無線局域網絡系統和負載控制方法

專利名稱：無線局域網絡系統和負載控制方法
技術領域：
本發明涉及無線LAN網絡，更具體地，涉及用于包括在無線LAN網 絡中的接入點的負載控制。
背景技術：
一般的WLAN (無線局域網)被配置使得在有線線路上連接到高級網 絡的WLAN-AP (接入點)適應在無線線路上的WLAN終端，以允許 WLAN終端和高級網絡之間的連接。高級網絡例如3GPP (第三代合作伙 伴計劃)網絡、ISP (因特網服務提供商)網絡、因特網、企業內部互聯網等。
WLAN網絡采用CSMA/CA (帶有沖突避免的載波偵聽多路接入)方 法用于在無線部分的接入控制。這種CSMA/CA方法控制多個WLAN終 端以按時分模式共享同 一無線信道。
在具有這樣的配置的WLAN網絡中，由于連接到WLAN-AP的用戶 數目(WLAN終端的數目)的增加以及在某一時段上的流量的集中，頻帶 使用率可能增加，而吞吐量可能減少。吞吐量的減少給服務帶來了負面影 響，增大了延遲。考慮到吞吐量的減少，吞吐量的瓶頸很可能存在于無線部分。這是因 為在WLAN-AP和高級網絡之間的有線部分一般具有相對較大的傳輸容 量，而WLAN-AP和WLAN終端之間的無線部分僅具有有限的頻帶。這 歸因于無線通信的本質，其使得由于有限的無線電頻率所以應當有效地利 用提供給WLAN網絡的有限資源。
導致吞吐量減少的原因之一是由于許多WLAN終端被連接在單個 WLAN-AP下，因此減少了無線信道的資源。在CSMA/CA方法中，多個 WLAN終端不能同時接入目標無線信道。如果許多WLAN終端按時分模 式來使用無線信道，則被允許用于這些WLAN終端中的一個終端進行接 入的時間可能被縮短。這也導致了吞吐量的降低。即使當連接到一個WLAN-AP的WLAN終端的數目較少時，也可能 因為其中的一些WLAN終端使用了豪華服務(rich service)而導致吞吐量 減少。豪華服務是指需要實時性和某一級別以上的頻帶的服務，例如， VoIP (基于IP的語音)和視頻。諸如VoIP和視頻的流服務之類的實時豪 華服務需要保證高速率和穩定的吞吐量以提供質量可靠的服務。因此，豪 華服務大大地影響了 WLAN網絡的吞吐量。近年來，因為涉及WLAN的市場已經擴大，所以提供WLAN服務的 區域也己經擴大，并且利用WLAN服務的WLAN終端的數目也增加了。 由于WLAN終端數目的增加，因此存在這樣的問題即WLAN網絡可能 會過載，而WLAN網絡的過載可能會減少吞吐量并降低服務質量和網絡 連接性能。根據應用WLAN網絡的位置，需要WLAN網絡提供不同大小的服務 區域。為了解決這個問題，通過將所需數目的WLAN-AP放置在彼此相近 的位置來形成所需大小的服務區域。 一般地，因為WLAN終端可以移 動，所以其可能從一個WLAN-AP的覆蓋區域移動到另一 WLAN-AP的覆 蓋區域。這時，該WLAN終端被切換或被重新連接到另一 WLAN-AP以 繼續通信。在多個WLAN-AP被這樣放置于彼此相近的位置的WLAN網絡中， 可以預期過載狀態將被減輕，并且良好的總體服務質量將通過分配和均衡 每個WLAN-AP上的負載而得以維持。因此，提出了一種技術，在該技術中布置了一種管理裝置用于共同管 理多個WLAN-AP的擁塞狀態，所述的多個WLAN-AP又通過考慮擁塞來 管理WLAN終端。日本專利早期公開No. 2006-067103 (下文稱為文獻 1)公開了這樣一種技術，其中管理服務器對連接到多個WLAN-AP中的 每一個的許多WLAN終端進行管理，并指示新連接的WLAN終端連接到 最佳的WLAN-AP 。根據上述文獻1所公開的技術，不管WLAN網絡是否處于擁塞應當 被減輕的狀態中，只要有新連接的WLAN終端，管理服務器就會基于每個WLAN-AP的狀態等來確定最佳的WLAN-AP，并將其通知給所述 WLAN終端。因此，存在這樣的問題當受管理服務器管理的WLAN-AP 的數目和試圖連接到WLAN-AP的WLAN終端的數目增加時，需要用于 做出確定并執行通知的管理服務器中的處理量也增加了。發明內容本發明的一個示例性目的在于提供一種WLAN網絡系統，該WLAN 網絡系統可以利用少量的處理來適當地控制多個WLAN-AP的負載。為了達到上述目的，本發明的一個示例性方面是一種無線LAN網絡 系統，所述的無線LAN網絡系統通過與無線終端相連接來實現終端和高 級網絡之間的通信，并且包括多個接入點，所述多個接入點預先被連接到高級網絡，無線地形成覆 蓋區域，在其被無線地連接到覆蓋區域內的終端的情況下允許所述高級網 絡和所述終端之間通信，并且發送用于通知與所述終端的連接的連接通 知；以及策略控制裝置，所述策略控制裝置與所述多個接入點相連，基于從所 述接入點發送的連接通知來管理每個接入點的負載狀態，并且指示過載的 接入點以限制與終端的連接。通過以下描述并參考附圖，本發明的上述和其它目的、特征和優點將 變得很清楚，所述附圖示出了本發明的示例。


圖1是示出了根據本發明的第一示例性實施例的WLAN網絡系統的 框圖；圖2是示出了根據第一示例性實施例的WLAN-AP 11和12的框圖； 圖3是示出了根據第一示例性實施例的策略控制裝置13的框圖； 圖4是示出了根據第一示例性實施例的負載均衡器31用于判斷的負 載狀態管理表的示例的圖5是示出了根據第一示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例 的順序圖；圖6是示出了圖5的操作示例的負載狀態管理表的初始狀態的圖；圖7是示出了根據本發明的第二示例性實施例的負載均衡器31用于 判斷的負載狀態管理表的示例的圖；圖8是示出了根據第二示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例 的順序圖；圖9是示出了圖8的操作示例的負載狀態管理表的初始狀態的圖； 圖IO是示出了根據本發明的第三示例性實施例的WLAN-AP 11和12 的框圖；圖11是示出了根據第三示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例 的順序圖。
具體實施方式
將參考附圖來詳細描述本發明的示例性實施例。 [第一示例性實施例]圖l是示出第一示例性實施例的WLAN網絡系統的框圖。參考圖1， 第一示例性實施例的WLAN網絡系統包括多個WLAN-AP 11和12以及策 略控制裝置13。 WLAN-AP 11和12與策略控制裝置13相連接，并位于策 略控制裝置13下面。WLAN-AP 11和12與高級網絡14相連接。高級網 絡14例如是3GPP網絡、ISP網絡、因特網、企業內部互聯網等。WLAN-AP 11禾卩12利用無線電波來形成覆蓋區域，并且可以通過使 用無線電路來將WLAN終端包括在該覆蓋區域之內。在第一示例性實施 例中，WLAN-AP 11的覆蓋區域和WLAN-AP 12的覆蓋區域相交疊。在第 一示例性實施例的一個示例中，存在三個WLAN終端15到17。 WLAN終 端15和16僅存在于WLAN-AP 11的覆蓋區域內，而WLAN終端17存在 于WLAN-AP 11的覆蓋區域和WLAN-AP 12的覆蓋區域的交疊部分中。在這樣的配置中，WLAN-AP 11和12向策略控制裝置13發送并從策 略控制裝置13接收控制信號。具體而言，WLAN-AP 11和12向策略控制 裝置13發送流量報告，并從策略控制裝置13接收控制指令。流量報告是用于通知每個WLAN-AP的流量狀態的控制信號。策略控 制裝置13基于該流量報告來控制WLAN-AP 11和12的負載均衡。控制指 令是來自策略控制裝置13的用于控制WLAN-AP 11和12的負載均衡的控 制信號，具體而言，控制指令是用于指示WLAN-AP 11和12允許或不允 許來自WLAN終端的連接請求的信號。在第一示例性實施例中，連接請求包括新連接請求和繼續連接請求。 新連接請求是WLAN終端試圖新連接到WLAN-AP時發出的請求。繼續 連接請求是WLAN終端在切換操作或重新連接操作的情況下試圖連接到 WLAN-AP時發出的請求。如果WLAN-AP 11和12接收到來自WLAN終端的連接請求，則其判 斷是否允許該連接請求。是否允許連接請求是基于來自策略控制裝置13 的控制指令來判斷的。如果策略控制裝置13指示允許連接請求，則WLAN-AP 11和12允許 所述連接請求以連接到WLAN終端。如果WLAN-AP 11和12允許連接請 求以與WLAN終端相連接，則他們中繼傳送(relay-transfer) WLAN終端 和高級網絡14之間的用戶數據。同時，在WLAN終端和高級網絡14之間 發送和接收的用戶數據被直接在WLAN-AP 11和12和高級網絡14之間傳 送，而不經過策略控制裝置13。另一方面，如果策略控制裝置13指示不允許連接請求，則WLAN-AP 11和12拒絕該連接請求。如果策略控制裝置13接收到來自WLAN-AP 11和12的流量報告，則 其對WLAN-AP 11和12的負載狀態進行檢查。隨后策略控制裝置13根據 負載狀態來判斷使WLAN-AP 11和12處于允許連接請求的狀態中還是不 允許連接請求的狀態中。隨后，如果判定WLAN-AP被使得處于不允許連接請求的狀態中，則 策略控制裝置13向WLAN-AP發送用于指示拒絕連接請求的控制信號。 如果判定使已處于不允許連接請求的狀態中的WLAN-AP處于允許連接請 求的狀態中，則策略控制裝置13向該WLAN-AP發送指示允許連接請求
的控制信號。已接收到指示拒絕連接請求的控制信號的WLAN-AP 11和12轉換到 不允許連接請求的狀態，并拒絕后面的來自WLAN終端的連接請求。已 接收到允許連接請求的控制信號的WLAN-AP 11和12轉換到允許連接請 求的狀態，并允許后面的來自WLAN終端的連接請求。圖2是示出了根據本發明第一示例性實施例的WLAN-AP 11和12的 框圖。參考圖2， WLAN-AP 11和12包括控制信號通信器21和連接處理 器22。如果連接處理器22接收到連接請求，則其通過控制信號通信器21來 向策略控制裝置13發送流量報告，并且還對是否允許連接請求進行判 斷。連接處理器22根據由來自策略控制裝置13的指令確定的管理信息來 判斷是否允許連接請求。如果判定允許連接請求，則連接處理器22建立 與WLAN終端的連接。如果判定不允許該連接請求，則連接處理器22不 建立與WLAN終端的連接。如果通過控制信號通信器21接收到來自策略控制裝置13的控制指 令，則連接處理器22根據該控制指令來更新管理信息。管理信息中包括 是否允許連接請求。如上所述，在第一示例性實施例中，連接請求包括新 連接請求和繼續連接請求。因此，在管理信息中，假設是否為新連接請求 和繼續連接請求中的每一個設置允許連接請求的信息。控制信號通信器21使用控制信號來與策略控制裝置13進行通信。圖3是示出了根據第一示例性實施例的策略控制裝置13的框圖。參考 圖3，策略控制裝置13包括負載均衡器31和控制信號通信器32。如果負載均衡器31通過控制信號通信器32接收到來自WLAN-AP的 流量報告，則其判斷使該WLAN-AP處于允許連接請求的狀態中還是處于 不允許連接請求的狀態中，并根據判斷結果通過控制信號通信器32來向 WLAN-AP發送控制指令。這時，為了判斷使WLAN-AP處于允許連接請 求的狀態中還是處于不允許連接請求的狀態中，負載均衡器31使用了負 載狀態管理表。
圖4是示出了第一示例性實施例的負載均衡器31用于判斷的負載狀態 管理表的示例的視圖。參考圖4，在負載狀態管理表中記錄了針對每個WLAN-AP的新連接閾值、繼續連接閾值和當前連接的數目。在圖4的示 例中，分配了 WLAN-AP #a和WLAN-AP弁b這兩個WLAN-AP 。當前連接數目指示當前連接到WLAN-AP的WLAN終端的數目。新 連接閾值是將被連接的終端的數目的閾值，用于判斷是否允許新連接請 求。繼續連接閾值是將被連接的已連接終端的數目的閾值，用于判斷是否 允許繼續連接請求。如果當前連接數目還沒達到新連接閾值，則允許新連接請求。另一方 面，如果當前連接數目已經達到新連接閾值，則不允許新連接請求。并且 如果當前連接數目還沒達到繼續連接閾值，則允許繼續連接請求。另一方 面，如果當前連接數目已經達到繼續連接閾值，則不允許繼續連接請求。例如，如果執行了 WLAN終端到WLAN-AP 11和12的新的連接或連 接的釋放，則負載均衡器31更新當前連接數目，將更新后的當前連接數 目與新連接閾值和繼續連接閾值進行比較，并基于比較結果向WLAN-AP 發送控制指令。同時，優選的是致使新連接閾值和繼續連接閾值中的每個值滿足這樣的關系新連接閾值小于或等于繼續連接閾值。基于已存在的呼叫的繼續 被認為比新呼叫的連接更重要這樣的策略，通過阻止新呼叫的連接并保留 一些頻帶空間用于己存在的呼叫的繼續，可以降低通信時呼叫被中斷的可 能性。可以根據操作狀態來調整新連接閾值和繼續連接閾值之間的差異并且，優選的是使繼續連接閾值小于允許連接到WLAN-AP的WLAN 終端的最大數目。如果多個WLAN終端同時發送連接請求，則WLAN-AP 保留一些頻帶空間并適應流量的瞬時增加，從而允許這些連接。根據操作 狀態可以調整空間大小。控制信號通信器32使用控制信號來與WLAN-AP 11和12進行通信。 圖5是示出了根據第一示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例的 順序圖。此處，WLAN-AP弁a和WLAN-AP #b被連接在策略控制裝置13
下面。假設WLAN終端#1到#3順序地向WLAN-AP #a發送連接請求。圖6是示出了圖5的操作示例的負載狀態管理表的初始狀態的圖。在 圖6的示例中，WLAN-AP #a的當前連接數目是"4"，且WLAN-AP #b 的當前連接數目是"2" 。 WLAN-AP #a的新連接數目是"6"，且 WLAN-AP #b的新連接數目是"4" 。 WLAN-AP #a的繼續連接數目是 "8"，且WLAN-AP他的繼續連接數目是"8"。從該初始狀態開始，WLAN終端#1向WLAN-AP #a發送連接請求。 假設這個連接請求是新連接請求。同時，如上所述，雖然連接請求包括新 連接請求(新的呼叫)和繼續連接請求(已存在的呼叫)，但是包含新連 接請求的消息與包含繼續連接請求的消息不同，因此WLAN-AP能夠利用 請求消息來標識它們。當發出新連接請求時，在WLAN終端#1禾n WLAN-AP #a之間執行 "802.11關聯"過程(步驟101) 。 802.11關聯過程是由IEEE 802.11定義 的新連接的過程。在這一時刻，因為WLAN-AP #a的當前連接數目是"4"，并沒有達 到新連接閾值"6"，所以WLAN-AP #a處于允許新連接的狀態中。 WLAN-AP #a允許新連接請求，并向策略控制裝置13發送連接通知消息 作為流量報告(步驟102)。這個連接通知消息將WLAN終端弁l已經與 WLAN-AP弁a相連接的事實通知給策略控制裝置13，并且該消息包括指示 所述連接為新呼叫的連接的信息。因為新連接請求已經被允許，所以 WLAN終端#1達到了這樣的一種狀態，即其能夠與WLAN-AP #a進行數 據通信(步驟103)。己經接收到連接通知消息的策略控制裝置13將當前連接數目加1，從 而使負載狀態管理表中的當前連接數目變為"5"，并將當前連接數目 "5"和新連接閾值"6"進行比較(步驟104)。此處，因為當前連接數 目小于新連接閾值，所以策略控制裝置13不向WLAN-AP弁a發送控制指 令消息。隨后，WLAN終端#2向WLAN-AP #a發送連接請求。假設該連接請 求也是新連接請求。當新連接請求被發出時，WLAN終端#2和WLAN-AP
弁a之間的"802.11關聯"過程被執行(步驟105)。在這一時刻，WLAN-AP #a已經處于允許新連接的狀態。WLAN-AP 紐允許所述的新連接請求，并向策略控制裝置13發送連接通知消息作為 流量報告(步驟106)。這個連接通知消息將WLAN終端#2已經與 WLAN-AP弁a相連接的事實通知給策略控制裝置13，并且該消息包括指示 所述連接為新呼叫連接的信息。因為所述的新連接請求已經被允許，所以 WLAN終端#2達到了能夠與WLAN-AP紐進行數據通信這樣的狀態(步 驟107)。已經接收到連接通知消息的策略控制裝置13將當前連接數目加1，從 而使負載狀態管理表中的當前連接數目變為"6"，并將當前連接數目 "6"和新連接閾值"6"進行比較(步驟108)。此處，因為當前連接數 目等于新連接閾值，所以策略控制裝置13向WLAN-AP船發送控制指令 消息使得其處于不允許新連接請求的狀態中(步驟109)。例如，通過拒 絕認證請求來拒絕新連接請求。已經接收到控制指令消息的WLAN-AP #a 達到了不允許新連接請求這樣的狀態。隨后，WLAN終端#3向WLAN-AP #a發送連接請求。假設該連接請 求也是新連接請求。當發出新連接請求時，WLAN終端#3和WLAN-AP 弁a之間的"802.11關聯"過程被執行(步驟IIO)。在這一時刻，WLAN-AP #a處于不允許新連接請求這樣的狀態中。 WLAN-AP #a向策略控制裝置13發送連接通知消息，使得由WLAN終端 #3所請求的新呼叫不被連接(步驟lll)。WLAN-AP #a使用"802.11去關聯"過程來指示WLAN終端#3的連 接釋放(步驟112) 。 "802.11去關聯"過程是由IEEE 802.11定義的連接 釋放過程。因為新連接請求被拒絕，所以WLAN終端#3沒有達到能夠與 WLAN-AP #a進行數據通信這樣的狀態。己經接收到連接通知的策略控制裝置13使負載狀態管理表中的當前連 接數目維持為"6"，并將當前連接數目"6"與新連接閾值"6"進行比 較。(步驟113)。此處，因為當前連接數目等于新連接閾值，所以策略 控制裝置13向WLAN-AP紐發送控制指令消息，使得WLAN-AP弁a處于 不允許新連接請求的狀態中(步驟114)。在本示例中，當從WLAN終端接收到連接釋放通知時，WLAN-AP#a 釋放與該WLAN終端的連接。當與WLAN終端相連接時，WLAN-AP #a 啟動計時器，當經過某一時間時所述計時器終止，并且當計時器終止時， 與所述WLAN終端的連接可以被釋放。當釋放與WLAN終端的連接時，WLAN-AP #a向策略控制裝置13發 送釋放請求消息，使得與所述WLAN終端的連接被釋放(步驟115)。已 經從WLAN-AP弁a接收到釋放請求消息的策略控制裝置13將WLAN-AP 弁a的當前連接數目減去1以使其變為"5"，并將當前連接數目"5"與新 連接閾值"6"和繼續連接閾值"8"進行比較(步驟116)。此處，因為 當前連接數目"5"已經變為小于新連接閾值"6"，所以策略控制裝置13 向WLAN-AP #a發送控制指令消息，使得WLAN-AP #a處于允許新連接 請求的狀態中(步驟117)。同時，在圖5的示例中，WLAN-AP弁a在步驟102和106向策略控制 裝置13發送連接通知消息使得新呼叫被連接，并在步驟111向策略控制 裝置13發送連接通知消息使得新呼叫不被連接，但是，本發明并不限于 這種過程。作為另一個示例，從WLAN-AP #a向策略控制裝置13發送的 連接通知消息可以是新連接請求已經被發出的通知，并且在步驟102、 106 和111WLAN-AP弁a可以向策略控制裝置13發送相同的連接通知消息。在 這種情況下，策略控制裝置13可以基于WLAN-AP #a是否處于將允許新 連接請求的狀態中來獨自判斷是否允許新連接請求，并判斷是否對當前連 接數目進行向上計數。作為另一個示例，WLAN-AP #a可以僅在允許連接請求時發送連接通 知消息，并且在不允許連接請求時可以不發送連接通知消息。即，在圖5 的示例中，WLAN-AP弁a在步驟102和106發送連接通知消息，而在步驟 lll不發送連接通知消息。作為另一個示例，只要執行"關聯"過程，WLAN-AP #a就可以發送 將與WLAN終端的連接通知給策略控制裝置13的連接通知消息，并且每 當執行"去關聯"過程時，WLAN-AP #a可以發送將與WLAN終端的連
接已經被釋放的情況通知給策略控制裝置13的釋放通知消息。在這種情 況下，如果接收到連接通知消息，則策略控制裝置13可以對當前連接數 目進行向上計數，而如果接收到釋放通知消息，則策略控制裝置13可以 對當前連接數目進行向下計數。在圖5的示例中，如果處于不允許連接請求的狀態中的WLAN-AP接 收到來自WLAN終端的連接請求，則該WLAN-AP通過拒絕認證請求來 拒絕所述連接，但是，本發明并不限于本示例。作為另一個示例，如果處 于不允許連接請求的狀態中的WLAN-AP接收到來自WLAN終端的連接 請求，則其可以指示該WLAN終端連接到另一個WLAN-AP。雖然在圖5的示例中示出了 WLAN終端#1 、 WLAN終端#2和WLAN 終端#3向WLAN-AP #a發送新連接請求，但是即使這些請求是繼續連接 請求，WLAN系統也執行相同的操作。如果策略控制裝置13從WLAN-AP #a接收到指示存在繼續連接的連接通知消息，則其將繼續連接閾值與 通過對當前連接數目加1而得到的當前連接數目進行比較。如上所述，根據第一示例性實施例，如果WLAN-AP 11和12分別都 與WLAN終端相連，則WLAN-AP 11和12分別都向策略控制裝置13發 送指示他們分別都已經與WLAN終端相連接的流量報告。策略控制裝置 13基于該流量報告來管理WLAN-AP 11和12中的每一個的負載狀態，并 且如果某個WLAN-AP達到了過載狀態，則指示該WLAN-AP轉換到不允 許連接請求的狀態中。因為僅當在負載狀態與閾值之間進行比較這樣的簡 單處理的結果是有必要進行限制時，策略控制裝置13才向WLAN-AP發 送指令，所以可以利用少量的處理來適當地控制多個WLAN-AP的負載。根據第一示例性實施例，因為策略控制裝置13已經預先改變了已經達 到過載狀態的WLAN-AP 11和12的狀態，所以當連接請求在它們已經達 到過載狀態之后被發起時，WLAN-AP 11和12能夠快速地判斷是否要拒 絕該連接請求。根據第一示例性實施例，因為對新連接請求和繼續連接請求分別設置 了不同的閾值以控制負載，所以為了控制負載可以向新呼叫和已存在的呼 叫提供優先級。例如，通過使新連接閾值小于或等于繼續連接閾值，基于
已存在的呼叫的繼續被視為比新呼叫的連接更重要這樣的策略，通過阻止 新呼叫的連接并保留一些頻帶空間用于已存在的呼叫的繼續，可以降低通 信時呼叫被中斷的可能性。同時，在第一示例性實施例中，不是通過使用在實際通信中的實時數 據的量來確定負載狀態的，因為不可能利用瞬態值了解突發性很高并且數 據量變化很大的服務，例如，"盡力而為型(Best Effort)"或者"后臺 型(background)，，。 [第二示例性實施例]雖然在第一示例性實施例中，是基于連接到WLAN-AP的WLAN終 端的數目來確定WLAN-AP的負載狀態的，但是在第二示例性實施例中， 卻是基于針對每個QoS加權的累加值來確定負載狀態的。 一般來說，對于 每個QoS，用于一個呼叫的頻帶是不同的。通過使用加權的累加值可以更 恰當地確定負載狀態。在第二示例性實施例中，設置了針對每個QoS的累加值的閾值和針對 所有QoS的累加值的總和的閾值，并且通過使用這些閾值來確定是否允許 針對每個QoS的連接請求。對于每個QoS級別，用于一個呼叫的頻帶是 不同的，并且對于每個QoS，用于另一呼叫的特性、優先級和影響也是不 同的。通過針對每個QoS級別確定是否允許連接請求可以更恰當地控制負 載。第二示例性實施例的WLAN網絡系統的配置與圖1所示的第一示例性 實施例的WLAN網絡系統的配置相同。第二示例性實施例的WLAN-AP 11和12的配置與圖2所示的第一示例性實施例的WLAN-AP 11和12的配 置相同。第二示例性實施例的策略控制裝置13的配置與圖3所示的第一 示例性實施例的策略控制裝置13的配置相同。由于第二示例性實施例不同于第一示例性實施例，所以策略控制裝置 13的負載均衡器31管理各個QoS級別的每個WLAN-AP 11和12的負載 狀態，并向WLAN-AP 11和12發送各個QoS的控制指令。WLAN-AP 11 和12的連接處理器22根據由來自策略控制裝置13的控制指令確定的各每 個QoS級別的管理信息來判斷是否允許針對各個QoS的連接請求。
圖7是示出了負載均衡器31用于做出判斷的負載狀態管理表的示例的圖。參考圖7，在負載狀態管理表中為每個WLAN-AP記錄了各個QoS級 別("語音"、"視頻"、"盡力而為型"、"后臺型")的當前累加值 和累加閾值。用于計算各個QoS級別的當前累加值的權重是預先確定的。權重是通過估計各個QoS級別的無線頻帶使用量來設置的加權值，而 且是由網絡管理者來設置的。通過累加針對各個呼叫(WLAN終端)加權 的值，可以看出各個WLAN-AP的頻帶使用量和各個QoS級別的頻帶使用 量接近于實際值。當前累加值是針對各個QoS級別中的已連接呼叫(WLAN終端)的權 重累加的值，并且是在無線部分中當前頻帶使用量。通過使用各個QoS級 別的權重，所述的當前累加值變得接近于各個WLAN-AP和各個QoS級別 的當前頻帶使用量的實際值。第二示例性實施例的WLAN-AP 11和12向 策略控制裝置13發送通知與WLAN終端的連接并且包括QoS信息的連接 通知。所述的QoS信息是指明已連接呼叫的QoS級別的信息。策略控制 裝置13可以利用該QoS信息來管理各個QoS級別的每個WLAN-AP 11和 12的負載狀態。在圖7中，各個QoS級別的累加值和整個WLAN-AP的累加值兩者都 被記錄在負載狀態管理表中。策略控制裝置13可以通過使用這兩個累加 值來操作，或者通過使用這兩個累加值中的任一個來操作。WLAN網絡管 理者可以任意地選擇所使用的方法。累加閾值是針對各個QoS級別所允許的頻帶使用量的最大值，而且是 指示針對整個WLAN-AP所允許的頻帶使用量的最大值，并且所述閾值與 當前累加值相對應。策略控制裝置13通過使用這個負載狀態管理表來按如下方式操作。在 當前累加值小于累加閾值時，當接收到連接通知時策略控制裝置13更新 當前累加值，并管理各個WLAN-AP和各個QoS級別的負載狀態。如果某個WLAN-AP的任一 QoS級別的當前累加值達到累加閾值，則 策略控制裝置13限制該WLAN-AP的相應QoS級別。對QoS級別的限制 是通過將所述QoS級別的呼叫置于不允許連接的狀態中來實現的。
如果某個WLAN-AP的總當前累加值達到累加閾值，則策略控制裝置 13限制整個WLAN-AP。對WLAN-AP的限制是通過將該WLAN-AP的呼 叫置于不允許連接的狀態中來實現的。
同時，可以通過建議連接到鄰近的能夠提供WLAN終端所需的QoS 級別的服務的WLAN-AP來實現對QoS級別的限制和對WLAN-AP的限 制。
圖8是示出了根據第二示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例的 順序圖。此處，WLAN-AP弁a和WLAN-AP #b被連接在策略控制裝置13 下面。假設WLAN-AP終端#1至U弁2順序地向WLAN-AP #a發送連接請 求。
圖9是示出了圖8的操作示例的負載狀態管理表的初始狀態的視圖。 在圖9的示例中，"語音"的權重是"3"，"視頻"的權重是"5"， "盡力而為型"的權重是"1"，而"后臺型"的權重是"0"。當權重為 "0"時，這意味著相應QoS級別的負載將不被累加。
在初始狀態中，對WLAN-AP #a并沒有限制任何QoS級別(步驟 201)。在該初始狀態，WLAN終端#1向WLAN-AP #a發送VoIP (基于 IP的語音)的連接請求。
當連接請求被發出時，在WLAN終端#1和WLAN-AP #a之間執行 "QoS協商"(步驟202)。在這個QoS協商中，WLAN終端#1請求 VoIP服務。
在這一時刻，因為WLAN-AP #a處于允許VoIP的狀態中，所以其允 許VoIP的連接請求，并發送連接通知消息用以通知策略控制裝置13 VoIP 已經被連接(步驟203)。
已經接收到連接通知消息的策略控制裝置13將加權值"3"加到VoIP 的當前累加值"6"上以使其變為"9"，并比較當前累加值"9"和累加 閾值"9"(步驟204)。此處，因為當前累加值等于累加閾值，所以策略 控制裝置13判斷WLAN-AP #a的VoIP已經達到過載狀態(忙)，并向 WLAN-AP #a發送這樣的控制指令消息以使其處于不允許VoIP的連接請 求的狀態中(步驟205)。已經接收到所述的控制指令消息的WLAN-AP
弁a轉換到不允許VoIP的連接的狀態(步驟206)。隨后，WLAN終端弁2向WLAN-AP弁a發送VoIP的連接請求。當連接 請求被發出時，在WLAN終端#2和WLAN-AP #a之間執行"QoS協商" (步驟207)。在這一時刻，WLAN-AP #a處于不允許VoIP的連接請求的狀態中。 因此，WLAN-AP #a向WLAN終端#2分配盡力而為型，并發送連接通知 消息用以通知策略控制裝置13盡力而為型的呼叫已經被連接(步驟 208)。己經接收到連接通知消息的策略控制裝置13將加權值"1"加到盡力 而為型的當前累加值"3"上以使其變為"4"，并比較當前累加值"4" 和累加閾值"10"(步驟209)。此處，因為當前累加值小于累加閾值， 所以策略控制裝置13不向WLAN-AP弁a發送控制指令消息。在本示例中，當從WLAN終端接收到連接釋放通知時，WLAN-AP弁a 釋放與該WLAN終端的連接。當與WLAN終端相連接時，WLAN-AP #a 可以啟動計時器，當經過某一時間時計時器終止，并且當計時器終止時， 釋放與WLAN終端的連接。當釋放與WLAN終端弁1的連接時，WLAN-AP #a向策略控制裝置13 發送這樣的釋放請求消息WLAN-AP #a釋放與WLAN終端#1的連接 (步驟210)。己經接收到所述的釋放請求消息的策略控制裝置13從 WLAN-AP #a的當前累加值"9"減去VoIP的加權值"3"，并比較當前 累加值"6"和累加閾值"9"(步驟211)。此處，因為當前累加值"6" 已經變為小于累加閾值"9"，所以策略控制裝置13向WLAN-AP弁a發送 控制指令消息使得允許VoIP的連接(步驟212)。已經接收到所述的控制指令消息的WLAN-AP #a釋放對VoIP的限 制，并變換到允許呼叫連接的狀態(步驟213)。如上所述，根據第二示例性實施例，如果WLAN-AP 11和12中的每 一個都與WLAN終端相連，則該WLAN終端向策略控制裝置13發送流量 報告，該流量報告指示呼叫連接己經被執行，并指示該呼叫的QoS級別。 策略控制裝置13基于流量報告利用針對各個QoS級別加權的累加值來管 理負載狀態，并控制各個WLAN-AP和各個QoS的負載。通過使用加權累 加值，可以恰當地了解各個QoS級別的負載狀態，并且可以很好地控制各 個QoS級別的負載。 [第三示例性實施例]在第三示例性實施例中，如在第一示例性實施例中一樣，使已經檢測 到過載狀態的WLAN-AP處于拒絕連接請求的狀態中。此外，在第三示例 性實施例中，當拒絕WLAN終端的連接時，處于過載狀態的WLAN-AP 將WLAN終端引導至另一個WLAN-AP。通過將處于過載狀態的WLAN-AP 置于拒絕連接請求的狀態中，可以防止降低已存在的呼叫的服務質 量，并且還可以通過將WLAN終端引導至另一個WLAN-AP來提高新呼 叫的連接性以及服務質量。第三示例性實施例的WLAN網絡系統的配置與圖1所示的第一示例性 實施例的WLAN網絡系統的配置相同。第三示例性實施例的策略控制裝 置13的配置與圖3所示的第一示例性實施例的策略控制裝置13的配置相 同。圖10是示出了第三實施例中的WLAN-AP 11和12的配置的框圖。參 考圖10， WLAN-AP 11和12包括控制信號通信器21、連接處理器22和 引導控制器23。控制信號通信器21和連接處理器22與在第一示例性實施 例的情況中一樣地操作。引導控制器23根據來自策略控制裝置13的指令來執行用于將WLAN 終端引導至連接目的地的處理。所述用于引導的處理包括用于將連接到 其自身裝置的WLAN終端引導至另一個WLAN-AP的處理，以及用于將 連接到另一個WLAN-AP的WLAN終端引導至其自身裝置的處理。所述用于引導的處理的一個具體示例是發射功率控制。如果WLAN-AP 11 和 12減小發射電功率，則可以將連接到該WLAN-AP的WLAN終 端引導至另一個WLAN-AP。反過來，如果WLAN-AP 11和12增大發射 電功率，則可以將連接到另一個WLAN-AP的WLAN終端引導至該 WLAN-AP 。用于引導的處理的另一個具體示例是由網絡控制的切換操作。WLAN-
AP 11和12可以通過指示連接到其自身的WLAN終端執行切換操作，將 該WLAN終端引導至另一個WLAN-AP。用于引導的處理的另一個具體示例是用于重新連接的指示。WLAN-AP 11和12可以通過指示連接到其自身的WLAN終端重新連接至另一個 WLAN-AP，將該WLAN終端引導至另一個WLAN-AP。另一方面， WLAN-AP 11和12可以通過指示連接到另一個WLAN-AP的WLAN終端 重新連接到其自身裝置，將該WLAN裝置引導至其自身裝置。在第三示例性實施例中，除了在第一示例性實施例中所示的處理之 外，策略控制裝置13的負載均衡器31還執行下述處理。負載均衡器31管理各個WLAN-AP的負載狀態，并且如果存在已經 達到過載狀態(忙)的WLAN-AP，負載均衡器31則指示各個WLAN-AP 以將WLAN終端從該WLAN-AP引導至另一個WLAN-AP。因此，當通過控制信號通信器32接收到來自WLAN-AP的流量報告 時，如果該WLAN-AP處于過載狀態中，則負載均衡器31檢測鄰近的覆 蓋區域交疊的WLAN-AP。隨后，負載均衡器31檢測該鄰近的WLAN-AP 以判斷其是否可以接受WLAN終端。具體而言，判斷該鄰近的WLAN-AP 是否處于過載狀態。如果該鄰近的WLAN-AP處于能夠接受WLAN終端 的狀態中，則負載均衡器31指示處于過載狀態的WLAN-AP降低發射電 功率，并指示該鄰近的WLAN-AP增大發射電功率。從而在此之后，執行 連接請求的WLAN終端可以被引導至該鄰近的WLAN-AP。圖11是示出了根據第三示例性實施例的WLAN網絡系統的操作示例 的順序圖。此處，WLAN-AP #a禾n WLAN-AP #b被連接在策略控制裝置 13的下面。WLAN終端弁1向WLAN-AP弁a發送連接請求。參考圖11，因為WLAN-AP #a的當前連接數目己經達到新連接閾值 (步驟301)，因此策略控制裝置13向WLAN-AP #a發送這樣的控制指 令消息，使得WLAN-AP #a處于不允許新連接請求的狀態中(步驟 302)。已經接收到該控制指令消息的WLAN-AP #a轉換到不允許新連接 請求的狀態中。在這種狀態中，WLAN終端射向WLAN-AP #a發送連接請求。假設該連接請求是新連接請求。當新連接請求被發出時，在WLAN終端#1和WLAN-AP弁a之間執行"802.11關聯"過程(步驟303)。在這一時刻，WLAN-AP #a處于不允許新連接請求狀態中。WLAN-AP 弁a向策略控制裝置13發送這樣的連接通知消息，使得WLAN-AP弁a不 連接WLAN終端弁1所請求的新呼叫(步驟304)。WLAN-AP #a指示WLAN終端#1利用"802.11去關聯"過程釋放連 接(步驟305)。因為新連接請求被拒絕，所以WLAN終端#1沒有達到 能夠與WLAN-AP弁a進行數據通信的狀態。已經接收到使得新呼叫不被連接的連接通知消息的策略控制裝置13將 WLAN-AP #a中的當前連接數目與新連接閾值和繼續連接閾值進行比較 (步驟306)。此時，因為當前連接數目已經達到新連接閾值，因此 WLAN-AP紐處于過載狀態。隨后，策略控制裝置13將WLAN-AP #b中的當前連接數目與新連接 閾值和繼續連接閾值進行比較(步驟307)。此時，假設WLAN-AP飾的 當前連接數目既沒有達到新連接閾值也沒有達到繼續連接閾值(正常負載 狀態)。因而，策略控制裝置13做出判斷，將WLAN終端從WLAN-AP 弁a引導至WLAN-AP弁b。然后，策略控制裝置13指示WLAN-AP #b增大發射電功率(步驟 308)，并指示WLAN-AP #a減小發射電功率(步驟309)。在第三示例 性實施例中，假設在經過特定時間之后就釋放用于引導WLAN終端的發 射功率控制。為了測量該特定時間，策略控制裝置13指示WLAN-AP弁a 和WLAN-AP #b執行發射功率控制，并且還啟動測量特定時間的計時器。此處，假設被認證拒絕的WLAN終端糾已經失去來自WLAN-AP #a 的無線信號，并且已經檢測到來自WLAN-AP #b的無線信號(步驟 310)。已經檢測到來自WLAN-AP #b的無線信號的WLAN終端#1向 WLAN-AP #b發送繼續連接請求。當繼續連接請求被發出時，在WLAN 終端#1和WLAN-AP #1)之間執行"802.11再關聯"過程(步驟311)。在這一時刻，假設WLAN-AP都的當前連接數目還沒達到繼續連接閾 值，并且WLAN-AP弁b處于允許繼續連接請求的狀態中。WLAN-AP弁b允
許繼續連接請求，并向策略控制裝置13發送連接通知消息作為流量報告(步驟313)。這個連接通知消息將WLAN終端針已經連接到WLAN-AP 弁b通知給策略控制裝置13，并且該連接通知消息包括指示新呼叫已經被 連接的信息。由于允許新連接請求，所以WLAN終端#1達到了能夠與 WLAN-AP^進行數據通信的狀態(步驟314)。如果測量發射功率控制的時間的計時器期滿(步驟315)，為了停止 引導WLAN終端的呼叫，則策略控制裝置13指示WLAN-AP弁a減小發射 電功率(步驟316)，并指示WLAN-AP #b增大發射電功率(步驟 317)。如上所述，根據第三示例性實施例，如果每個WLAN-AP 11和12都 與WALN終端相連接，則該WLAN終端向策略控制裝置13發送這樣的流 量報告，即WLAN-AP已經連接到WLAN終端。策略控制裝置13基于流 量報告來管理每個WLAN-AP 11和12的負載狀態，并且如果存在已經過 載的WLAN-AP，則將WLAN終端從該WLAN-AP引導至另一個WLAN-AP。因此，可以在WLAN網絡中分配負載，并總體上實現流量的穩定 性。同時，在上述的每個示例性實施例中，假設為各個WLAN-AP管理其 各自的負載狀態，但是，本發明并不限于這樣的示例性實施例。如果從邏 輯上劃分WLAN-AP中的無線鏈路，并且定義虛擬AP (虛擬接入點)或 者VLAN，則可以針對每個虛擬AP或每個VLAN管理負載狀態。因此， 可以更精細地管理和控制負載狀態。雖然使用特定術語描述了本發明的優選實施例，但是這樣的描述僅僅 是用于示例性的目的，并且應當了解在不脫離以下的權利要求的精神或范 圍的情況下可以做出各種改變和變化。本申請基于2006年8月4日提交的日本專利申請No. 2006-213278， 并要求該申請的優先權，該申請的內容通過引用結合于此。
權利要求
1.一種通過建立與終端的無線連接來允許該終端與高級網絡之間的通信的無線網絡系統，所述無線網絡系統包括多個接入點，所述接入點預先與所述高級網絡相連接，并且形成無線覆蓋區域，當與在所述覆蓋區域內的終端相連接時，允許所述高級網絡和所述終端之間的通信，并且還發送連接通知以通知與所述終端的連接已經建立；以及策略控制裝置，所述策略控制裝置與所述多個接入點相連接，基于從所述接入點發送的所述連接通知來管理每個所述接入點的負載狀態，并指示過載的接入點限制與所述終端的連接。
2. 如權利要求1所述的無線網絡系統，其中所述接入點向所述策略 控制裝置發送所述連接通知，所述連接通知將新呼叫與已存在的呼叫區分 開，并且其中，所述策略控制裝置預先設置用于限制所述新呼叫的連接的第一 閾值和用于限制所述己存在的呼叫的連接的第二閾值，基于所述連接通知 來對連接到每個所述接入點的終端的數目進行計數，當所述終端的數目達 到所述第一閾值時指示所述接入點限制所述新呼叫的連接，并且當所述終 端的數目達到所述第二閾值時指示所述接入點限制所述已存在的呼叫的連 接。
3. 如權利要求2所述的無線網絡系統，其中，所述第一閾值小于或等于所述第二閾值。
4. 如權利要求1所述的無線網絡系統，其中，當進行與所述終端的 無線連接時，所述接入點向所述策略控制裝置發送區分QoS級別的連接通 知，并且其中，所述策略控制裝置預先設置針對每個QoS級別的呼叫的權重， 并基于所述連接通知，通過累加用所述權重加權的值來管理每個所述接入 點的負載的累加值。
5. 如權利要求4所述的無線網絡系統， 其中，所述策略控制裝置預先設置用于限制各個所述QoS級別的呼叫 的連接的多個閾值，將基于所述連接通知所計算的所述累加值與所述多個閾值進行比較，并根據各個比較結果來限制各個所述QoS級別的呼叫的連接。
6. 如權利要求1所述的無線網絡系統，其中，當根據來自所述策略 控制裝置的指令而拒絕來自所述終端的連接請求時，所述接入點向所述策 略控制裝置發送連接拒絕通知，并且其中，當接收到所述連接拒絕通知時，如果發送所述連接拒絕通知的 接入點處于過載狀態，并且如果其覆蓋區域與所述接入點的覆蓋區域交疊 的鄰近接入點沒有處于過載狀態，則所述策略控制裝置將所述終端從所述 處于過載狀態的接入點引導至所述沒有處于過載狀態的接入點。
7. 如權利要求6所述的無線網絡系統，其中所述策略控制裝置通過 使所述處于過載狀態的接入點減小發射電功率并使所述沒有處于過載狀態 的接入點增大發射電功率，來將所述處于過載狀態的接入點的終端引導至 所述沒有處于過載狀態的接入點。
8. —種與形成無線局域網的接入點相連接的策略控制裝置，所述無 線局域網通過建立與終端的無線連接來允許所述終端和高級網絡之間的通信，所述策略控制裝置包括控制信號通信器，所述控制信號通信器連接到預先與所述高級網絡相連接的多個接入點，并且利用控制信號來與每個所述接入點進行通信；以 及負載均衡器，所述負載均衡器接收所述接入點發送的連接通知，基于 所述連接通知來管理每個所述接入點的負載狀態，并通過所述控制信號通 信器來指示處于過載狀態的接入點限制與所述終端的連接，所述接入點通 過所述控制信號通信器來建立與終端的無線連接，從而允許所述終端與所 述高級網絡之間的通信。
9. 如權利要求8所述的策略控制裝置，其中，所述接入點向所述策略控制裝置發送將新呼叫與已存在的呼叫 區分開的連接通知，并且 其中，所述策略控制裝置的負載均衡器預先設置用于限制所述新呼叫 的連接的第一閾值和用于限制所述已存在的呼叫的連接的第二閾值，基于 所述連接通知來對連接到每個所述接入點的終端的數目進行計數，當所述 終端的數目達到所述第一閾值時指示所述接入點以限制所述新呼叫的連 接，并且當所述終端的數目達到所述第二閾值時指示所述接入點以限制所 述已存在的呼叫的連接。
10. 如權利要求9所述的策略控制裝置，其中，所述的第一閾值小于或等于所述的第二閾值。
11. 如權利要求8所述的策略控制裝置，其中，當建立與所述終端的無線連接時，所述接入點向所述策略控制裝置發送區分QoS級別的連接通知，并且其中，所述策略控制裝置的負載均衡器預先設置針對每個所述QoS級 別的呼叫的權重，并且基于所述連接通知，通過累加用所述權重加權的值 來管理每個所述接入點的負載的累加值。
12. 如權利要求ll所述的策略控制裝置，其中，所述負載均衡器預先設置用于限制各個所述QoS級別的呼叫的 連接的多個閾值，將基于所述連接通知來計算的所述累加值與所述多個閾 值進行比較，并根據各個比較結果來限制各個所述QoS級別的呼叫的連 接。
13. 如權利要求8所述的策略控制裝置，其中，當根據來自所述策略控制裝置的指令而拒絕來自所述終端的連 接請求時，所述接入點向所述策略控制裝置發送連接拒絕通知，并且其中，當接收到所述連接拒絕通知時，如果發送所述連接拒絕通知的 接入點處于過載狀態，并且如果其覆蓋區域與所述接入點的覆蓋區域交疊 的鄰近接入點沒有處于過載狀態，則所述策略控制裝置的負載均衡器將所 述處于過載狀態的接入點的終端引導至所述沒有處于過載狀態的接入點。
14. 如權利要求13所述的測控控制裝置，其中，所述負載均衡器通過使所述處于過載狀態的接入點減小發射電 功率并使所述沒有處于過載狀態的接入點增大發射電功率，來將所述處于過載狀態的接入點的終端引導至所述沒有處于過載狀態的接入點。
15. —種形成無線局域網絡的接入點，所述無線局域網絡通過建立與 終端的無線連接來允許所述終端與高級網絡之間的通信，并且所述無線局 域網絡與管理所述無線局域網絡的策略控制裝置相連接，所述接入點包 括控制信號通信器，所述控制信號通信器通過控制信號來與所述策略控 制裝置進行通信；以及連接處理器，所述連接處理器允許所述高級網絡和所述終端之間的通 信，并且如果所述連接處理器和在覆蓋區域內的所述終端之間的無線連接 己經建立，則所述連接處理器還通過所述控制信號通信器來發送用于將與 所述終端的連接通知給所述策略控制裝置的連接通知，并且如果所述策略 控制裝置通過所述控制信號通信器來指示所述連接處理器限制與所述終端 的連接，則所述連接處理器根據所述指示拒絕來自所述終端的連接請求。
16. —種用于無線局域網絡系統的負載控制方法，所述無線局域網絡系統包括多個接入點和策略控制裝置，所述接入點通過建立與終端的無線 連接來允許所述終端與高級網絡的通信，所述策略控制裝置與所述多個接入點相連接，所述負載控制方法包括如果所述接入點建立了與在覆蓋區域內的所述終端的無線連接，則允 許所述高級網絡和所述終端之間的通信，并且還向所述策略控制裝置發送用于通知與所述終端的連接的連接通知；基于所述策略控制裝置從所述接入點接收的所述連接通知來管理每個所述接入點的負載狀態；以及指示過載的接入點限制與所述終端的連接。
全文摘要
本發明提供了一種無線網絡系統，其包括多個接入點和策略控制裝置。所述多個接入點通過建立與在覆蓋區域內的終端的無線連接允許高級網絡和終端之間的通信，并且還發送用于通知與所述終端的連接的連接通知。所述策略控制裝置基于從接入點發送的連接通知來管理每個接入點的負載狀態，并指示過載的接入點限制與終端的連接。
文檔編號H04W28/16GK101119263SQ200710140129
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月6日 優先權日2006年8月4日
發明者小椋大輔 申請人:日本電氣株式會社