Стратегий баласировки нагрузки
Сама идея балансировка нагрузки взята из сотовых сетей. Она основывается на использовании пересекающихся зон {сот}, т.е. зона охвата более одной станции. рис 1. Таким образом, мобильная станция в пересекающихся зонах способна подключиться к нескольким точкам доступа, и если потребуется какие-нибудь услуги, сеть сама предложит точку доступа с лучшим каналом.
Новые показатели нагрузки необходимы, потому что они в них находится информация на уровне пакетов
рис. 2.1- Пересечение зон покрытия
Сlient-driven
В стандартах 802.11, устройства пользователей принимают решения об управлении ассоциации и о процессе роуминга, в то время как в сотовых сетях эта роль принадлежит сети. Как правило мобильное устройство выбирает точку доступа с наибольшим уровнем сигнала. Если бы станции могли бы собирать больше информации, то они были бы в состоянии выполнять более «умные» ассоциации, которые максимизируют эффективность сети.
Устройству пользователя предстоит сделать выбор при подключением, между уровнем сигнала на приеме выбора зоны обслуживания. С одной стороны клиентское устройство должно выбрать точку доступа с достаточно низким уровнем сигнала для создания ассоциацию и обмена кадрами, с максимально возможной высокой скоростью передачи. С другой стороны следует избегать зон с наибольшей загруженностью. Сеть предоставляет количество точек доступа и информацию об уровне сигнала в сообщении probe response.При получении этой информации, устройство пользователя вычисляет точку доступа с наименьшим «весом» ( где меньше всего подключено абонентов ) и подсоединяется к такой точке доступа. Но показатель количества абонентов не является показательным в загрузки соты ( зоны ). Существуют проблемы взаимодействия, которые будут решены с помощью стандартаIEEE802.11k. Он добавляет информацию о нагрузкеBSS вBeacon иProbe response кадры. Так же предоставляется вычисления нагрузки канала в момент средней загруженности. С помощью этих трех показателей, клиентские устройства теперь имеют исчерпывающую оценку нагрузки зон. Кроме того, благодаря измерению пилот сигналов, полученных от всех точек доступа, устройство пользователя так же может оценить каналыuplink иdownlink ( следовательно они буду знать уровень сигнала на приеме точки доступа ). С помощью этой информации устройства будут знать битовую скорость, с которой они будут передавать кадры на точку доступа.
Используя новый Neighbor Report, станция может запросить список доступных соседних точек доступа. Отчет включает в себяканалы потенциальной точки доступа, что уменьшает время сканирования и подключения к этой точке.
Пример последовательности обмена кадров, который может использоваться для выполнения механизма балансировки нагрузки показан на рисунке 2.
рис. 2.2- обмен последовательности кадров для выполнения балансировки нагрузки с IEEE 802.11k
шаг 1: загруженная точка доступа передает beacon кадры.
шаг 2: устройство пользователя отправляет точке доступа «список» соседних точек доступа ( Neighbor Rep ), прежде чем станция прервет соединение.
шаг 3: точка доступа отправляет Neighbor Rep c доступными точками доступа.
шаг 4: станция настраивается на канал новой точки доступа и производит реассоциацию.
Neighbor Rep не предоставляет информацию о нагрузке. Тем не менее, точка доступа может запросить другую точку доступа выполнитьBeacon Rep, который включает в себя информацию измерений со всех станциях.
Admission Control / Association Management
Обычно контроль доступа и управление ассоциациями выполняет 2 функции.
Первое – новое устройство отправляет запрос на ассоциацию. Другая функция основана на динамической балансировки нагрузки, с помощью роуминга между соседними сотами.
Сети сейчас контролируются с помощью ассоциаций, следовательно необходимо, чтобы устройства пользователей предоставляли необходимую информацию в сеть, например информацию о точках доступа, к которым способно подключиться это устройство. Пользовательская станция отправляет информационный запрос в «центральный блок?» который владеет информацией о загрузке сот. Если поблизости все точки доступа загружены, то сеть предлагает подключение ( роуминг ) к более далеким точкам доступа. Location Configuration Information Report предоставляет информациюдля оказаний таких подключений.
В настоящее время реализация таких решений требует модификаций со стороны устройств пользователя: во-первых, они должны отправлять новые кадры управления, до того как прошла ассоциация, и во-вторых, устройства больше не принимают решения относительно создания ассоциации или роуминга. Первый проблема может быть решена с помощью новых измерений стандарта 802.11k : устройство пользователя может отправить Beacon Rep в сторону сети.Beacon Rep включает в себя не только информацию об уровне мощности сигнала и отношении сигнал/шум полученных кадров, но и информацию о нагрузкеBSS. Однако, нет стандартизированной процедуры решения второй проблемы, но оно, как ожидается, будет рассмотрено в новом стандарте 802.21, который предоставит новые механизмы для выполнения хэндовера.
Решение второй проблемы, что упоминалось ранее, на самом деле не критично. Существует так же возможность выполнять скрытые Admission Control / Association Management. Точка доступа принимает или отклоняет решение об ассоциации в зависимости от ее нагруженности. Если точка доступа отказала в ассоциации, то устройство пользователя отправляет запрос на следующую точку доступа ( выбирается точка доступа по уровню мощности сигнала ) до тех пор пока не будет создана ассоциация. Есть три состояния загруженности точки доступа: свободная ( примет любой запрос на ассоциацию ), сбалансированная ( не будет принимать дополнительную нагрузку ) и перегруженная ( «выгони» подключающиеся станции, к соседней менее загруженной точке доступа ).
Процесс Cell Breathing
Технология Cell Breathing состоит в динамическом изменении размера сот ( зон покрытия ) путем увеличения или уменьшения передаваемой мощности. Применяя оптимальные стратегии, эта технология может стать преимущественным в методом балансировки нагрузки.Cell Breathing происходит следующим образом: если точка доступа очень перегружена, то она снижает свою зону покрытия, так что устройство на краю зоны теряет соединение со станцией и начинает «ходить» в поисках новых подключений ( подключений к менее загруженным точкам доступа ). А малонагруженные точки доступа могут увеличить передаваемую мощность, и тем самым увеличивая свою зону покрытия, что бы новые пользователи могли подключиться, следовательно уменьшая нагрузку соседних зон.
На рис.3 показано 2 точки доступа. Станция 1 прикреплена к точке доступа А, а остальные связаны с точкой доступа B. Точка доступаB имеет более высокую нагрузку, она уменьшает свою мощность передачи, так что станция 2 теряет связь с точкой доступаB и ассоциируется сА. Теперь у нас есть сбалансированная сеть.
Технология Cell breathing так же может быть применена, чтобы уменьшить помехи и, следовательно, повысить производительность сети, установив минимальную мощность передачи, необходимую для обеспечения хорошего качества канала вниз( downlink ) до самой дальней станции. IEEE 802.11k позволяет вычислит оптимизированную мощность передачи, благодаря обмену отчетов об измерениях между точкой доступа и самой дальней станцией. Идея состоит в том, что изTPC отчетов измерительная станция сообщает «запас» линии связи, которая представляет собой сумму децибел. И после этого отчета, запрашиваемая станция может вычислить оптимальную мощность передачи, которая предоставит необходимое качество и нужную скорость передачи.
рис. 2.3- Cell Breathing
Дальнейшие соображения
Понятно, что новые возможности 802.11k повысят качество следующего поколения беспроводных локальных сетей, например с помощью динамической адаптации к радиосреде???? но достоверность этих измерений по-прежнему является ключевым вопросом. Другой вопрос на который нужно ответить, как понять что баланс нагрузки достигунт?ДОДЕЛАТЬ!!
Выводы
В этой главе мы рассмотрели различные методы балансировки нагрузки, которые могут быть применены в ближайшее время. Мы увидели, как EEE 802.11k решит эти проблемы, обеспечивая стандартный способ выполнения требуемых радио измерений и тем самым улучшая качество решений. Этот стандарт фактически направлен на реализацию балансировки нагрузки в сетях Wi-Fi. Обычно в сетяхWLAN устройство пользователя соединяется с точкой доступа, имеющей наиболее сильный лигнал. Это приводит к перегрузке сети на одной точке. Для избежания таких ситуаций в 802. 11k предложен механизм балансировки нагрузки. Он ограничивает количество абонентов, подключаемых к одной точке доступа, и создает «хорошие» условия для подключения к другой точке доступа, не смотря на более слабый сигнал от нее. Таким образом суммарная пропускная способность сети увеличивается благодаря более эффективному использованию радиоресурсов.