2 无线局域网中的负载均衡

　　无线局域网中的负载均衡与有线分布式系统中的负载均衡不同，表现在负载均衡控制的对象和控制方式上。由于无线终端的移动性和无线信道的时变性，无线局域网中的负载均衡面临的情况更加复杂。

　　2.1无线局域网的特点

　　无线局域网(WLAN)是指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成的可以互相通信和实现资源共享的网络体系。《ANSI/IEEEStd802.11，1999Edition》[1]是IEEE 802.11无线局域网标准工作组制订的物理层和媒体访问控制协议标准，便于无线局域网运营商及无线设备制造商建立互操作网络设备。物理层定义了数据传输的信号特征和调制方式，媒体访问控制层可视为由一系列可完成诸如信息交换、功率控制、关联管理、同步管理和过程管理的服务组成。

　　在无线局域网中有两种角色：AP和终端(STA)。AP作为固定基础设备，通过有线分布式系统互连。STA作为移动终端，接受AP提供的接入服务。

　　WLAN共有两种工作组织形式，独立基本服务集(IBSS)和基本服务集(BSS)[2]。IBSS表示的就是Adhoc方式的终端独立组织成一个网络单元，在这种方式下没有固定的基础设施，所有的终端直接与其他终端互连，网络组织非常独立。BSS表示的就是基础模式，至少一个AP作为网络的管理设备，管理所有的STA，向STA提供接入和传输服务。为了扩展无线局域网的覆盖范围，增加终端的移动性，多个BSS可以联合组成扩展服务集(ESS)。扩展服务集通过扩展服务集识别号(ESSID)来区分，AP通过基本服务集识别号(BSSID)来区分。多个AP工作在不同的无线信道，通过有线分布式系统互连。终端可以在ESS所覆盖的范围内自由移动，并随着移动从ESS内的一个AP切换到另一个AP。

　　终端通过扫描信道，获取所处WLAN环境中扩展服务集和基本服务集信息，并选择加入一个合适的基本服务集。WLAN中负载均衡就是由多个AP为多个移动终端提供接入服务的系统，每一个AP通过利用网络信息进行站点管理，目的是充分利用网络现有资源，减少网络阻塞。

　　位于中心点的AP，经过一段时间的运行，连接的终端的个数要多于四周AP的终端个数，承担的业务也已经饱和，此时连接到中心点AP的终端的业务的服务质量(QoS)已经不能保证。而外围的AP业务还不饱和，网络中出现负载差异。负载均衡就是要解决这种差异，将中心点AP的某些业务转移到外围的AP上，以提高网络的服务容量和中心点AP的业务质量。

　　STA在进入网络的时候必须选择一个AP作为连接对象，这就是终端接入过程，接入过程要经过扫描、认证、连接等步骤。一般而言，在ESS中，终端在扫描过程中会扫描到多个AP的信息，终端选择AP的条件是扫描到的AP的信号强度。由于无线局域网中STA的移动特性和无线信道的时变特性，STA在某些情况下会发生从一个BSS切换到另一个BSS的情况。这种情况就是无线局域网中的切换。终端切换带来的问题是切换时延，甚至上层业务的中断。切换还会带来的问题是"乒乓效应"。即STA不停地在两个或多个AP之间切换，STA就像乒乓球一样。这样会造成负载抖动，对网络资源造成极大的损耗。

　　2.2无线局域网负载均衡的技术难点

　　当前的IEEE802.11标准并没有对负载均衡方面做出描述和规定，网络负载的分布完全靠终端的业务自由和随意地切换决定。没有负载均衡的系统的缺点表现在以下几个方面：

　　(1)无线网络的效率和性能会降低

　　扩展服务集作为一个整体向终端提供服务。通常无线网络中的热点出现后，某AP的负载可能超过限制，大量的业务和用户竞争该AP的资源，造成该AP上的业务的QoS发生恶化，并可能长期处于这种状态。如果其邻接AP的负载水平却相对较低，没有负载均衡调整的话，整个网络将处于一种非稳定状态，无线网络的效率和性能都会因此而受到影响。

　　(2)增加网络拥塞的风险

　　没有负载均衡控制的网络，终端的切换是自由和盲目的，随着热点的出现，大量的终端会涌向热点AP，离开原有的AP。而终端向目标AP切换的结果是不能保证的，当热点AP的业务饱和之后，新的终端就不能接入，或者虽然接入，但是造成AP的拥塞，所有的业务中断。

　　(3)降低网络的容忍度

　　同样，当某一AP的负载饱和后，新的终端的接入会造成严重的后果，但此时，网络中其他非饱和AP还可以承接终端的接入，向更多的终端和业务提供服务。如果采取负载均衡调整，负载饱和AP的任务就可以被分担，整个扩展服务集中的AP的负载保持相对稳定和平衡，可以容忍网络的波动和变化。

　　(4)资源利用率差

　　没有负载均衡的网络，不能统筹调度和安排网络负载的分布，往往随着某一个或几个AP的饱和出现饱和，而其他非饱和的AP的资源无法得以利用。

　　总之，没有负载均衡的网络，业务的发生处于自由而不受控的状态，网络的稳定性很差，随着热点的出现，很容易出现终端拥塞，导致局部区域的网络瘫痪，或者终端业务的QoS指标降低。