技术领域
[0001] 本
发明涉及无线局域网的无线分布式系统或无线桥接自动扩展技术领域，尤其涉及一种基于负载的WDS自动扩展方法和系统。
背景技术
[0002] 在大型网络拓扑中，需要解决某些区域
信号覆盖不到的部署难题。在面积较大的园区或办公环境，由于结构不同、障碍物多，无线网络的信号衰减很大，导致信号覆盖不够全面，尤其是部分区域的无线信号强度弱，无线速率低，甚至存在无线
盲点的情况，无法满足用户对无线网络的使用体验要求。
[0003] 在大多数情况下，使用有线连接固定的网络，一方面可能无法满足用户的需求，另一方面使用有线固定网络的成本太大；在大型的园区工厂区中，
建筑物之间的距离比较远，往往超过100米，需要通过铺设光缆来进行连接，特别是对于已经建成的园区或厂区来说，道路开挖或铺设光缆都是件即昂贵又费
力的事情。
[0004] 有些需要进行临时网络传输的场所，对网络直播等大型的户外活动来说，由于临时性的地方，且不是固定的，若在直播现场通过有线部署网络，不仅在布线和维护上很困难，而且对网络管理会带来大量的麻烦给现场网络管理。
[0005] 在无线网络扩展中，WDS起着很重要的作用，它不必使用任何有线连接，通过无线进行桥接，连接两个独立的局域网段，从而覆盖更广更大的范围。网络管理员在部署无线网络的WDS功能时，往往需要手动配置候选无线接入设备的信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址等信息，这不仅不利于无线网络的快速部署和扩展，而且手动选择无法根据无线接入设备的负载情况，做出最优的部署。
[0006] 又如公开号为CN105163322A的中国发明
专利所公开的一种无线网络自动扩展的方法，此方法是基于信号强度和信道利用率选择候选无线接入设备的策略，它解决了无线网络部署时的网络
稳定性，但没有考虑候选无线接入设备的负载情况，所以无法达到最优的网络性能，提高整个网络的吞吐量。
[0007] 有些技术方案也提出了基于负载的无线网络扩展，当确认候选无线接入设备开启WDS桥接功能后，扩展无线接入设备获取若干候选无线接入设备的负载信息，然后根据候选无线接入设备的负载信息选择负载最小的候选无线接入设备作为WDS桥接目标。但由于此方案没有考虑无线接入设备负载状态的动态变化，无线网络的性能优化存在
缺陷。
发明内容
[0008] 针对
现有技术的问题本发明提供一种基于负载的无线网络自动扩展和方法和系统。当确认候选无线接入设备开启WDS桥接功能后，扩展无线接入设备获取若干候选无线接入设备的负载信息，然后根据候选无线接入设备的负载信息选择负载最小的候选无线接入设备作为WDS桥接目标。然后通过单播探测
请求帧请求候选无线接入设备的配置信息，然后根据这些配置信息完成扩展无线接入设备和候选无线接入设备之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选无线接入设备的目的。由于无线接入设备的负载状态在实际运行过程中时刻会发生变化，最小负载的生成是基于一定时间段的，因此周期性生成带负载状态的候选无线接入设备列表，从而动态调整候选无线接入设备，及时的优化了网络性能。
[0009] 本发明的技术方案是提供一种基于负载的WDS自动扩展方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤一，主无线接入设备向所述扩展无线接入设备进行广播，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率；
[0011] 步骤二，所述扩展无线接入设备针对支持桥接服务的主无线接入设备建立候选无线接入设备列表；
[0012] 步骤三，所述扩展无线接入设备对所述候选无线接入设备列表进行筛选，将负载率最小的所述主无线接入设备作为候选无线接入设备；
[0013] 步骤四，所述扩展无线接入设备与所述候选无线接入设备建立无线分布式系统桥接。
[0014] 作为本发明的优选，所述步骤一中，所述扩展无线接入设备监听周围所述主无线接入设备的信标帧或探测响应帧，并获得所述主无线接入设备是否支持自动桥接服务以及负载率大小。
[0015] 作为本发明的优选，所述步骤一还包括所述扩展无线接入设备对于支持自动桥接服务的所述主无线接入设备，根据所述主无线接入设备的最近CPU、内存平均使用率、以及当前所述主无线接入设备的接入数，对主无线接入设备的负载量化后，得到负载率。
[0016] 作为本发明的优选，所述步骤一中，所述主无线接入设备在信标帧或探测响应帧中增加一个自定义字段，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率，随信标帧一起广播给所有所述扩展无线接入设备。
[0017] 作为本发明的优选，所述步骤三中，所述扩展无线接入设备在所述候选无线接入设备列表中先把信号强度较弱和信道利用率较高的所述主无线接入设备剔除掉，然后在剩下的候选无线接入设备列表中选择负载率最小的作为候选无线接入设备。
[0018] 作为本发明的优选，如果所述候选无线接入设备列表中所有所述主无线接入设备的负载率都等于最大负载率，则随机选择其中一个无线接入设备作为所述候选无线接入设备；否则选择负载率最小值的无线接入设备作为所述候选无线接入设备。
[0019] 作为本发明的优选，还包括步骤五，比较所述扩展无线接入设备在不同周期内获得的所述候选无线接入设备，如果是同一个无线接入设备，如果不是同一无线接入设备，则所述扩展无线接入设备与最新的所述候选无线接入设备建立无线分布式系统桥接。
[0020] 作为本发明的优选，所述主无线接入设备的负载率计算方法是：包括对最近10分钟的CPU平均使用率，最近10分钟内存平均占用率，当前无线接入设备接入数三个指标进行读取并评估；
[0021] 若所述CPU平均使用率、所述内存平均占用率和所述当前无线接入设备接入数三个指标都任意一个达到了一个无线接入设备的最大负载
门限值，则取主无线接入设备的负载率为最大负载率状态；
[0022] 若CPU平均使用率、所述内存平均占用率和所述当前无线接入设备接入数三个指标都没有达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备的负载率为/3。
[0023] 本发明还提供了一种基于负载的WDS自动扩展系统，包括主无线接入设备以及扩展无线接入设备；
[0024] 所述扩展无线接入设备用于获得主无线接入设备是否支持自动桥接服务以及负载率大小，将支持支持桥接服务的多个所述主无线接入设备建立为所述候选无线接入设备列表，并与所述候选无线接入设备列表中负载率最低的所述主无线接入设备进行无线分布式系统桥接；
[0025] 所述主无线接入设备在信标帧或探测响应帧中增加一个自定义字段，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率，随信标帧一起广播给所述扩展无线接入设备。
[0026] 作为本发明的优选，所述主无线接入设备向周围所有的所述扩展无线接入设备进行广播，所述扩展无线接入设备监听周围所有所述主无线接入设备的信标帧或探测响应帧，扩展无线接入设备动态更新候选无线接入设备的周期默认为30分钟。
[0027] 本发明具有以下有益效果：
[0028] 本发明由于无线接入设备的负载状态在实际运行过程中时刻会发生变化，最小负载的生成是基于一定时间段的，因此周期性生成带负载状态的候选无线接入设备列表，从而动态调整候选无线接入设备，及时的优化了网络性能。
附图说明
[0029] 图1为本发明的第一种方法
实施例的流程示意图；
[0030] 图2为本发明的第一种系统实施例的系统
框图；
[0031] 图中：1-主无线接入设备；2-扩展无线接入设备。
具体实施方式
[0032] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033] 方法实施例一：
[0034] 本方法实施例在确认候选无线接入设备开启WDS桥接功能后，扩展无线接入设备2获取若干候选无线接入设备的负载信息，然后根据候选无线接入设备的负载信息选择负载最小的候选无线接入设备作为WDS桥接目标。然后通过单播探测请求帧请求候选无线接入设备的配置信息，然后根据这些配置信息完成扩展无线接入设备2和候选无线接入设备之间的关联和认证，从而达到自动接入最小负载候选无线接入设备的目的。由于无线接入设备的负载状态在实际运行过程中时刻会发生变化，最小负载的生成是基于一定时间段的，因此周期性生成带负载状态的候选无线接入设备列表，从而动态调整候选无线接入设备，及时的优化了网络性能。
[0035] 如图1所示，本方法实施例包括以下步骤：
[0036] 步骤一，启用扩展无线接入设备2，扩展无线接入设备2监听周围主无线接入设备的信标帧或探测响应帧，并获得主无线接入设备1是否支持自动桥接服务以及负载率大小。扩展无线接入设备2对于支持自动桥接服务的主无线接入设备1，根据主无线接入设备1的最近CPU、内存平均使用率、以及当前主无线接入设备1的接入数，对主无线接入设备1的负载量化后，得到负载率，主无线接入设备1向扩展无线接入设备2进行广播，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率；
[0037] 步骤二，扩展无线接入设备2针对支持桥接服务的主无线接入设备1建立候选无线接入设备列表；
[0038] 步骤三，扩展无线接入设备2对候选无线接入设备列表进行筛选，将负载率最小的主无线接入设备1作为候选无线接入设备；
[0039] 步骤四，扩展无线接入设备2与候选无线接入设备建立无线分布式系统桥接。
[0040] 步骤五，扩展无线接入设备2根据候选无线接入设备响应的配置信息，比较所述扩展无线接入设备在不同周期内获得的所述候选无线接入设备，如果不是同一无线接入设备，则所述扩展无线接入设备与最新的所述候选无线接入设备建立无线分布式系统桥接。
[0041] 步骤一中，主无线接入设备1在信标帧或探测响应帧中增加一个自定义字段，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率，随信标帧一起广播给所有扩展无线接入设备2。
[0042] 步骤三中，扩展无线接入设备2在候选无线接入设备列表中先把信号强度较弱和信道利用率较高的主无线接入设备1剔除掉，然后在剩下的候选无线接入设备列表中选择负载率最小的作为候选无线接入设备。如果候选无线接入设备列表中所有主无线接入设备1的负载率都等于最大负载率，则随机选择其中一个无线接入设备作为候选无线接入设备；
否则选择负载率最小值的无线接入设备作为候选无线接入设备。
[0043] 主无线接入设备1的负载率计算方法是：包括对最近10分钟的CPU平均使用率，最近10分钟内存平均占用率，当前无线接入设备接入数三个指标进行读取并评估；
[0044] 若CPU平均使用率、内存平均占用率和当前无线接入设备接入数三个指标都任意一个达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率为最大负载率状态；
[0045] 若CPU平均使用率、内存平均占用率和当前无线接入设备接入数三个指标都没有达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率为CPU平均使用率+内存平均占用率+当前无线接入设备接入数/无线接入设备最大允许接入数/3。
[0046] 本实施例中所涉及的方法技术方案具体包括以下详细步骤：
[0047] S1、扩展无线接入设备2动态更新候选无线接入设备的周期默认为30分钟，在每个更新周期动态更新扩展无线接入设备2的候选无线接入设备，从而保证扩展无线接入设备2始终关联附近的负载最小的候选无线接入设备；
[0048] S2、扩展无线接入设备2在一个周期时间内监听周围主无线接入设备1的信标帧或探测响应帧，获得主无线接入设备1是否支持自动桥接服务以及负载率大小；
[0049] S3、支持自动桥接服务的主无线接入设备1，根据主无线接入设备1的CPU平均使用率、内存平均使用率、以及当前主无线接入设备1的接入数，对主无线接入设备1的负载量化后，得到负载率；
[0050] S4、若CPU平均使用率、内存平均使用率和当前主无线接入设备1的接入数三个指标都任意一个达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率＝最大负载率；
[0051] S5、若CPU平均使用率、内存平均使用率和当前主无线接入设备1的接入数三个指标都没有达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率＝CPU平均使用率+内存平均使用率+当前主无线接入设备1的接入数/主无线接入设备1的允许最大接入数/3；
[0052] S6、主无线接入设备1在信标帧或探测响应帧中特定供应商自定义字段的值，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率值。信标帧的发送间隔是200毫秒。
[0053] S7、扩展无线接入设备2在T1时间获得探测响应帧，解析后，针对附近支持桥接服务的主无线接入设备1建立候选无线接入设备二元组列表S，二元组成员的格式为<候选无线接入设备,负载率>；
[0054] S8、扩展无线接入设备2在候选无线接入设备列表中，先把信号强度较弱和信道利用率较高的候选无线接入设备剔除掉，然后在剩下的候选无线接入设备列表中选择负载率最小的作为候选负载率最小的无线接入设备；如果候选无线接入设备列表中所有成员的负载率都等于最大负载率，则随机选择其中一个无线接入设备作为候选负载率最小的无线接入设备；否则选择负载率最小值的无线接入设备作为候选负载率最小的无线接入设备；
[0055] S9、扩展无线接入设备2向此候选负载率最小的无线接入设备发送初始请求文，请求候选负载率最小的无线接入设备开启WDS桥接功能；
[0056] S10、自动桥接服务协议向候选负载率最小的无线接入设备发送初始请求报文，请求候选负载率最小的无线接入设备开启WDS桥接功能；
[0057] S11、扩展无线接入设备2也可以通过向候选负载率最小的无线接入设备发送单播探测请求帧，开启候选负载率最小的无线接入设备的WDS桥接功能；
[0058] S12、候选负载率最小的无线接入设备通过响应扩展无线接入设备2的请求，带上候选负载率最小的无线接入设备的信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址等配置信息；
[0059] S13、扩展无线接入设备2根据候选负载率最小的无线接入设备响应的配置信息，在一个周期时间建立了与候选无线接入设备的WDS桥接；
[0060] S14、扩展无线接入设备2在更新周期到达时的新的周期，执行相同的步骤S2～S9，获得候选负载率最小的无线接入设备即是二次候选无线接入设备；扩展无线接入设备2在新的周期新获得的负载率最小的无线接入设备与原周期时间的负载率最小的无线接入设备比较，如果是同一个无线接入设备，则忽略步骤S9～S13；如果不是同一无线接入设备，则执行步骤S9～S13，新的周期与新的候选无线接入设备建立WDS桥接。
[0061] 系统实施例一：
[0062] 如图2所示，本发明的系统实施例包括主无线接入设备1以及扩展无线接入设备2；扩展无线接入设备2用于获得主无线接入设备1是否支持自动桥接服务以及负载率大小，将支持支持桥接服务的多个主无线接入设备1建立为候选无线接入设备列表，并与候选无线接入设备列表中负载率最低的主无线接入设备1进行无线分布式系统桥接；主无线接入设备1在信标帧或探测响应帧中增加一个自定义字段，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率，随信标帧一起广播给扩展无线接入设备2。主无线接入设备1向周围所有的扩展无线接入设备2进行广播，扩展无线接入设备2监听周围所有主无线接入设备1的信标帧或探测响应帧，扩展无线接入设备2动态更新候选无线接入设备的周期默认为30分钟。
[0063] 本发明系统实施例主要用在在无线网络信号覆盖较弱的区域，基本原理是采用扩展无线接入设备2与主无线接入设备1桥接的方式解决该问题。扩展无线接入设备2动态更新候选无线接入设备，并对更新时间进行计时，在T1,T2,…,Tn每个Ti之间时间差为更新周期动态更新扩展无线接入设备2的候选无线接入设备，从而保证候选无线接入设备一直为扩展无线接入设备2附近的负载最小无线接入设备。即是说，本发明的系统在工作过程中始终保持与扩展无线接入设备2桥接的主无线接入设备1是周围所有主无线接入设备1中负载率最低的那个。所以本发明的系统总是处于动态调整候选无线接入设备的状态，这样就能及时优化网络性能。本系统中扩展无线接入设备2在T1第一周期时间监听周围主无线接入设备1的信标帧或探测响应帧，获得主无线接入设备1是否支持自动桥接服务以及负载率大小。即是说，本系统中扩展无线接入设备2会主动监听周围主无线接入设备1的信标帧以及探测响应帧，而主无线接入设备1会主动向周围的扩展无线接入设备2进行广播，并携带本身是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率，这样就做到了双向搜索，即是主无线接入设备1在寻找扩展无线接入设备2，同时扩展无线接入设备2也在选择主无线接入设备1，在这种工作方式下建立的桥接一定能保证是最低负载率的主无线接入设备1与扩展无线接入设备2进行桥接，保证了网络连接的最高效率。
[0064] 本系统实施例中支持自动桥接服务的主无线接入设备1，根据主无线接入设备1的最近CPU、内存平均使用率、以及当前主无线接入设备1的接入数，对主无线接入设备1的负载量化后，得到负载率。主无线接入设备1的负载率计算方法是：最近10分钟的CPU平均使用率＝CPU使用量/10，最近10分钟内存平均占用率＝内存占用量/10，当前主无线接入设备1的接入数为当前主无线接入设备1的接入用户总数；若CPU平均使用率、内存平均使用率和当前主无线接入设备1的接入数三个指标都任意一个达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率＝最大负载率；若CPU平均使用率、内存平均使用率和当前主无线接入设备1的接入数三个指标都没有达到了一个无线接入设备的最大负载门限值，则取主无线接入设备1的负载率＝CPU平均使用率+内存平均使用率+当前主无线接入设备1的接入数/主无线接入设备1的允许最大接入数/3，其中主无线接入设备1的允许最大接入数为主无线接入设备1的允许最大接入数。
[0065] S8、主无线接入设备1在信标帧或探测响应帧中特定供应商自定义字段的值，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率值。信标帧的发送间隔是200毫秒。
[0066] 本发明系统实施例中当扩展无线接入设备2建立了第一桥接后，即是在T1第一周期时间建立了桥接后，扩展无线接入设备2在更新周期到达时的T2第二周期时间，扩展无线接入设备2在T1第一周期时间监听周围主无线接入设备1的信标帧或探测响应帧，获得主无线接入设备1是否支持自动桥接服务以及负载率大小；支持自动桥接服务的主无线接入设备1，根据主无线接入设备1的最近CPU、内存平均使用率、以及当前主无线接入设备1的接入数，对主无线接入设备1的负载量化后，得到负载率；主无线接入设备1在信标帧或探测响应帧中特定供应商自定义字段的值，携带是否支持自动桥接标志位和无线接入设备负载率值。信标帧的发送间隔是200毫秒；扩展无线接入设备2在T1第一周期时间获得探测响应帧，解析后，针对附近支持桥接服务的主无线接入设备1建立候选无线接入设备二元组列表S，二元组成员的格式为<候选无线接入设备,负载率>；扩展无线接入设备2在候选无线接入设备列表中，先把信号强度较弱和信道利用率较高的候选无线接入设备剔除掉，然后在剩下的候选无线接入设备列表中选择负载率最小的作为候选负载率最小的无线接入设备；如果候选无线接入设备列表中所有成员的负载率都等于最大负载率，则随机选择其中一个无线接入设备作为候选负载率最小的无线接入设备；否则选择负载率最小值的无线接入设备作为候选负载率最小的无线接入设备。当获得候选负载率最小的无线接入设备既是二次候选无线接入设备；扩展无线接入设备2在T2第二周期时间新获得的负载率最小的无线接入设备与T1第一周期时间的负载率最小的无线接入设备比较，如果是同一个无线接入设备，则不再更新主无线接入设备1；如果不是同一无线接入设备，则扩展无线接入设备2向此候选负载率最小的无线接入设备发送初始请求文，请求候选负载率最小的无线接入设备开启WDS桥接功能；扩展无线接入设备2根据自动桥接服务协议，自动桥接服务协议向候选负载率最小的无线接入设备发送初始请求报文，请求候选负载率最小的无线接入设备开启WDS桥接功能；扩展无线接入设备2也可以通过向候选负载率最小的无线接入设备发送单播探测请求帧，开启候选负载率最小的无线接入设备的WDS桥接功能；候选负载率最小的无线接入设备通过响应扩展无线接入设备2的请求，带上候选负载率最小的无线接入设备的信道、加密方式、密钥信息、BSSID和桥接地址等配置信息；扩展无线接入设备2根据候选负载率最小的无线接入设备响应的配置信息，在T1第一周期时间建立了与候选无线接入设备的WDS桥接；即是在T2第一周期时间与新的候选无线接入设备建立WDS桥接。
[0067] 上面实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在
权利要求书中。
