无线局域网负载均衡难点分析

在有线网络中负载均衡技术已经应用的比较成熟了，那么新兴的无线网络还是存在着这方面的缺点。下面我们就来讨论下无线局域网负载均衡的问题。无线网络不能通过负载均衡来控制网络，优化网络，那么造成的性能降低也是必然的事情。但是其中的难点也是我们现在一直思考的问题。

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。无线局域网负载均衡的缺失，造成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。

无线局域网负载均衡调整的对象与有线分布式系统中不同。在有线系统中，负载均衡调整对象是一个一个的排队任务，而在无线局域网中，任务的承担者是移动的STA，虽然一个STA上有多个任务，但是作为单独个体的STA却无法根据任务进行更加细致的划分。所以，在无线局域网中，负载均衡的控制对象就是STA，实质上就是一个STA上所有的任务的总和，即便是进行任务迁移，也需要把整个STA上的所有任务都进行迁移。所以无线局域网负载均衡调整的最小单位就是STA，而迁移的方式也只有切换和接入控制两个方面。

基于载波侦听多点接入/冲突避免(CSMA/CA)机制的无线局域网是一个突发系统，除了有线分布式系统下的负载均衡的技术难点外，无线信道的时变特性和干扰，终端移动性等会引入更多新的技术难度：

无线局域网负载均衡的技术难点(1)

负载信息的收集困难

在扩展服务集中，多个AP工作在不同的信道上，虽然可以通过AP之间的分配系统(DS)进行传输，但属于设备间的私有协议。IEEE802.11k致力于解决无线网络测量问题，对于负载信息而言，最优的测量者还是AP。但是负载信息的交互却没有好的方法。另外一个关于负载信息的困难是对负载信息的量化困难。对于分组交换的无线网络而言，除了业务量之外，业务的QoS要求也是很重要的一个方面。终端数量将影响网络管理的开销，也是负载信息中的重要部分，还有一些其他因素如发射功率、信道选择等，都需要在评价AP的负载水平时加以考虑。

无线局域网负载均衡的技术难点(2)

决策过程的困难

由于终端是可以移动的，而终端上的任务是随机突发的，所以在一个时刻收集到的负载信息，对未来的均衡调整策略的真实有效性是需要评估的。在决策的过程中要充分考虑到这些因素。另外，负载均衡的调整目标的选择是很困难的。在无线网络决策确定了负载均衡的目标之后，参与者要通过切换将负载转移。终端进行一次切换的时间是100ms以上，即便是快速切换也需要60ms左右的时延。而且一次调整的对象也不仅仅是一个，所以，在这段时间之内，网络状况有可能已经发生变化。负载均衡的决策算法还涉及到降低参与者以减少管理开销，避免造成网络中大的波动等问题。

无线局域网负载均衡的技术难点(3)

任务迁移的困难

任务迁移是通过终端的切换实现的，而终端切换首先是引入时延，对终端的相关业务造成影响。其次会引入网络管理的开销，增加的开销本身就会对AP造成管理负担，对整个网络的性能也是一种影响。另外，在无线局域网中的负载均衡必须考虑STA切换失败的风险，因为虽然AP可以做出任务迁移或切换的决策，但是终端不一定能够连接到负载轻的BSS上，造成的结果就是终端离开后，不得不重新寻找新的接入点，上层业务同时中断。负载均衡的收敛与否也和终端切换的结果相关。

负载均衡已经被作为IEEE802.11v中的主要工组内容，纳入了标准的制订工作。快速切换是IEEE802.11r标准的工作内容。快速切换和负载均衡内容是紧密联系的。