在有線分布式系統(tǒng)中，負(fù)載均衡是指將網(wǎng)絡(luò)的外部服務(wù)請求均勻分配到多臺后端的服務(wù)器上，從而提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的方法。

　　由于任務(wù)到達(dá)的隨機性，以及各處理節(jié)點處理能力上的差異，當(dāng)分布式系統(tǒng)運行一段時間后，某些節(jié)點分配的任務(wù)還很多(稱之為超載)，而另一些節(jié)點卻是空閑的(稱之為輕載)。一方面，使超載節(jié)點上的任務(wù)盡可能快地完成是當(dāng)務(wù)之急；另一方面，某些節(jié)點輕載是一種浪費。如何避免這種忙與空閑并存情況的發(fā)生，從而有效地提高系統(tǒng)的資源利用率，減少任務(wù)的平均響應(yīng)時間。這是負(fù)載均衡需要解決的問題。

　　有線分布式系統(tǒng)中的負(fù)載均衡方法操作的對象是任務(wù)。收集負(fù)載信息，進行相關(guān)算法決策，對分配給各節(jié)點的任務(wù)進行重新調(diào)度如進程遷移或任務(wù)遷移，是負(fù)載均衡的基本途徑。負(fù)載均衡問題是對任務(wù)的優(yōu)化組合問題。

　　負(fù)載均衡技術(shù)應(yīng)用到無線系統(tǒng)下具有新的特點。無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡面臨比有線網(wǎng)絡(luò)更多的困難。隨著無線局域網(wǎng)中擴展服務(wù)集中的終端的移動和無線信道的時變，各個接入點(AP)上的負(fù)載出現(xiàn)差異。負(fù)載均衡的作用就是平衡各個AP的差異，以達(dá)到最大化的網(wǎng)絡(luò)資源利用。負(fù)載均衡是無線資源管理的重點，IEEE的802.11工作組的TGv任務(wù)組，專門負(fù)責(zé)解決無線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡問題。

　　1 有線分布式系統(tǒng)中的負(fù)載均衡

　　1.1有線分布式系統(tǒng)負(fù)載均衡的技術(shù)難點

　　負(fù)載均衡需要解決的核心問題有兩個：一是何時進行任務(wù)遷移，另一個是怎樣進行任務(wù)遷移。要實現(xiàn)負(fù)載均衡，難點在以下幾個方面：

　　對系統(tǒng)的負(fù)載情況進行準(zhǔn)確的評價。

　　負(fù)載均衡要求進行某些額外附加處理，如系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點負(fù)載信息的收集、存儲、決策、任務(wù)遷移等。這些額外處理帶來額外的網(wǎng)絡(luò)和主機開銷，是對系統(tǒng)性能的損害。

　　要避免負(fù)載抖動，即被遷移的任務(wù)在各節(jié)點之間被不斷遷移而得不到執(zhí)行。

　　解決系統(tǒng)各節(jié)點的硬件或軟件的配置差異問題。

　　當(dāng)前有線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡集中在Web服務(wù)器、郵件服務(wù)器、電子商務(wù)中的業(yè)務(wù)服務(wù)器等環(huán)境下的應(yīng)用問題。

　　1.2有線分布式系統(tǒng)中負(fù)載均衡算法的分類

　　負(fù)載均衡有許多種分類方法，但是從整體上可以按照與系統(tǒng)的負(fù)載狀態(tài)是否相關(guān)，分為狀態(tài)無關(guān)均衡和狀態(tài)相關(guān)均衡兩大類。前者又叫靜態(tài)均衡，后者又叫動態(tài)均衡。靜態(tài)負(fù)載均衡是機械式的，按固定的模式或規(guī)則來分配客戶請求，而不管服務(wù)器的運行情況。動態(tài)負(fù)載均衡則帶有智能化的特征，能夠根據(jù)各臺服務(wù)器運行時負(fù)載情況來恰當(dāng)?shù)胤峙湔埱蟆?/P>

　　狀態(tài)無關(guān)均衡，就是根據(jù)以往的經(jīng)驗或系統(tǒng)本身信息的收集，把外來的任務(wù)分配給各個節(jié)點，或?qū)δ承┕?jié)點上的任務(wù)進行重新分配。由于這樣的均衡決策是與系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)無關(guān)的，帶有一定的盲目性，因而，決策的準(zhǔn)確性很低，通用性差，有時甚至?xí)斐膳c預(yù)期完全相反的結(jié)果，加劇不均衡的程度，造成系統(tǒng)性能的惡化。

　　狀態(tài)相關(guān)均衡，其決策取決于系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，也就是說，系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載分布情況，對各個節(jié)點上的任務(wù)進行動態(tài)的調(diào)整，使已經(jīng)分配給超載節(jié)點上的任務(wù)，通過通信設(shè)備，遷移到輕載的節(jié)點上去，從而提高系統(tǒng)的資源利用率，減小任務(wù)的平均響應(yīng)時間。動態(tài)均衡法通常包含以下3個方面：

(1)各個節(jié)點間負(fù)載信息的收集，方法通常有3種：周期性收集策略、命令驅(qū)動策略、狀態(tài)變化驅(qū)動策略。

(2)根據(jù)所收集的負(fù)載信息進行決策：節(jié)點根據(jù)收集的負(fù)載信息，確定需要進行負(fù)載遷移的節(jié)點對。發(fā)生負(fù)載遷移的節(jié)點，根據(jù)實際需要，可以有一對或多對。

(3)實現(xiàn)任務(wù)在各節(jié)點之間的遷移：在負(fù)載均衡系統(tǒng)中的任務(wù)遷移可分搶先任務(wù)遷移和非搶先任務(wù)遷移兩種。

　　2 無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡

　　無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡與有線分布式系統(tǒng)中的負(fù)載均衡不同，表現(xiàn)在負(fù)載均衡控制的對象和控制方式上。由于無線終端的移動性和無線信道的時變性，無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡面臨的情況更加復(fù)雜。

　　2.1無線局域網(wǎng)的特點

　　無線局域網(wǎng)(WLAN)是指應(yīng)用無線通信技術(shù)將計算機設(shè)備互聯(lián)起來，構(gòu)成的可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)體系。《ANSI/IEEEStd802.11，1999Edition》[1]是IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組制訂的物理層和媒體訪問控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，便于無線局域網(wǎng)運營商及無線設(shè)備制造商建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(diào)制方式，媒體訪問控制層可視為由一系列可完成諸如信息交換、功率控制、關(guān)聯(lián)管理、同步管理和過程管理的服務(wù)組成。

　　在無線局域網(wǎng)中有兩種角色：AP和終端(STA)。AP作為固定基礎(chǔ)設(shè)備，通過有線分布式系統(tǒng)互連。STA作為移動終端，接受AP提供的接入服務(wù)。

　　WLAN共有兩種工作組織形式，獨立基本服務(wù)集(IBSS)和基本服務(wù)集(BSS)[2]。IBSS表示的就是Adhoc方式的終端獨立組織成一個網(wǎng)絡(luò)單元，在這種方式下沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，所有的終端直接與其他終端互連，網(wǎng)絡(luò)組織非常獨立。BSS表示的就是基礎(chǔ)模式，至少一個AP作為網(wǎng)絡(luò)的管理設(shè)備，管理所有的STA，向STA提供接入和傳輸服務(wù)。為了擴展無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍，增加終端的移動性，多個BSS可以聯(lián)合組成擴展服務(wù)集(ESS)。擴展服務(wù)集通過擴展服務(wù)集識別號(ESSID)來區(qū)分，AP通過基本服務(wù)集識別號(BSSID)來區(qū)分。多個AP工作在不同的無線信道，通過有線分布式系統(tǒng)互連。終端可以在ESS所覆蓋的范圍內(nèi)自由移動，并隨著移動從ESS內(nèi)的一個AP切換到另一個AP。

　　無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　終端通過掃描信道，獲取所處WLAN環(huán)境中擴展服務(wù)集和基本服務(wù)集信息，并選擇加入一個合適的基本服務(wù)集。WLAN中負(fù)載均衡就是由多個AP為多個移動終端提供接入服務(wù)的系統(tǒng)，每一個AP通過利用網(wǎng)絡(luò)信息進行站點管理，目的是充分利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞。

　　位于中心點的AP，經(jīng)過一段時間的運行，連接的終端的個數(shù)要多于四周AP的終端個數(shù)，承擔(dān)的業(yè)務(wù)也已經(jīng)飽和，此時連接到中心點AP的終端的業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)已經(jīng)不能保證。而外圍的AP業(yè)務(wù)還不飽和，網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)負(fù)載差異。負(fù)載均衡就是要解決這種差異，將中心點AP的某些業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到外圍的AP上，以提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)容量和中心點AP的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

　　STA在進入網(wǎng)絡(luò)的時候必須選擇一個AP作為連接對象，這就是終端接入過程，接入過程要經(jīng)過掃描、認(rèn)證、連接等步驟。一般而言，在ESS中，終端在掃描過程中會掃描到多個AP的信息，終端選擇AP的條件是掃描到的AP的信號強度。由于無線局域網(wǎng)中STA的移動特性和無線信道的時變特性，STA在某些情況下會發(fā)生從一個BSS切換到另一個BSS的情況。這種情況就是無線局域網(wǎng)中的切換。終端切換帶來的問題是切換時延，甚至上層業(yè)務(wù)的中斷。切換還會帶來的問題是“乒乓效應(yīng)”。即STA不停地在兩個或多個AP之間切換，STA就像乒乓球一樣。這樣會造成負(fù)載抖動，對網(wǎng)絡(luò)資源造成極大的損耗。

　　2.2無線局域網(wǎng)負(fù)載均衡的技術(shù)難點

　　當(dāng)前的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)并沒有對負(fù)載均衡方面做出描述和規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的分布完全靠終端的業(yè)務(wù)自由和隨意地切換決定。沒有負(fù)載均衡的系統(tǒng)的缺點表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)無線網(wǎng)絡(luò)的效率和性能會降低

　　擴展服務(wù)集作為一個整體向終端提供服務(wù)。通常無線網(wǎng)絡(luò)中的熱點出現(xiàn)后，某AP的負(fù)載可能超過限制，大量的業(yè)務(wù)和用戶競爭該AP的資源，造成該AP上的業(yè)務(wù)的QoS發(fā)生惡化，并可能長期處于這種狀態(tài)。如果其鄰接AP的負(fù)載水平卻相對較低，沒有負(fù)載均衡調(diào)整的話，整個網(wǎng)絡(luò)將處于一種非穩(wěn)定狀態(tài)，無線網(wǎng)絡(luò)的效率和性能都會因此而受到影響。

(2)增加網(wǎng)絡(luò)擁塞的風(fēng)險

　　沒有負(fù)載均衡控制的網(wǎng)絡(luò)，終端的切換是自由和盲目的，隨著熱點的出現(xiàn)，大量的終端會涌向熱點AP，離開原有的AP。而終端向目標(biāo)AP切換的結(jié)果是不能保證的，當(dāng)熱點AP的業(yè)務(wù)飽和之后，新的終端就不能接入，或者雖然接入，但是造成AP的擁塞，所有的業(yè)務(wù)中斷。

(3)降低網(wǎng)絡(luò)的容忍度

　　同樣，當(dāng)某一AP的負(fù)載飽和后，新的終端的接入會造成嚴(yán)重的后果，但此時，網(wǎng)絡(luò)中其他非飽和AP還可以承接終端的接入，向更多的終端和業(yè)務(wù)提供服務(wù)。如果采取負(fù)載均衡調(diào)整，負(fù)載飽和AP的任務(wù)就可以被分擔(dān)，整個擴展服務(wù)集中的AP的負(fù)載保持相對穩(wěn)定和平衡，可以容忍網(wǎng)絡(luò)的波動和變化。

(4)資源利用率差

　　沒有負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)，不能統(tǒng)籌調(diào)度和安排網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的分布，往往隨著某一個或幾個AP的飽和出現(xiàn)飽和，而其他非飽和的AP的資源無法得以利用。

　　總之，沒有負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)的發(fā)生處于自由而不受控的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性很差，隨著熱點的出現(xiàn)，很容易出現(xiàn)終端擁塞，導(dǎo)致局部區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)癱瘓，或者終端業(yè)務(wù)的QoS指標(biāo)降低。

　　在無線局域網(wǎng)中，負(fù)載均衡調(diào)整的對象與有線分布式系統(tǒng)中不同。在有線系統(tǒng)中，負(fù)載均衡調(diào)整對象是一個一個的排隊任務(wù)，而在無線局域網(wǎng)中，任務(wù)的承擔(dān)者是移動的STA，雖然一個STA上有多個任務(wù)，但是作為單獨個體的STA卻無法根據(jù)任務(wù)進行更加細(xì)致的劃分。所以，在無線局域網(wǎng)中，負(fù)載均衡的控制對象就是STA，實質(zhì)上就是一個STA上所有的任務(wù)的總和，即便是進行任務(wù)遷移，也需要把整個STA上的所有任務(wù)都進行遷移。所以無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡調(diào)整的最小單位就是STA，而遷移的方式也只有切換和接入控制兩個方面。

　　基于載波偵聽多點接入/沖突避免(CSMA/CA)機制的無線局域網(wǎng)是一個突發(fā)系統(tǒng)，除了有線分布式系統(tǒng)下的負(fù)載均衡的技術(shù)難點外，無線信道的時變特性和干擾，終端移動性等會引入更多新的技術(shù)難度：

(1)負(fù)載信息的收集困難

　　在擴展服務(wù)集中，多個AP工作在不同的信道上，雖然可以通過AP之間的分配系統(tǒng)(DS)進行傳輸，但屬于設(shè)備間的私有協(xié)議。IEEE802.11k致力于解決無線網(wǎng)絡(luò)測量問題，對于負(fù)載信息而言，最優(yōu)的測量者還是AP。但是負(fù)載信息的交互卻沒有好的方法。另外一個關(guān)于負(fù)載信息的困難是對負(fù)載信息的量化困難。對于分組交換的無線網(wǎng)絡(luò)而言，除了業(yè)務(wù)量之外，業(yè)務(wù)的QoS要求也是很重要的一個方面。終端數(shù)量將影響網(wǎng)絡(luò)管理的開銷，也是負(fù)載信息中的重要部分，還有一些其他因素如發(fā)射功率、信道選擇等，都需要在評價AP的負(fù)載水平時加以考慮。

(2)決策過程的困難

　　由于終端是可以移動的，而終端上的任務(wù)是隨機突發(fā)的，所以在一個時刻收集到的負(fù)載信息，對未來的均衡調(diào)整策略的真實有效性是需要評估的。在決策的過程中要充分考慮到這些因素。另外，負(fù)載均衡的調(diào)整目標(biāo)的選擇是很困難的。在無線網(wǎng)絡(luò)決策確定了負(fù)載均衡的目標(biāo)之后，參與者要通過切換將負(fù)載轉(zhuǎn)移。終端進行一次切換的時間是100ms以上，即便是快速切換也需要60ms左右的時延。而且一次調(diào)整的對象也不僅僅是一個，所以，在這段時間之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)狀況有可能已經(jīng)發(fā)生變化。負(fù)載均衡的決策算法還涉及到降低參與者以減少管理開銷，避免造成網(wǎng)絡(luò)中大的波動等問題。

(3)任務(wù)遷移的困難

　　任務(wù)遷移是通過終端的切換實現(xiàn)的，而終端切換首先是引入時延，對終端的相關(guān)業(yè)務(wù)造成影響。其次會引入網(wǎng)絡(luò)管理的開銷，增加的開銷本身就會對AP造成管理負(fù)擔(dān)，對整個網(wǎng)絡(luò)的性能也是一種影響。另外，在無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡必須考慮STA切換失敗的風(fēng)險，因為雖然AP可以做出任務(wù)遷移或切換的決策，但是終端不一定能夠連接到負(fù)載輕的BSS上，造成的結(jié)果就是終端離開后，不得不重新尋找新的接入點，上層業(yè)務(wù)同時中斷。負(fù)載均衡的收斂與否也和終端切換的結(jié)果相關(guān)。

　　負(fù)載均衡已經(jīng)被作為IEEE802.11v中的主要工組內(nèi)容，納入了標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。快速切換是IEEE802.11r標(biāo)準(zhǔn)的工作內(nèi)容。快速切換和負(fù)載均衡內(nèi)容是緊密聯(lián)系的。

2.3無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡的分類

　　可以從兩個方面對無線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡技術(shù)進行分類。按照負(fù)載均衡的發(fā)起者分，負(fù)載均衡可以分為STA主控的負(fù)載均衡和AP主控的負(fù)載均衡。按照負(fù)載均衡的解決方式可分為接入式負(fù)載均衡和切換式負(fù)載均衡。無線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡的分類如圖2所示。

　　2.3.1STA主控負(fù)載均衡

　　STA主控的負(fù)載均衡實際上是一種自發(fā)的負(fù)載均衡策略，是無線局域網(wǎng)中STA的特性之一。切換完成的STA實際上也實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的傳遞。

　　僅僅靠信號質(zhì)量作為STA切換的條件是片面的，目前有大量的研究集中在如何改進切換的時機，以更準(zhǔn)確地實現(xiàn)終端切換帶來的負(fù)載變化。如UT斯達(dá)康通信有限公司在2004年4月27日申請的專利《無線接入點負(fù)載均衡方法》(專利號：CN200410017978)中，對終端切換的條件加以擴充，在終端接入無線接入點之前，比較ESS內(nèi)AP的當(dāng)前接入用戶數(shù)或接入數(shù)據(jù)流量，無線終端接入到接入用戶數(shù)或接入流量最少的無線接入點，從而實現(xiàn)局域網(wǎng)無線接入點的負(fù)載均衡。終端接入或切換除了AP的信號強度，還要考慮AP的當(dāng)前用戶數(shù)和流量，增加了切換目標(biāo)AP選擇的準(zhǔn)確性。這樣的方法的缺點是切換或接入的過程中，終端必須查詢AP的狀態(tài)，從而增加了切換的工作步驟，使切換的時間延長，違背快速切換原則。有研究改進了此方法，由AP定期廣播其流量和用戶數(shù)量，這樣做雖然可以在終端背景掃描時就一并得到信號質(zhì)量和負(fù)載水平，但是會增加網(wǎng)絡(luò)開銷。

　　STA主控的優(yōu)點是：STA最清楚自己的業(yè)務(wù)需求和所處的環(huán)境，STA掃描得到的環(huán)境中可用的BSS情況對STA而言最準(zhǔn)確。而且，切換或接入的主體是STA，業(yè)務(wù)也是在STA上開展，切換造成的損失由STA承擔(dān)。缺點是：STA僅僅知道終端側(cè)的情況和STA自身的情況，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境而言，STA并不能準(zhǔn)確掌握，沒有發(fā)言權(quán)。STA切換隨意性大，會對整個ESS造成混亂，使網(wǎng)絡(luò)全局的負(fù)載均衡效果不佳。

　　2.3.2AP主控負(fù)載均衡

　　AP主控負(fù)載均衡的出發(fā)點是，AP處于網(wǎng)絡(luò)側(cè)，AP之間通過有線的連接，可以在不影響STA業(yè)務(wù)的情況下，相互傳遞與負(fù)載均衡相關(guān)的信息。根據(jù)這些信息，ESS就可以判斷出AP中負(fù)載最重的AP和負(fù)載最輕的AP。擁有這些信息的ESS就可以做出一些決策，比如，讓負(fù)載重的AP下的終端切換到負(fù)載輕的AP下，或者對新加入網(wǎng)絡(luò)的終端進行限制，不允許負(fù)載重的AP接入而只允許負(fù)載輕的AP接入等，實現(xiàn)ESS內(nèi)的負(fù)載均衡。

　　目前的研究重點集中在AP主控的負(fù)載均衡方法上。如聯(lián)想(北京)有限公司在2003年9月24日申請的專利《一種無線接入點的負(fù)載均衡方法》(專利號：CN200303134660)中采用以下方法實現(xiàn)負(fù)載均衡：通過無線接入點之間的相互通信，每個無線接入點可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載分配情況決定是否允許新終端接入，如果負(fù)載高，則拒絕終端的接入，從而實現(xiàn)負(fù)載均衡。IBM在2002年6月26日申請的專利《AccessPointInitiatedForced Roaming Based Upon Bandwidth》(專利號：US20040001467)中提到一種控制終端移動和漫游的負(fù)載均衡方法：無線接入點監(jiān)控其管轄的所有終端的帶寬使用情況，如果發(fā)現(xiàn)負(fù)載異常，就選擇一個終端，強迫其漫游到其他的無線接入點上，由此實現(xiàn)負(fù)載均衡。

　　中興通訊股份有限公司也在這方面有深入的研究，并有大量的成果。如王占利在2004年3月10日申請的《一種無線局域網(wǎng)接入點設(shè)備間負(fù)載均衡的實現(xiàn)方法》(專利號：CN200410008410)中采用以下方法實現(xiàn)負(fù)載均衡：多個接入點之間通過交互消息的方式選舉出主控接入點，主控接入點允許移動無線終端接入，其余接入點設(shè)為備選接入點，備選接入點拒絕移動無線終端接入。這個方法可以克服負(fù)載均衡的實現(xiàn)依賴于接入點AP外部服務(wù)控制器的控制或只能針對特定STA用戶群應(yīng)用的缺陷，解決了接入點AP間充分利用有效資源實現(xiàn)動態(tài)負(fù)載均衡的問題。

　　AP主控的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)側(cè)的整體情況可以通過AP之間的分布式系統(tǒng)，準(zhǔn)確、及時地進行統(tǒng)計，在整體協(xié)調(diào)和調(diào)度方面對網(wǎng)絡(luò)側(cè)有利，也比較容易實現(xiàn)整體策略的實施。另外就是整個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡調(diào)整速度會很快。缺點是網(wǎng)絡(luò)側(cè)并不知道STA所處的位置和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、STA所能夠掃描到的AP的情況，所以有切換決策錯誤的風(fēng)險。

　　2.3.3接入式負(fù)載均衡

　　接入式負(fù)載均衡就是控制STA的接入實現(xiàn)負(fù)載均衡。當(dāng)AP的負(fù)載情況超過閾值后，該AP就會拒絕新的終端的接入，加入網(wǎng)絡(luò)的終端只好尋找負(fù)載較輕的AP進行連接。從而在一定的程度上實現(xiàn)負(fù)載的均衡。

　　由于接入式負(fù)載均衡只控制新終端的接入過程或切換后的重連接過程，屬于被動的負(fù)載均衡，負(fù)載均衡的調(diào)整收斂速度會比較慢。極端情況下，沒有新的終端進入網(wǎng)絡(luò)，或者所有的STA都維持當(dāng)前連接，網(wǎng)絡(luò)會一直處于非平衡狀態(tài)。

　　2.3.4切換式負(fù)載均衡

　　切換式負(fù)載均衡就是控制STA的切換以實現(xiàn)負(fù)載均衡。當(dāng)ESS中某AP的負(fù)載過重的時候，ESS或終端控制該AP下的STA切換到其他AP上，以分散負(fù)擔(dān)。當(dāng)ESS中某AP的負(fù)載過輕的時候，ESS或終端就控制其他AP下的STA切換到該AP上，以實現(xiàn)整個ESS的全局平衡。

　　切換式負(fù)載均衡的特點是反應(yīng)迅速，一旦出現(xiàn)負(fù)載差異，可以通過切換行為迅速調(diào)整。缺點是切換會對終端造成損失，有切換失敗和上層業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險。同時，切換式負(fù)載均衡必須依賴于快速切換才能實現(xiàn)。如果快速切換方法效果差，則負(fù)載均衡造成的損失會增大。

　　將AP主控方法和切換式負(fù)載均衡方法相結(jié)合是當(dāng)前研究的熱點，不僅可以準(zhǔn)確地收集信息做出決策，而且可以迅速反應(yīng)，主動地調(diào)整擴展服務(wù)集中的負(fù)載分布。

　　雖然負(fù)載均衡的本意是為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的運行，平均分配整個網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載，達(dá)到盡可能高的網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。但是，作為一種網(wǎng)絡(luò)管理行為，負(fù)載均衡為網(wǎng)絡(luò)引入了負(fù)載信息交互的網(wǎng)絡(luò)開銷和負(fù)載均衡調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)管理開銷，并且與之相關(guān)的，終端切換也會增加網(wǎng)絡(luò)的開銷。隨著ESS中AP數(shù)量的增加或STA數(shù)量的增加，維護負(fù)載均衡所需的網(wǎng)絡(luò)開銷也會增大，對網(wǎng)絡(luò)性能造成干擾和損失。

　　負(fù)載均衡也有負(fù)載調(diào)整失敗的風(fēng)險。切換有失敗的可能，會造成孤立節(jié)點的存在。切換失敗的終端不得不重新尋找AP進行接入，上層業(yè)務(wù)必然會中斷。另外，切換是對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的干擾，過于頻繁的切換會造成網(wǎng)絡(luò)性能的抖動，并且可能出現(xiàn)“乒乓效應(yīng)”，使網(wǎng)絡(luò)長時間處于動蕩狀態(tài)，不能穩(wěn)定。

　　3TD-SCDMA系統(tǒng)中的負(fù)載均衡技術(shù)

　　時分同步碼分多址(TD-SCDMA)是一個時分同步系統(tǒng)，在通用移動通信系統(tǒng)陸地?zé)o線接入網(wǎng)(UTRAN)的無線資源控制(RRC)中，很重要的一部分內(nèi)容就是負(fù)載均衡。在時分系統(tǒng)中，時間和碼道資源是非常有限的，而且在時分系統(tǒng)中，大量的業(yè)務(wù)是電路交換業(yè)務(wù)，對QoS的要求都很高，所以，負(fù)載均衡在時分系統(tǒng)中非常重要。

　　時分系統(tǒng)中的負(fù)載均衡有多重粒度。除了可以控制用戶終端(UE)的切換之外，甚至可以在每個時隙的基礎(chǔ)上控制負(fù)載的分配。與無線局域網(wǎng)不同的是，時分中的某些負(fù)載均衡方法是以犧牲UE的業(yè)務(wù)為代價的，比如暫時中斷分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，甚至強迫用戶掉話，中斷電路交換業(yè)務(wù)，強制UE釋放系統(tǒng)資源。

　　一般而言，在時分系統(tǒng)中，可行的負(fù)載控制措施有：

　　強制使某些用戶掉話。

　　在同一節(jié)點B(NodeB)的不同時隙間進行負(fù)載均衡。

　　下行快速負(fù)載功率控制：拒絕UE來的下行快速功率增加命令。

　　上行快速負(fù)載功率控制：減少上行快速功率控制使用的上行目標(biāo)。

　　減少分組數(shù)據(jù)流量的吞吐量。

　　如果支持多載波，則切換到另外一個TD-SCDMA載波上。

　　切換到GSM或其他移動通信系統(tǒng)。

　　減少實施移動臺的比特傳輸率，例如自適應(yīng)碼率(AMR)語音等。

　　降低基站發(fā)射功率，減小本基站覆蓋，迫使本基站內(nèi)的一些UE切換到其他小區(qū)。

　　其中，前4個措施可以在同一個基站內(nèi)部執(zhí)行，特點是快速，甚至可以在一個時隙內(nèi)生效。為了保證那些不能忍受重發(fā)導(dǎo)致時延業(yè)務(wù)的QoS，可以提高對延時并不敏感的鏈路連接的誤幀率要求，這樣做盡管會增加分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的延時，但是卻能維護諸如語音和可視電話等傳統(tǒng)電路交換業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

　　可以看出，在時分雙工的TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的粒度差異，導(dǎo)致負(fù)載均衡的方法也有很大的區(qū)別。但總體上，通常要經(jīng)過負(fù)載信息收集、負(fù)載評估、任務(wù)躍遷3個部分。不同的是加上了碼分多址(CDMA)和時分雙工(TDD)的特點而已。

　　4結(jié)束語

　　無線局域網(wǎng)中的負(fù)載均衡技術(shù)研究才剛剛開始。由于無線局域網(wǎng)的使用環(huán)境，負(fù)載均衡面臨著比有線分布式系統(tǒng)中更加復(fù)雜的問題。好的負(fù)載均衡方法可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)的效率，提高資源的利用率，降低系統(tǒng)擁塞的可能性，提高系統(tǒng)抵抗負(fù)擔(dān)變化的能力，提高系統(tǒng)的容忍度。無線局域網(wǎng)的負(fù)載均衡應(yīng)該遵循以下原則：

　　準(zhǔn)確地評估每個AP的負(fù)載狀況，并盡快地進行負(fù)載信息的交互；負(fù)載信息的交互應(yīng)該不影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。

　　高效的均衡算法，準(zhǔn)確地選擇執(zhí)行負(fù)載均衡調(diào)整操作的執(zhí)行者，并結(jié)合切換和接入兩種手段；如何加快負(fù)載均衡調(diào)整的收斂速度也是均衡算法應(yīng)該關(guān)注的重點。

　　結(jié)合快速切換的切換管理和控制，要避免多個終端在同一個AP處的切換競爭和擁塞。

　　降低負(fù)載均衡的副作用，應(yīng)該降低網(wǎng)絡(luò)開銷，具備避免頻繁切換、切換失敗控制等機制。