一种wlan系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及无线通信领域，尤其涉及WLAN系统中的负载均衡以及干扰避免 技术。
【背景技术】
[0002] 随着无线局域网WLAN(WirelessLAN)技术的飞速发展，无线局域网得到了广泛 部署，无线STA(Station)也越来越多，无线信道的时变特性以及STA的灵活移动性，使得 WLAN网络负载情况会不断变化，那么，在大规模的无线局域网结构中，站点STA和接入点 AP(ACCesSPoint)之间如何进行有效关联，对整个网络的性能和资源利用率有很大影响。
[0003] 传统的STA接入网络的方法通常是STA选择扫描到的接收信号强度指示 RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)最大的AP建立连接，然后基于相关协议接 入WLAN网络，然而由于各个AP部署的位置不同，有的AP处于热点位置，关联的STA数目众 多，出现负载过重的现象，导致带宽资源堵塞、STA不能及时接入网络；而有些位置偏远的 AP则关联着很少数目的STA，造成带宽资源浪费，从整个网络资源利用率以及用户需求的 角度来看，这种情况显然是要极力避免的。所以，如何实现WLAN系统中AP间的负载均衡， 是提高整个网络资源利用率和保证QoS的关键。
[0004] 负载均衡技术就是用来平衡AP间的负载差异，提高无线网络的资源利用率，并且 增加网络的吞吐量。负载均衡就是让扫描到多个AP的STA，在接入到无线网络时不是盲目 地选择RSSI最大的AP来关联，而是通过一定的负载均衡策略来选择合适的AP进行关联， 从而减小AP间的负载差异，实现带宽资源的充分利用，提高网络的资源利用率。
[0005] 另一方面，对于一个AP密度较高的无线局域网来说，多个邻近的AP通常会使用同 一信道，由于AP的密集部署，各个AP的覆盖范围会相互重叠，这样不仅会造成能量浪费，还 会导致AP间的相互干扰，影响整个系统的性能和通信质量。在WLAN系统中，减小干扰的一 种方法是，可以通过调整各个AP的发射功率调整AP的覆盖范围，减小相邻AP覆盖范围的 重叠区域，从而减小干扰。
【发明内容】
[0006] 发明目的：本发明的目的在于提供一种WLAN系统中基于位置意识的单位面积负 载均衡方法，可以解决在WLAN环境下，各AP间负载不均衡造成的资源利用率低，用户需求 得不到满足的问题，并进一步提供一种干扰避免方法，可以解决由于AP的密集部署导致各 AP的覆盖范围相互重叠造成的能量浪费和同频干扰问题，有助于提高WLAN系统的资源利 用率，减小AP间的干扰，同时提高系统系能。
[0007] 技术方案：一种WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，包括如下步 骤：
[0008] (A1)站点STA向周围的接入点AP广播探测请求帧；
[0009] (A2)AP接收到STA发送的探测请求，向该STA发送探测响应帧，反馈信息包括接收 信号强度指示RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)、AP当前已接入的负载、AP的当前发送功率、AP的天线增益以及AP的部署高度；
[0010] (A3)STA根据接收到的探测响应的信号强度指示，以及AP的负载量、当前发送功 率、天线增益值以及部署高度，基于本地的单位面积负载均衡策略，确定需要关联的目标 AP；
[0011] (A4)STA与目标AP执行认证过程，认证成功后STA向目标AP发送关联请求帧；
[0012] (A5)目标AP接收到关联请求后，向STA发送关联响应帧；
[0013] (A6)如果目标AP拒绝STA的关联请求，则STA根据步骤（A3)中的负载均衡策略， 在除该AP之外的AP中重新选择需要关联的目标AP，并执行步骤（A4)?（A5);如果目标AP 接收STA的关联请求，则进入步骤（A7);
[0014] (A7)STA成功接入WLAN，网络服务器通过AP为STA提供服务。
[0015] 优选的，所述步骤（A3)中的本地的单位面积负载均衡策略具体为：
[0016] STA选择如下公式中值最大的AP作为目标AP，
[0017]
【主权项】
1. 一种WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其特征在于，包括如下步 骤： (Al)站点STA向周围的接入点AP广播探测请求帧； (A2) AP接收到STA发送的探测请求，向该STA发送探测响应帧，反馈信息包括接收信号 强度指示、AP当前已接入的负载、AP的当前发送功率、AP的天线增益以及AP的部署高度； (A3) STA根据接收到的探测响应的信号强度指示，以及AP的负载量、当前发送功率、天 线增益值以及部署高度，基于本地的单位面积负载均衡策略，确定需要关联的目标AP ; (A4) STA与目标AP执行认证过程，认证成功后STA向目标AP发送关联请求帧； (A5)目标AP接收到关联请求后，向STA发送关联响应帧； (A6)如果目标AP拒绝STA的关联请求，则STA根据步骤（A3)中的负载均衡策略，在除 该AP之外的AP中重新选择需要关联的目标AP，并执行步骤（A4)?（A5);如果目标AP接 收STA的关联请求，则进入步骤（A7); (A7) STA成功接入WLAN，网络服务器通过AP为STA提供服务。
2. 根据权利要求1所述的WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其特征 在于，所述步骤（A3)中的本地的单位面积负载均衡策略具体为： STA选择如下公式中值最大的AP作为目标AP，
i = 1，2, ...，M 其中，RSSIi表示STA接收到的第i个AP发送的探测响应的接收信号强度指示， TxPoweri表示第i个AP的当前发射功率；AntennaGain i表示第i个AP的天线增益，N彦 示接入第i个AP的总负载数目，M表示STA扫描到的AP数目，RSSImin表示STA接收信号强 度指示灵敏度，示传输路径为1米时AP与STA之间的路径损耗，η表示路径损耗 指数，s表示和阴影衰落程度相关的偏差值，h表示第i个AP的部署高度。
3. 根据权利要求1或2所述的WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其 特征在于，还包括AP基于STA的位置信息，动态调整发射功率的步骤，该步骤中包括： (BI) STA将自己距离AP的距离信息以及接收信号强度指示灵敏度发送给与其关联的 AP ； (B2) AP根据所关联的各个STA反馈的位置信息，计算覆盖与之关联的所有STA需要的 最小发射功率； (B3) AP根据步骤（B2)中功率的计算值设置发射功率； (B4) AP将调整后的发射功率广播给与之相关联的STA，STA根据接收到的AP的功率调 整自己的发射功率。
4. 根据权利要求3所述的WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其特征 在于， 所述距离信息通过公式
H 十算得到。
5. 根据权利要求3所述的WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其特征 在于， 所述最小发射功率通过公式
计算得到，其中Dmax为所有STA 与AP距离中的最大值，RSSImin最大距离值对应的STA的接收信号强度指示灵敏度。
6. 根据权利要求3所述的WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，其特征 在于，还包括STA移动时去关联的步骤，该步骤中包括： (Cl) STA检测自己是否出现有效移动，当STA检测到其接收信号强度指示RSSI值小于 该STA的接收信号强度指示灵敏度RSSImin时，则STA判断出现有效移动； (C2)当STA出现有效移动时，STA主动向关联的AP发送去关联帧，断开现有连接； (C3)AP根据步骤（B2)?（B4)重新进行功率调整。
【专利摘要】本发明公开了一种WLAN系统中基于位置意识的单位面积负载均衡方法，包括：站点STA向周围的接入点AP发送Probe Request；接收到STA发送的Probe Request的AP将自身的发射功率、当前AP的负载信息等通过Probe Response反馈给STA；STA根据接收到的Probe Response携带的AP的信息以及接收Probe Response的接收信号强度指示RSSI使用本地的单位面积负载均衡策略决定需要关联的目标AP。本发明还进一步公开了一种基于位置意识的干扰避免方法，AP根据所关联的STA的位置信息，动态调整发射功率，以减轻相邻AP之间的干扰。本发明考虑了AP单位面积的负载情况以及STA的接收信号强度指示RSSI实现负载均衡，同时基于STA的位置信息进行干扰避免，可以使整个网络的资源得到充分利用，同时提升系统性能。
【IPC分类】H04W28-08, H04W52-24
【公开号】CN104540172
【申请号】CN201410835626
【发明人】黄永明, 余登高, 何世文, 王海明, 杨绿溪, 张军, 洪伟, 江华
【申请人】江苏中兴微通信息科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月29日