无线局域网中的负载均衡问题探讨

　　可以从两个方面对无线局域网的负载均衡技术进行分类。按照负载均衡的发起者分，负载均衡可以分为STA主控的负载均衡和AP主控的负载均衡。按照负载均衡的解决方式可分为接入式负载均衡和切换式负载均衡。无线局域网的负载均衡的分类如图所示。

　　终端（STA）主控负载均衡

　　STA主控的负载均衡实际上是一种自发的负载均衡策略，是无线局域网中STA的特性之一。切换完成的STA实际上也实现了网络负载的传递。

　　仅仅靠信号质量作为STA切换的条件是片面的，目前有大量的研究集中在如何改进切换的时机，以更准确地实现终端切换带来的负载变化。

　　STA主控的优点是：STA最清楚自己的业务需求和所处的环境，STA扫描得到的环境中可用的BSS情况对STA而言最准确。而且，切换或接入的主体是STA，业务也是在STA上开展，切换造成的损失由STA承担。缺点是：STA仅仅知道终端侧的情况和STA自身的情况，对网络环境而言，STA并不能准确掌握，没有发言权。STA切换随意性大，会对整个ESS造成混乱，使网络全局的负载均衡效果不佳。

　　AP主控负载均衡

　　AP主控负载均衡的出发点是，AP处于网络侧，AP之间通过有线的连接，可以在不影响STA业务的情况下，相互传递与负载均衡相关的信息。根据这些信息，ESS就可以判断出AP中负载最重的AP和负载最轻的AP.拥有这些信息的ESS就可以做出一些决策，比如，让负载重的AP下的终端切换到负载轻的 AP下，或者对新加入网络的终端进行限制，不允许负载重的AP接入而只允许负载轻的AP接入等，实现ESS内的负载均衡。

　　AP主控的优点是网络侧的整体情况可以通过AP之间的分布式系统，准确、及时地进行统计，在整体协调和调度方面对网络侧有利，也比较容易实现整体策略的实施。另外就是整个网络的负载均衡调整速度会很快。缺点是网络侧并不知道STA所处的位置和网络环境、STA所能够扫描到的AP的情况，所以有切换决策错误的风险。

　　接入式负载均衡

　　接入式负载均衡就是控制STA的接入实现负载均衡。当AP的负载情况超过阈值后，该AP就会拒绝新的终端的接入，加入网络的终端只好寻找负载较轻的AP进行连接。从而在一定的程度上实现负载的均衡。

　　由于接入式负载均衡只控制新终端的接入过程或切换后的重连接过程，属于被动的负载均衡，负载均衡的调整收敛速度会比较慢。极端情况下，没有新的终端进入网络，或者所有的STA都维持当前连接，网络会一直处于非平衡状态。

　　切换式负载均衡

　　切换式负载均衡就是控制STA的切换以实现负载均衡。当ESS中某AP的负载过重的时候，ESS或终端控制该AP下的STA切换到其他AP上，以分散负担。当ESS中某AP的负载过轻的时候，ESS或终端就控制其他AP下的STA切换到该AP上，以实现整个ESS的全局平衡。

　　切换式负载均衡的特点是反应迅速，一旦出现负载差异，可以通过切换行为迅速调整。缺点是切换会对终端造成损失，有切换失败和上层业务中断的风险。同时，切换式负载均衡必须依赖于快速切换才能实现。如果快速切换方法效果差，则负载均衡造成的损失会增大。

　　将AP主控方法和切换式负载均衡方法相结合是当前研究的热点，不仅可以准确地收集信息做出决策，而且可以迅速反应，主动地调整扩展服务集中的负载分布。

　　虽然负载均衡的本意是为了优化网络的运行，平均分配整个网络中的负载，达到尽可能高的网络资源的利用率，提高网络的性能。但是，作为一种网络管理行为，负载均衡为网络引入了负载信息交互的网络开销和负载均衡调整的网络管理开销，并且与之相关的，终端切换也会增加网络的开销。随着ESS中AP数量的增加或STA数量的增加，维护负载均衡所需的网络开销也会增大，对网络性能造成干扰和损失。

　　负载均衡也有负载调整失败的风险。切换有失败的可能，会造成孤立节点的存在。切换失败的终端不得不重新寻找AP进行接入，上层业务必然会中断。另外，切换是对稳定的网络环境的干扰，过于频繁的切换会造成网络性能的抖动，并且可能出现“乒乓效应”，使网络长时间处于动荡状态，不能稳定。

　　TD-SCDMA系统中的负载均衡技术

　　时分同步码分多址（TD-SCDMA）是一个时分同步系统，在通用移动通信系统陆地无线接入网（UTRAN）的无线资源控制（RRC）中，很重要的一部分内容就是负载均衡。在时分系统中，时间和码道资源是非常有限的，而且在时分系统中，大量的业务是电路交换业务，对QoS的要求都很高，所以，负载均衡在时分系统中非常重要。

　　时分系统中的负载均衡有多重粒度。除了可以控制用户终端（UE）的切换之外，甚至可以在每个时隙的基础上控制负载的分配。与无线局域网不同的是，时分中的某些负载均衡方法是以牺牲UE的业务为代价的，比如暂时中断分组数据业务，甚至强迫用户掉话，中断电路交换业务，强制UE释放系统资源。

　　结束语

　　由于无线局域网的使用环境，负载均衡面临着比有线分布式系统中更加复杂的问题。好的负载均衡方法可以有效地提高网络的效率，提高资源的利用率，降低系统拥塞的可能性，提高系统抵抗负担变化的能力，提高系统的容忍度。无线局域网的负载均衡应该遵循以下原则：

　　准确地评估每个AP的负载状况，并尽快地进行负载信息的交互；负载信息的交互应该不影响业务质量。

　　高效的均衡算法，准确地选择执行负载均衡调整操作的执行者，并结合切换和接入两种手段；如何加快负载均衡调整的收敛速度也是均衡算法应该关注的重点。

　　结合快速切换的切换管理和控制，要避免多个终端在同一个AP处的切换竞争和拥塞。

　　降负载均衡的副作用，应该降低网络开销，具备避免频繁切换、切换失败控制等机制。