整个WLAN-AP的累加值两者都 被记录在负载状态管理表中。策略控制装置13可以通过使用这两个累加 值来操作，或者通过使用这两个累加值中的任一个来操作。WLAN网络管 理者可以任意地选择所使用的方法。累加阈值是针对各个QoS级别所允许的频带使用量的最大值，而且是 指示针对整个WLAN-AP所允许的频带使用量的最大值，并且所述阈值与 当前累加值相对应。策略控制装置13通过使用这个负载状态管理表来按如下方式操作。在 当前累加值小于累加阈值时，当接收到连接通知时策略控制装置13更新 当前累加值，并管理各个WLAN-AP和各个QoS级别的负载状态。如果某个WLAN-AP的任一 QoS级别的当前累加值达到累加阈值，则 策略控制装置13限制该WLAN-AP的相应QoS级别。对QoS级别的限制 是通过将所述QoS级别的呼叫置于不允许连接的状态中来实现的。
如果某个WLAN-AP的总当前累加值达到累加阈值，则策略控制装置 13限制整个WLAN-AP。对WLAN-AP的限制是通过将该WLAN-AP的呼 叫置于不允许连接的状态中来实现的。
同时，可以通过建议连接到邻近的能够提供WLAN终端所需的QoS 级别的服务的WLAN-AP来实现对QoS级别的限制和对WLAN-AP的限 制。
图8是示出了根据第二示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例的 顺序图。此处，WLAN-AP弁a和WLAN-AP #b被连接在策略控制装置13 下面。假设WLAN-AP终端#1至U弁2顺序地向WLAN-AP #a发送连接请 求。
图9是示出了图8的操作示例的负载状态管理表的初始状态的视图。 在图9的示例中，"语音"的权重是"3"，"视频"的权重是"5"， "尽力而为型"的权重是"1"，而"后台型"的权重是"0"。当权重为 "0"时，这意味着相应QoS级别的负载将不被累加。
在初始状态中，对WLAN-AP #a并没有限制任何QoS级别(步骤 201)。在该初始状态，WLAN终端#1向WLAN-AP #a发送VoIP (基于 IP的语音)的连接请求。
当连接请求被发出时，在WLAN终端#1和WLAN-AP #a之间执行 "QoS协商"(步骤202)。在这个QoS协商中，WLAN终端#1请求 VoIP服务。
在这一时刻，因为WLAN-AP #a处于允许VoIP的状态中，所以其允 许VoIP的连接请求，并发送连接通知消息用以通知策略控制装置13 VoIP 已经被连接(步骤203)。
已经接收到连接通知消息的策略控制装置13将加权值"3"加到VoIP 的当前累加值"6"上以使其变为"9"，并比较当前累加值"9"和累加 阈值"9"(步骤204)。此处，因为当前累加值等于累加阈值，所以策略 控制装置13判断WLAN-AP #a的VoIP已经达到过载状态(忙)，并向 WLAN-AP #a发送这样的控制指令消息以使其处于不允许VoIP的连接请 求的状态中(步骤205)。已经接收到所述的控制指令消息的WLAN-AP
弁a转换到不允许VoIP的连接的状态(步骤206)。随后，WLAN终端弁2向WLAN-AP弁a发送VoIP的连接请求。当连接 请求被发出时，在WLAN终端#2和WLAN-AP #a之间执行"QoS协商" (步骤207)。在这一时刻，WLAN-AP #a处于不允许VoIP的连接请求的状态中。 因此，WLAN-AP #a向WLAN终端#2分配尽力而为型，并发送连接通知 消息用以通知策略控制装置13尽力而为型的呼叫已经被连接(步骤 208)。己经接收到连接通知消息的策略控制装置13将加权值"1"加到尽力 而为型的当前累加值"3"上以使其变为"4"，并比较当前累加值"4" 和累加阈值"10"(步骤209)。此处，因为当前累加值小于累加阈值， 所以策略控制装置13不向WLAN-AP弁a发送控制指令消息。在本示例中，当从WLAN终端接收到连接释放通知时，WLAN-AP弁a 释放与该WLAN终端的连接。当与WLAN终端相连接时，WLAN-AP #a 可以启动计时器，当经过某一时间时计时器终止，并且当计时器终止时， 释放与WLAN终端的连接。当释放与WLAN终端弁1的连接时，WLAN-AP #a向策略控制装置13 发送这样的释放请求消息WLAN-AP #a释放与WLAN终端#1的连接 (步骤210)。己经接收到所述的释放请求消息的策略控制装置13从 WLAN-AP #a的当前累加值"9"减去VoIP的加权值"3"，并比较当前 累加值"6"和累加阈值"9"(步骤211)。此处，因为当前累加值"6" 已经变为小于累加阈值"9"，所以策略控制装置13向WLAN-AP弁a发送 控制指令消息使得允许VoIP的连接(步骤212)。已经接收到所述的控制指令消息的WLAN-AP #a释放对VoIP的限 制，并变换到允许呼叫连接的状态(步骤213)。如上所述，根据第二示例性实施例，如果WLAN-AP 11和12中的每 一个都与WLAN终端相连，则该WLAN终端向策略控制装置13发送流量 报告，该流量报告指示呼叫连接己经被执行，并指示该呼叫的QoS级别。 策略控制装置13基于流量报告利用针对各个QoS级别加权的累加值来管 理负载状态，并控制各个WLAN-AP和各个QoS的负载。通过使用加权累 加值，可以恰当地了解各个QoS级别的负载状态，并且可以很好地控制各 个QoS级别的负载。 [第三示例性实施例]在第三示例性实施例中，如在第一示例性实施例中一样，使已经检测 到过载状态的WLAN-AP处于拒绝连接请求的状态中。此外，在第三示例 性实施例中，当拒绝WLAN终端的连接时，处于过载状态的WLAN-AP 将WLAN终端引导至另一个WLAN-AP。通过将处于过载状态的WLAN-AP 置于拒绝连接请求的状态中，可以防止降低已存在的呼叫的服务质 量，并且还可以通过将WLAN终端引导至另一个WLAN-AP来提高新呼 叫的连接性以及服务质量。第三示例性实施例的WLAN网络系统的配置与图1所示的第一示例性 实施例的WLAN网络系统的配置相同。第三示例性实施例的策略控制装 置13的配置与图3所示的第一示例性实施例的策略控制装置13的配置相 同。图10是示出了第三实施例中的WLAN-AP 11和12的配置的框图。参 考图10， WLAN-AP 11和12包括控制信号通信器21、连接处理器22和 引导控制器23。控制信号通信器21和连接处理器22与在第一示例性实施 例的情况中一样地操作。引导控制器23根据来自策略控制装置13的指令来执行用于将WLAN 终端引导至连接目的地的处理。所述用于引导的处理包括用于将连接到 其自身装置的WLAN终端引导至另一个WLAN-AP的处理，以及用于将 连接到另一个WLAN-AP的WLAN终端引导至其自身装置的处理。所述用于引导的处理的一个具体示例是发射功率控制。如果WLAN-AP 11 和 12减小发射电功率，则可以将连接到该WLAN-AP的WLAN终 端引导至另一个WLAN-AP。反过来，如果WLAN-AP 11和12增大发射 电功率，则可以将连接到另一个WLAN-AP的WLAN终端引导至该 WLAN-AP 。用于引导的处理的另一个具体示例是由网络控制的切换操作。WLAN-
AP 11和12可以通过指示连接到其自身的WLAN终端执行切换操作，将 该WLAN终端引导至另一个WLAN-AP。用于引导的处理的另一个具体示例是用于重新连接的指示。WLAN-AP 11和12可以通过指示连接到其自身的WLAN终端重新连接至另一个 WLAN-AP，将该WLAN终端引导至另一个WLAN-AP。另一方面， WLAN-AP 11和12可以通过指示连接到另一个WLAN-AP的WLAN终端 重新连接到其自身装置，将该WLAN装置引导至其自身装置。在第三示例性实施例中，除了在第一示例性实施例中所示的处理之 外，策略控制装置13的负载均衡器31还执行下述处理。负载均衡器31管理各个WLAN-AP的负载状态，并且如果存在已经 达到过载状态(忙)的WLAN-AP，负载均衡器31则指示各个WLAN-AP 以将WLAN终端从该WLAN-AP引导至另一个WLAN-AP。因此，当通过控制信号通信器32接收到来自WLAN-AP的流量报告 时，如果该WLAN-AP处于过载状态中，则负载均衡器31检测邻近的覆 盖区域交叠的WLAN-AP。随后，负载均衡器31检测该邻近的WLAN-AP 以判断其是否可以接受WLAN终端。具体而言，判断该邻近的WLAN-AP 是否处于过载状态。如果该邻近的WLAN-AP处于能够接受WLAN终端 的状态中，则负载均衡器31指示处于过载状态的WLAN-AP降低发射电 功率，并指示该邻近的WLAN-AP增大发射电功率。从而在此之后，执行 连接请求的WLAN终端可以被引导至该邻近的WLAN-AP。图11是示出了根据第三示例性实施例的WLAN网络系统的操作示例 的顺序图。此处，WLAN-AP #a禾n WLAN-AP #b被连接在策略控制装置 13的下面。WLAN终端弁1向WLAN-AP弁a发送连接请求。参考图11，因为WLAN-AP #a的当前连接数目己经达到新连接阈值 (步骤301)，因此策略控制装置13向WLAN-AP #a发送这样的控制指 令消息，使得WLAN-AP #a处于不允许新连接请求的状态中(步骤 302)。已经接收到该控制指令消息的WLAN-AP #a转换到不允许新连接 请求的状态中。在这种状态中，WLAN终端射向WLAN-AP #a发送连接请求。假设该连接请求是新连接请求。当新连接请求被发出时，在WLAN终端#1和WLAN-AP弁a之间执行"802.11关联"过程(步骤303)。在这一时刻，WLAN-AP #a处于不允许新连接请求状态中。WLAN-AP 弁a向策略控制装置13发送这样的连接通知消息，使得WLAN-AP弁a不 连接WLAN终端弁1所请求的新呼叫(步骤304)。WLAN-AP #a指示WLAN终端#1利用"802.11去关联"过程释放连 接(步骤305)。因为新连接请求被拒绝，所以WLAN终端#1没有达到 能够与WLAN-AP弁a进行数据通信的状态。已经接收到使得新呼叫不被连接的连接通知消息的策略控制装置13将 WLAN-AP #a中的当前连接数目与新连接阈值和继续连接阈值进行比较 (步骤306)。此时，因为当前连接数目已经达到新连接阈值，因此 WLAN-AP紐处于过载状态。随后，策略控制装置13将WLAN-AP #b中的当前连接数目与新连接 阈值和继续连接阈值进行比较(步骤307)。此时，假设WLAN-AP饰的 当前连接数目既没有达到新连接阈值也没有达到继续连接阈值(正常负载 状态)。因而，策略控制装置13做出判断，将WLAN终端从WLAN-AP 弁a引导至WLAN-AP弁b。然后，策略控制装置13指示WLAN-AP #b增大发射电功率(步骤 308)，并指示WLAN-AP #a减小发射电功率(步骤309)。在第三示例 性实施例中，假设在经过特定时间之后就释放用于引导WLAN终端的发 射功率控制。为了测量该特定时间，策略控制装置13指示WLAN-AP弁a 和WLAN-AP #b执行发射功率控制，并且还启动测量特定时间的计时器。此处，假设被认证拒绝的WLAN终端糾已经失去来自WLAN-AP #a 的无线信号，并且已经检测到来自WLAN-AP #b的无线信号(步骤 310)。已经检测到来自WLAN-AP #b的无线信号的WLAN终端#1向 WLAN-AP #b发送继续连接请求。当继续连接请求被发出时，在WLAN 终端#1和WLAN-AP #1)之间执行"802.11再关联"过程(步骤311)。在这一时刻，假设WLAN-AP都的当前连接数目还没达到继续连接阈 值，并且WLAN-AP弁b处于允许继续连接请求的状态中。WLAN-AP弁b允
许继续连接请求，并向策略控制装置13发送连接通知消息作为流量报告(步骤313)。这个连接通知消息将WLAN终端針已经连接到WLAN-AP 弁b通知给策略控制装置13，并且该连接通知消息包括指示新呼叫已经被 连接的信息。由于允许新连接请求，所以WLAN终端#1达到了能够与 WLAN-AP^进行数据通信的状态(步骤314)。如果测量发射功率控制的时间的计时器期满(步骤315)，为了停止 引导WLAN终端的呼叫，则策略控制装置13指示WLAN-AP弁a减小发射 电功率(步骤316)，并指示WLAN-AP #b增大发射电功率(步骤 317)。如上所述，根据第三示例性实施例，如果每个WLAN-AP 11和12都 与WALN终端相连接，则该WLAN终端向策略控制装置13发送这样的流 量报告，即WLAN-AP已经连接到WLAN终端。策略控制装置13基于流 量报告来管理每个WLAN-AP 11和12的负载状态，并且如果存在已经过 载的WLAN-AP，则将WLAN终端从该WLAN-AP引导至另一个WLAN-AP。因此，可以在WLAN网络中分配负载，并总体上实现流量的稳定 性。同时，在上述的每个示例性实施例中，假设为各个WLAN-AP管理其 各自的负载状态，但是，本发明并不限于这样的示例性实施例。如果从逻 辑上划分WLAN-AP中的无线链路，并且定义虚拟AP (虚拟接入点)或 者VLAN，则可以针对每个虚拟AP或每个VLAN管理负载状态。因此， 可以更精细地管理和控制负载状态。虽然使用特定术语描述了本发明的优选实施例，但是这样的描述仅仅 是用于示例性的目的，并且应当了解在不脱离以下的权利要求的精神或范 围的情况下可以做出各种改变和变化。本申请基于2006年8月4日提交的日本专利申请No. 2006-213278， 并要求该申请的优先权，该申请的内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种通过建立与终端的无线连接来允许该终端与高级网络之间的通信的无线网络系统，所述无线网络系统包括多个接入点，所述接入点预先与所述高级网络相连接，并且形成无线覆盖区域，当与在所述覆盖区域内的终端相连接时，允许所述高级网络和所述终端之间的通信，并且还发送连接通知以通知与所述终端的连接已经建立；以及策略控制装置，所述策略控制装置与所述多个接入点相连接，基于从所述接入点发送的所述连接通知来管理每个所述接入点的负载状态，并指示过载的接入点限制与所述终端的连接。
2. 如权利要求1所述的无线网络系统，其中所述接入点向所述策略 控制装置发送所述连接通知，所述连接通知将新呼叫与已存在的呼叫区分 开，并且其中，所述策略控制装置预先设置用于限制所述新呼叫的连接的第一 阈值和用于限制所述己存在的呼叫的连接的第二阈值，基于所述连接通知 来对连接到每个所述接入点的终端的数目进行计数，当所述终端的数目达 到所述第一阈值时指示所述接入点限制所述新呼叫的连接，并且当所述终 端的数目达到所述第二阈值时指示所述接入点限制所述已存在的呼叫的连 接。
3. 如权利要求2所述的无线网络系统，其中，所述第一阈值小于或等于所述第二阈值。
4. 如权利要求1所述的无线网络系统，其中，当进行与所述终端的 无线连接时，所述接入点向所述策略控制装置发送区分QoS级别的连接通 知，并且其中，所述策略控制装置预先设置针对每个QoS级别的呼叫的权重， 并基于所述连接通知，通过累加用所述权重加权的值来管理每个所述接入 点的负载的累加值。
5. 如权利要求4所述的无线网络系统， 其中，所述策略控制装置预先设置用于限制各个所述QoS级别的呼叫 的连接的多个阈值，将基于所述连接通知所计算的所述累加值与所述多个阈值进行比较，并根据各个比较结果来限制各个所述QoS级别的呼叫的连接。
6. 如权利要求1所述的无线网络系统，其中，当根据来自所述策略 控制装置的指令而拒绝来自所述终端的连接请求时，所述接入点向所述策 略控制装置发送连接拒绝通知，并且其中，当接收到所述连接拒绝通知时，如果发送所述连接拒绝通知的 接入点处于过载状态，并且如果其覆盖区域与所述接入点的覆盖区域交叠 的邻近接入点没有处于过载状态，则所述策略控制装置将所述终端从所述 处于过载状态的接入点引导至所述没有处于过载状态的接入点。
7. 如权利要求6所述的无线网络系统，其中所述策略控制装置通过 使所述处于过载状态的接入点减小发射电功率并使所述没有处于过载状态 的接入点增大发射电功率，来将所述处于过载状态的接入点的终端引导至 所述没有处于过载状态的接入点。
8. —种与形成无线局域网的接入点相连接的策略控制装置，所述无 线局域网通过建立与终端的无线连接来允许所述终端和高级网络之间的通信，所述策略控制装置包括控制信号通信器，所述控制信号通信器连接到预先与所述高级网络相连接的多个接入点，并且利用控制信号来与每个所述接入点进行通信；以 及负载均衡器，所述负载均衡器接收所述接入点发送的连接通知，基于 所述连接通知来管理每个所述接入点的负载状态，并通过所述控制信号通 信器来指示处于过载状态的接入点限制与所述终端的连接，所述接入点通 过所述控制信号通信器来建立与终端的无线连接，从而允许所述终端与所 述高级网络之间的通信。
9. 如权利要求8所述的策略控制装置，其中，所述接入点向所述策略控制装置发送将新呼叫与已存在的呼叫 区分开的连接通知，并且 其中，所述策略控制装置的负载均衡器预先设置用于限制所述新呼叫 的连接的第一阈值和用于限制所述已存在的呼叫的连接的第二阈值，基于 所述连接通知来对连接到每个所述接入点的终端的数目进行计数，当所述 终端的数目达到所述第一阈值时指示所述接入点以限制所述新呼叫的连 接，并且当所述终端的数目达到所述第二阈值时指示所述接入点以限制所 述已存在的呼叫的连接。
10. 如权利要求9所述的策略控制装置，其中，所述的第一阈值小于或等于所述的第二阈值。
11. 如权利要求8所述的策略控制装置，其中，当建立与所述终端的无线连接时，所述接入点向所述策略控制装置发送区分QoS级别的连接通知，并且其中，所述策略控制装置的负载均衡器预先设置针对每个所述QoS级 别的呼叫的权重，并且基于所述连接通知，通过累加用所述权重加权的值 来管理每个所述接入点的负载的累加值。
12. 如权利要求ll所述的策略控制装置，其中，所述负载均衡器预先设置用于限制各个所述QoS级别的呼叫的 连接的多个阈值，将基于所述连接通知来计算的所述累加值与所述多个阈 值进行比较，并根据各个比较结果来限制各个所述QoS级别的呼叫的连 接。
13. 如权利要求8所述的策略控制装置，其中，当根据来自所述策略控制装置的指令而拒绝来自所述终端的连 接请求时，所述接入点向所述策略控制装置发送连接拒绝通知，并且其中，当接收到所述连接拒绝通知时，如果发送所述连接拒绝通知的 接入点处于过载状态，并且如果其覆盖区域与所述接入点的覆盖区域交叠 的邻近接入点没有处于过载状态，则所述策略控制装置的负载均衡器将所 述处于过载状态的接入点的终端引导至所述没有处于过载状态的接入点。
14. 如权利要求13所述的测控控制装置，其中，所述负载均衡器通过使所述处于过载状态的接入点减小发射电 功率并使所述没有处于过载状态的接入点增大发射电功率，来将所述处于过载状态的接入点的终端引导至所述没有处于过载状态的接入点。
15. —种形成无线局域网络的接入点，所述无线局域网络通过建立与 终端的无线连接来允许所述终端与高级网络之间的通信，并且所述无线局 域网络与管理所述无线局域网络的策略控制装置相连接，所述接入点包 括控制信号通信器，所述控制信号通信器通过控制信号来与所述策略控 制装置进行通信；以及连接处理器，所述连接处理器允许所述高级网络和所述终端之间的通 信，并且如果所述连接处理器和在覆盖区域内的所述终端之间的无线连接 己经建立，则所述连接处理器还通过所述控制信号通信器来发送用于将与 所述终端的连接通知给所述策略控制装置的连接通知，并且如果所述策略 控制装置通过所述控制信号通信器来指示所述连接处理器限制与所述终端 的连接，则所述连接处理器根据所述指示拒绝来自所述终端的连接请求。
16. —种用于无线局域网络系统的负载控制方法，所述无线局域网络系统包括多个接入点和策略控制装置，所述接入点通过建立与终端的无线 连接来允许所述终端与高级网络的通信，所述策略控制装置与所述多个接入点相连接，所述负载控制方法包括如果所述接入点建立了与在覆盖区域内的所述终端的无线连接，则允 许所述高级网络和所述终端之间的通信，并且还向所述策略控制装置发送用于通知与所述终端的连接的连接通知；基于所述策略控制装置从所述接入点接收的所述连接通知来管理每个所述接入点的负载状态；以及指示过载的接入点限制与所述终端的连接。
全文摘要
本发明提供了一种无线网络系统，其包括多个接入点和策略控制装置。所述多个接入点通过建立与在覆盖区域内的终端的无线连接允许高级网络和终端之间的通信，并且还发送用于通知与所述终端的连接的连接通知。所述策略控制装置基于从接入点发送的连接通知来管理每个接入点的负载状态，并指示过载的接入点限制与终端的连接。
文档编号H04W28/16GK101119263SQ200710140129
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月6日 优先权日2006年8月4日
发明者小椋大辅 申请人:日本电气株式会社