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摘要：与有线网络相比，WLAN摆脱了线缆的束缚，用户使用起来会感觉更自由、更方便。因此，随着笔记本等便携终端的普及，WLAN日益成为常见的网络接入方式。但在用户较多的高密场所，在使用高峰时间段，常常会出现速率慢、易掉线的现象。
关键词：无线局域网；信道；负载均衡
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）09-1890-02
伴随着当今信息技术的高速发展，计算机网络遍及社会各个行业各个领域。有线网络以其稳定而高效的传输效率充分的占领着各个角落。无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是无线网络的一个重要分支，它使局域网技术应用于无线信道成为可能。无线局域网的应用广泛性和灵活性，使它能够灵活的在各个楼宇中得以应用，同时也可以作为各个建筑物之间的连接，因此，无线局域网的解决方案迅速发展成为当今用户户宽带网络连接的一种可选方案。可以预料，在不远的将来，无线局域网将首先在医疗、教育和企业办公等领域得到普及，并向其他领域拓展。虽然无线接入技术在逐步走向成熟，但始终没有较大规模的占有一定的网络市场，其原因之一就是因为无线信号连接的不稳定性。
无线WLAN的信号发送受多种因素影响，其中环境因素就是重要因素之一。环境的因素的干扰会导致WLAN信号在各个方向上产生非常复杂的信号强度衰减，因此，校园WLAN网络在进行具体的施工前，必须要进行十分详细的规划，对附近环境进行仔细勘测分析，充分考虑可能产生的干扰因素。校园WLAN施工结束以后，在试运行阶段，无线WLAN的外围环境也是在不断变化的，应根据周围环境发生的临时的改变，比如电器设备的增加，建筑结构的改变，这时应相应的调整WLAN的发射参数来消除或减弱环境因素对无线信号的影响。因此无线信道、无线发射功率大小等射频资源必须能够动态地调整以适应周围环境的变化。这样的调整过程是复杂的，需要丰富的技术经验和定期的人工检测，无疑造成非常高的管理成本。
无线资源管理（WLAN RRM，WLAN Radio Resource Management）是一种可升级的射频管理解决方案，通过“采集（AP实时收集射频环境信息）-> 分析（AC对AP收集的数据进行分析评估）-> 决策（根据分析结果，AC统筹分配信道和发送功率）-> 执行（AP执行AC设置的配置，进行射频资源调优）”的方法，提供一套系统化的实时智能射频管理方案，使无线网络能够快速适应无线环境变化，保持最优的射频资源状态。
1）信道因素：对于无线局域网，信道是非常稀缺的资源，每个AP只能够工作在非常有限的非重叠信道上，比如对于2.4G网络，只有3个非重叠信道，智能的为AP分配信道是无线应用的关键。同时，无线局域网工作的频段存在大量可能的干扰源，如雷达、微波炉等，它们将干扰AP的正常工作。通过信道调整功能，可以保证每个AP能够分配到最优的信道，尽可能地减少和避免相邻信道干扰，而且通过实时信道检测，使AP实时避开雷达，微波炉等干扰源。动态信道调整能够实现通信的持续进行，为网络的可靠传输提供保证。
2）功率因素：传统的射频功率控制方法只是静态地将发射功率设置为最大值，单纯地追求信号覆盖范围，但是功率过大可能导致对其他无线设备造成不必要的干扰。因此，需要选择一个能平衡覆盖范围和系统容量的最佳功率。
功率调整就是在整个无线网络的运行过程根据实时的无线环境情况，动态地分配合理的功率。当第一次开始运行的时候，它使用最大传输功率。当从其他邻居AP（邻居指的是AP 能探测到的且必须是由同一AC 管理）处得到报告时，功率是否增加或减少取决于探测的结论：
在增加邻居时，功率会减小。覆盖同一面积区域，当增加AP 4后，达到缺省的最大邻居数3，运行功率调整功能，可以看到调整后功率小于使用三个AP时需要的功率。
3）客户端STA的信号强度：用户如果想获得一个良好的上网体验，信号强度是一个基本的先决条件。如果客户端接收到的信号强度太差，会导致客户端只能使用低速率报文通讯，同时丢包、重传也会增加，空口报文的占用率过高，相应的整体性能会被大大降低。当然，信号强度只是一个基本条件，在附近环境干扰比较大的情况下，既使提高了信号强度，同样不会获得较高的空口性能。
4）用户应用（影响报文大小比例等）与工作速率：报文大小和工作速率对空口性能影响非常大。比如，对于11g，如果发送报文都是1500字节的大包，且都用54M发送，则理想情况下，空口性能可达29Mbps左右。同样速率，如果发送报文都是100字节以下的报文，则空口性能将会降到3～4M。同样报文大小（即1500字节），如果发送速率是1M，则空口性能将会下降到1M左右。因此，用户应用所导致的报文大小分布比例不同，在具体环境下所使用的工作速率不同，空口的性能差异很大。目前，一般上网应用涉及的小报文比例为40%～70%，对11g来说，理想54M速率情况下，综合空口性能大约在7～14M左右。
5）负载均衡因素：无线接入点被连接的STA终端数量不均衡。客户端STA通过发送请求帧来扫描信道，通过扫描来发现所在的无线局域网环境中存在的扩展服务集ESSID和基本服务集BSSID信息，扫描到以后选择一个合适的BSSID加入。而所讲的WLAN中的负载均衡就是由多个无线接入点向多个无线终端提供接入实现的无线系统，每一个无线接入管理设备通过无线接入点利用收集到的网络相关信息进行接入管理，最终实现最大限度的分配和使用网络资源，防止网络阻塞现象的发生。
举例说明：一个无线局域网中，在中心部位有一个无线接入节点APc1，经过一段时间的运行连接，大量客户端都连接到了APc1，同时，位于四周的无线接入节点APr1…APrn只有少量的客户端连接，甚至出现空闲装态，而此时的APc1的终端连接数已经达到了饱和状态，出现了终端业务服务质量（Qos）严重下降的现象，比如网速明显下降延时增大或丢包。WLAN负载均衡就是为解决这种负载差异提高终端业务服务质量而提出的，它可以将发出连接APc1接入节点请求的STA转移到周围或附近的AP接入节点上，从而减小中心接入节点的终端连接数，实现均匀的分配网络资源提高中心接入节点APc1的业务服务质量。 接入端STA不停切换造成负载抖动。无线STA在连接无线局域网时需要选择一个无线接入点来进行接入，终端接入要完成扫描、链路认证、无线连接等一系列步骤。通常来说，无线接入STA在接入前的扫描过程中一般会发现多个无线接入点的信息，无线STA默认选择无线AP的判定条件是无线接入点所发出的信号强度。因为无线局域网中STA的不定性和接入终端发射信道不断变化性质，无线STA会出现从无线局域网的一个BSS切换到另外一个BSS的现象，随之带来的问题就是STA重新连接所产生的时延，以至于网络应用程序的断开。同时这种切换还会导致STA在两个AP间不停的切换，造成负载抖动，极大的占用网络资源，也就形成了乒乓效应。
所以，在无线局域网中，如果无线STA可以随意连接任何一个接入点而不受任何控制，那么最终就会导致网络资源被耗尽，产生网络节点阻塞，无线接入节点服务质量下降以致网络瘫痪。
在一般的局域网中，网络负载均衡是合理的对每一个网络任务进行排队调整，但在无线局域网中，每一个网络任务是无法再进行划分的无线STA，因为有线局域网与无线局域网不同，在无线局域网中，即使一个STA出现多个网络任务，但负载均衡调整的对象也只有切换终端和接入控制两个方面，因此，无线局域网中所能实现的负载均衡调整也只有STA，也就是说负载均衡所能操作的最小因子就是STA，也就等同于将一个无线STA终端上发出的所有网络任务进行调整切换。
WLAN负载均衡可以准确地在WLAN网络中平衡用户的负载，为了实现每个无线用户的性能和带宽以及WLAN的负载均衡，在进行WLAN设计时应采用高密度的无线部署，从而使无线用户获得良好的无线上网体验。
在无线STA进行AP连接过程中，无线控制器来完成实现负载均衡。无线AP每间隔一段时间，向无线控制器发送与其相连接的无线STA的信息，无线控制器把这些邻居信息收集起来，用于完成负载均衡的分析。无线控制器检查无线STA所要连接的无线AP已连接的客户端STA是否已达到或超过连接数上限。如果不是的话，那么无线控制器将接受当前的连接请求；否则，将根据无线负载均衡的策略，决定当前连接请求是被接受还是被拒绝。比如说，在一个无线局域网中，AP1已经连接了一定数量的STA，现在另一个STAn想要连接到AP1，但是无线控制器AC通过AP1返回的信息判定AP1的负载没有均衡，因此，AP1拒绝了STAn发出的连接请求，这是，STAn将会连接到AP2上。
在无线局域网中，无线STA所能得到的无线服务质量和网络通信质量取决于它所连接的AP当前连接数和当前已占用的网络资源总量，因此，怎样争取的检测AP的负载也就成了负载均衡的首要任务，而检测AP的负载就要相应的检测AP所在信道上的负载、信号强弱、通信时延等等，这些与负载相关的信息都需要进行全面检测，从而进行负载均衡的正确评价。因此，正确的检测AP的负载情况是实现负载均衡的重要前提。而在检测负载信息的同时也要时刻注意因为检测信息而对AP或者STA带来的额外负担和开销。
因为在无线局域网中，终端STA的接入是随机的，而接入终端的通信数据量也是不断变化的，在检测后负载情况后也同样会出现AP信道的突然改变，因此，之前对AP负载情况的检测信息并不真正代表着实时的网络负载情况，所以，在检测负载信息前要充分考虑以上因素给负载平衡所带来的影响。另外，在进行STA负载均衡切换中，完成从一个AP到另外一个AP的切换需要一段时间，即使这段时间可能还不到短短的1秒，但在这仅仅的1秒时间里，实际网络的负载情况极有可能发生了巨大变化，已经完全不同于之前的负载情况，这时的负载切换就会造成更为严重的负载情况发生，比如对无线服务质量产生影响，STA端网络服务断开，此时负载检测重新进行评价，继续切换STA，造成网络服务被大量的消耗在STA切换上。因此，正确的决策是增加切换准确性的关键之处。
无线局域网负载均衡分为接入式负载均衡和切换式负载均衡。在接入式负载均衡中按照负载均衡的实施者又可分为STA判定负载均衡和接入端判定负载均衡。
无线STA判定负载是一种由客户端自行判别负载情况的一种均衡方式。它由STA通过判定自身的网络业务量，通过对比无线网络环境中适合自己的无线接入节点来选择接入或者切换。但这种判定负载模式存在着严重的孤立性，它仅仅是由STA根据自身需求自主决定的，并没有对整体的网络情况进行分析，因为STA接入的随意性，会严重影响网络的整体稳定性。
AP判定负载是在一个无线局域网内，无线AP通过彼此负载信息的传递来判定所有的接入点的负载量，从而将负载量相对较大的与较小的无线AP进行均衡，或者对负载量较大的AP进行接入限制。因为这种均衡完全由无线AP进行判定，而AP无法辨别STA所在位置，所以有可能会出现切换失败的问题。
切换式负载均衡的原理就是检测出无线局域网中负载过大的无线AP，通过将该AP上的无线客户端切换到负载较轻的AP上来实现负载均衡。这种负载均衡方式虽然可以快速的对负载情况做出判断并迅速将负载较大的AP进行终端切换，但切换必定会带来终端切换的网络延迟，更有可能造成终端网络业务中断。
综上所述，由于无线局域网是一个动态多变的网络，其终端接入的随机性、终端业务的差异性造成了无线局域网的时变性。
通过针对现场的实际情况进行对应优化处理可以在一定程度上改善Wlan使用，但因为无线局域网的复杂多变及实际环境制约，在一些特殊情况下往往不能很好的彻底解决无线局域网的应用问题。
参考文献：
[1] 张国栋，李寿鹏.WLAN网络中同频AP互相干扰的研究[J].电信工程技术与标准化，2011（1）.
[2] 姚素梅.Wlan网络性能优化[D].北京交通大学，2010.
[3] 赖晓斌，林善亮.WLAN网络建设干扰因素分析初探[J]. 电子世界，2013（5）.
[4] 段琼.WLAN网络质量提升研究[J]. 电信工程技术与标准化.2012（8）.
[5] 周慧峰，罗自强. 高校场景下的WLAN网络优化方案研究[J].移动通信，2013（6）.
关键词：无线局域网；信道；负载均衡
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）09-1890-02
伴随着当今信息技术的高速发展，计算机网络遍及社会各个行业各个领域。有线网络以其稳定而高效的传输效率充分的占领着各个角落。无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是无线网络的一个重要分支，它使局域网技术应用于无线信道成为可能。无线局域网的应用广泛性和灵活性，使它能够灵活的在各个楼宇中得以应用，同时也可以作为各个建筑物之间的连接，因此，无线局域网的解决方案迅速发展成为当今用户户宽带网络连接的一种可选方案。可以预料，在不远的将来，无线局域网将首先在医疗、教育和企业办公等领域得到普及，并向其他领域拓展。虽然无线接入技术在逐步走向成熟，但始终没有较大规模的占有一定的网络市场，其原因之一就是因为无线信号连接的不稳定性。
无线WLAN的信号发送受多种因素影响，其中环境因素就是重要因素之一。环境的因素的干扰会导致WLAN信号在各个方向上产生非常复杂的信号强度衰减，因此，校园WLAN网络在进行具体的施工前，必须要进行十分详细的规划，对附近环境进行仔细勘测分析，充分考虑可能产生的干扰因素。校园WLAN施工结束以后，在试运行阶段，无线WLAN的外围环境也是在不断变化的，应根据周围环境发生的临时的改变，比如电器设备的增加，建筑结构的改变，这时应相应的调整WLAN的发射参数来消除或减弱环境因素对无线信号的影响。因此无线信道、无线发射功率大小等射频资源必须能够动态地调整以适应周围环境的变化。这样的调整过程是复杂的，需要丰富的技术经验和定期的人工检测，无疑造成非常高的管理成本。
无线资源管理（WLAN RRM，WLAN Radio Resource Management）是一种可升级的射频管理解决方案，通过“采集（AP实时收集射频环境信息）-> 分析（AC对AP收集的数据进行分析评估）-> 决策（根据分析结果，AC统筹分配信道和发送功率）-> 执行（AP执行AC设置的配置，进行射频资源调优）”的方法，提供一套系统化的实时智能射频管理方案，使无线网络能够快速适应无线环境变化，保持最优的射频资源状态。
1）信道因素：对于无线局域网，信道是非常稀缺的资源，每个AP只能够工作在非常有限的非重叠信道上，比如对于2.4G网络，只有3个非重叠信道，智能的为AP分配信道是无线应用的关键。同时，无线局域网工作的频段存在大量可能的干扰源，如雷达、微波炉等，它们将干扰AP的正常工作。通过信道调整功能，可以保证每个AP能够分配到最优的信道，尽可能地减少和避免相邻信道干扰，而且通过实时信道检测，使AP实时避开雷达，微波炉等干扰源。动态信道调整能够实现通信的持续进行，为网络的可靠传输提供保证。
2）功率因素：传统的射频功率控制方法只是静态地将发射功率设置为最大值，单纯地追求信号覆盖范围，但是功率过大可能导致对其他无线设备造成不必要的干扰。因此，需要选择一个能平衡覆盖范围和系统容量的最佳功率。
功率调整就是在整个无线网络的运行过程根据实时的无线环境情况，动态地分配合理的功率。当第一次开始运行的时候，它使用最大传输功率。当从其他邻居AP（邻居指的是AP 能探测到的且必须是由同一AC 管理）处得到报告时，功率是否增加或减少取决于探测的结论：
在增加邻居时，功率会减小。覆盖同一面积区域，当增加AP 4后，达到缺省的最大邻居数3，运行功率调整功能，可以看到调整后功率小于使用三个AP时需要的功率。
3）客户端STA的信号强度：用户如果想获得一个良好的上网体验，信号强度是一个基本的先决条件。如果客户端接收到的信号强度太差，会导致客户端只能使用低速率报文通讯，同时丢包、重传也会增加，空口报文的占用率过高，相应的整体性能会被大大降低。当然，信号强度只是一个基本条件，在附近环境干扰比较大的情况下，既使提高了信号强度，同样不会获得较高的空口性能。
4）用户应用（影响报文大小比例等）与工作速率：报文大小和工作速率对空口性能影响非常大。比如，对于11g，如果发送报文都是1500字节的大包，且都用54M发送，则理想情况下，空口性能可达29Mbps左右。同样速率，如果发送报文都是100字节以下的报文，则空口性能将会降到3～4M。同样报文大小（即1500字节），如果发送速率是1M，则空口性能将会下降到1M左右。因此，用户应用所导致的报文大小分布比例不同，在具体环境下所使用的工作速率不同，空口的性能差异很大。目前，一般上网应用涉及的小报文比例为40%～70%，对11g来说，理想54M速率情况下，综合空口性能大约在7～14M左右。
5）负载均衡因素：无线接入点被连接的STA终端数量不均衡。客户端STA通过发送请求帧来扫描信道，通过扫描来发现所在的无线局域网环境中存在的扩展服务集ESSID和基本服务集BSSID信息，扫描到以后选择一个合适的BSSID加入。而所讲的WLAN中的负载均衡就是由多个无线接入点向多个无线终端提供接入实现的无线系统，每一个无线接入管理设备通过无线接入点利用收集到的网络相关信息进行接入管理，最终实现最大限度的分配和使用网络资源，防止网络阻塞现象的发生。
举例说明：一个无线局域网中，在中心部位有一个无线接入节点APc1，经过一段时间的运行连接，大量客户端都连接到了APc1，同时，位于四周的无线接入节点APr1…APrn只有少量的客户端连接，甚至出现空闲装态，而此时的APc1的终端连接数已经达到了饱和状态，出现了终端业务服务质量（Qos）严重下降的现象，比如网速明显下降延时增大或丢包。WLAN负载均衡就是为解决这种负载差异提高终端业务服务质量而提出的，它可以将发出连接APc1接入节点请求的STA转移到周围或附近的AP接入节点上，从而减小中心接入节点的终端连接数，实现均匀的分配网络资源提高中心接入节点APc1的业务服务质量。 接入端STA不停切换造成负载抖动。无线STA在连接无线局域网时需要选择一个无线接入点来进行接入，终端接入要完成扫描、链路认证、无线连接等一系列步骤。通常来说，无线接入STA在接入前的扫描过程中一般会发现多个无线接入点的信息，无线STA默认选择无线AP的判定条件是无线接入点所发出的信号强度。因为无线局域网中STA的不定性和接入终端发射信道不断变化性质，无线STA会出现从无线局域网的一个BSS切换到另外一个BSS的现象，随之带来的问题就是STA重新连接所产生的时延，以至于网络应用程序的断开。同时这种切换还会导致STA在两个AP间不停的切换，造成负载抖动，极大的占用网络资源，也就形成了乒乓效应。
所以，在无线局域网中，如果无线STA可以随意连接任何一个接入点而不受任何控制，那么最终就会导致网络资源被耗尽，产生网络节点阻塞，无线接入节点服务质量下降以致网络瘫痪。
在一般的局域网中，网络负载均衡是合理的对每一个网络任务进行排队调整，但在无线局域网中，每一个网络任务是无法再进行划分的无线STA，因为有线局域网与无线局域网不同，在无线局域网中，即使一个STA出现多个网络任务，但负载均衡调整的对象也只有切换终端和接入控制两个方面，因此，无线局域网中所能实现的负载均衡调整也只有STA，也就是说负载均衡所能操作的最小因子就是STA，也就等同于将一个无线STA终端上发出的所有网络任务进行调整切换。
WLAN负载均衡可以准确地在WLAN网络中平衡用户的负载，为了实现每个无线用户的性能和带宽以及WLAN的负载均衡，在进行WLAN设计时应采用高密度的无线部署，从而使无线用户获得良好的无线上网体验。
在无线STA进行AP连接过程中，无线控制器来完成实现负载均衡。无线AP每间隔一段时间，向无线控制器发送与其相连接的无线STA的信息，无线控制器把这些邻居信息收集起来，用于完成负载均衡的分析。无线控制器检查无线STA所要连接的无线AP已连接的客户端STA是否已达到或超过连接数上限。如果不是的话，那么无线控制器将接受当前的连接请求；否则，将根据无线负载均衡的策略，决定当前连接请求是被接受还是被拒绝。比如说，在一个无线局域网中，AP1已经连接了一定数量的STA，现在另一个STAn想要连接到AP1，但是无线控制器AC通过AP1返回的信息判定AP1的负载没有均衡，因此，AP1拒绝了STAn发出的连接请求，这是，STAn将会连接到AP2上。
在无线局域网中，无线STA所能得到的无线服务质量和网络通信质量取决于它所连接的AP当前连接数和当前已占用的网络资源总量，因此，怎样争取的检测AP的负载也就成了负载均衡的首要任务，而检测AP的负载就要相应的检测AP所在信道上的负载、信号强弱、通信时延等等，这些与负载相关的信息都需要进行全面检测，从而进行负载均衡的正确评价。因此，正确的检测AP的负载情况是实现负载均衡的重要前提。而在检测负载信息的同时也要时刻注意因为检测信息而对AP或者STA带来的额外负担和开销。
因为在无线局域网中，终端STA的接入是随机的，而接入终端的通信数据量也是不断变化的，在检测后负载情况后也同样会出现AP信道的突然改变，因此，之前对AP负载情况的检测信息并不真正代表着实时的网络负载情况，所以，在检测负载信息前要充分考虑以上因素给负载平衡所带来的影响。另外，在进行STA负载均衡切换中，完成从一个AP到另外一个AP的切换需要一段时间，即使这段时间可能还不到短短的1秒，但在这仅仅的1秒时间里，实际网络的负载情况极有可能发生了巨大变化，已经完全不同于之前的负载情况，这时的负载切换就会造成更为严重的负载情况发生，比如对无线服务质量产生影响，STA端网络服务断开，此时负载检测重新进行评价，继续切换STA，造成网络服务被大量的消耗在STA切换上。因此，正确的决策是增加切换准确性的关键之处。
无线局域网负载均衡分为接入式负载均衡和切换式负载均衡。在接入式负载均衡中按照负载均衡的实施者又可分为STA判定负载均衡和接入端判定负载均衡。
无线STA判定负载是一种由客户端自行判别负载情况的一种均衡方式。它由STA通过判定自身的网络业务量，通过对比无线网络环境中适合自己的无线接入节点来选择接入或者切换。但这种判定负载模式存在着严重的孤立性，它仅仅是由STA根据自身需求自主决定的，并没有对整体的网络情况进行分析，因为STA接入的随意性，会严重影响网络的整体稳定性。
AP判定负载是在一个无线局域网内，无线AP通过彼此负载信息的传递来判定所有的接入点的负载量，从而将负载量相对较大的与较小的无线AP进行均衡，或者对负载量较大的AP进行接入限制。因为这种均衡完全由无线AP进行判定，而AP无法辨别STA所在位置，所以有可能会出现切换失败的问题。
切换式负载均衡的原理就是检测出无线局域网中负载过大的无线AP，通过将该AP上的无线客户端切换到负载较轻的AP上来实现负载均衡。这种负载均衡方式虽然可以快速的对负载情况做出判断并迅速将负载较大的AP进行终端切换，但切换必定会带来终端切换的网络延迟，更有可能造成终端网络业务中断。
综上所述，由于无线局域网是一个动态多变的网络，其终端接入的随机性、终端业务的差异性造成了无线局域网的时变性。
通过针对现场的实际情况进行对应优化处理可以在一定程度上改善Wlan使用，但因为无线局域网的复杂多变及实际环境制约，在一些特殊情况下往往不能很好的彻底解决无线局域网的应用问题。
参考文献：
[1] 张国栋，李寿鹏.WLAN网络中同频AP互相干扰的研究[J].电信工程技术与标准化，2011（1）.
[2] 姚素梅.Wlan网络性能优化[D].北京交通大学，2010.
[3] 赖晓斌，林善亮.WLAN网络建设干扰因素分析初探[J]. 电子世界，2013（5）.
[4] 段琼.WLAN网络质量提升研究[J]. 电信工程技术与标准化.2012（8）.
[5] 周慧峰，罗自强. 高校场景下的WLAN网络优化方案研究[J].移动通信，2013（6）.