WiFi智能射頻技術(shù)全面解析
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1、應(yīng)用背景
在數(shù)字通信領(lǐng)域，單位時間的有效數(shù)據(jù)傳輸率是衡量一個公司的產(chǎn)品性能的重要 指標(biāo)。在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中，2.4GHz頻段只有3個未重復(fù)的信道，而5GHz頻段擁有較多個未重復(fù)的信道。因此，在“熱點”區(qū)域內(nèi)，2.4GHz頻段的 信道資源會非常緊俏，當(dāng)在同一信道上的接入用戶數(shù)量過多時，會導(dǎo)致無線空口競爭加劇，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降。同時，在密集部署情況下，AP間的覆蓋范圍和 信道常常產(chǎn)生重疊，由此帶來的同頻干擾也會嚴(yán)重影響無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。當(dāng)“熱點”區(qū)域同時位于兩個AP的覆蓋范圍內(nèi)，所有的用戶都指向連接同一個AP時，此 時，在一個AP下可能的接入用戶量已經(jīng)接近飽和，而另一個AP下可能只有少量用戶，這種不均衡的負載分布同樣會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的下降。因此在這種情況 下，SRM應(yīng)運而生。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201710/366179.htm 
2、術(shù)語解釋
BandSteering：接入信道引導(dǎo)。
LoadBalance：負載均衡。
AutoChannel Power Management：自動頻率功率管理。
3、應(yīng)用場景
BandSteering應(yīng)用場景：
如上圖所示，當(dāng)前AP1下的用戶，有部分用戶只支持2.4GHz，而其余用戶同時支持2.4GHz和5GHz。
在此場景下，當(dāng)沒有Band Steering功能時，由于不能引導(dǎo)用戶接入5GHz網(wǎng)絡(luò)，可能所有或大部分用戶都使用2.4GHz接入，造成2.4GHz信道繁忙，而5GHz信道空閑，如下圖：
開啟Band Streeing功能后，支持5GHz接入的用戶將被引導(dǎo)優(yōu)先接入5GHz，以保證只支持2.4GHz的用戶能在此時加入網(wǎng)絡(luò)，如下圖：
Load Balance base on User應(yīng)用場景：
如上圖所示，有部分用戶同時處在AP1和AP2的覆蓋下，這部分用戶連接到哪個AP將直接影響到AP的負載能力和用戶的接入速率。
在此場景下，當(dāng)沒有Load Balance功能時，User7到User10有可能同時接入到AP1，導(dǎo)致AP1下用戶數(shù)量遠遠大于AP2，使得AP1負載過高同時降低用戶的流量，如圖：
在開啟Load Balance后，User7到User10將會被引導(dǎo)接入到AP2中，使得AP1和AP2的負載能均衡分布，如下圖：
Load Balance base on Traffic應(yīng)用場景：
除了基于用戶的負載均衡外，還有一種基于流量的負載均衡。該種情況發(fā)生在，某一個AP下的某些終端的數(shù)據(jù)流量要求很高，導(dǎo)致無法滿足其余用戶的數(shù)據(jù)流量要求。當(dāng)使用Load Balance功能后，其余用戶將接入到另一個接入點，以滿足這些用戶的流量要求，如圖：
AutoChannel and Power management的應(yīng)用場景：
如 上圖所示，2.4GHz只有3個無重復(fù)的信道，所有的AP均只能在這三個信道中選擇，而物理相鄰的AP之間的信道必須不同。5GHz信道雖然多余 2.4GHz的信道，但同樣需要妥善處理相鄰AP之間的信道和功率關(guān)系。在沒有實現(xiàn)該功能的情況下，必須由網(wǎng)絡(luò)管理員手動對每一個AP所處的信道和功率進 行配置，配置過程不但繁復(fù)，而且因為空口信號質(zhì)量與周圍環(huán)境息息相關(guān)，因此可能導(dǎo)致下雨天或挪動家具后 ，已經(jīng)配置好的AP的信道和功率不再滿足使用要求。在這種情況下，為了簡化網(wǎng)絡(luò)管理員的配置過程，一個統(tǒng)攬全局的自動頻道及功率調(diào)整就顯得尤為重要。
4、實現(xiàn)方式及其特點
Band Steering的實現(xiàn)思路：帶寬均衡。帶寬均衡功能的提出是在雙頻AP的5G頻譜未被完全利用的情況下。在這種部署中，BandSteering通過以下方式，鼓勵用戶棄用擁擠的2.4GHz信道而選用5GHz信道：
1、強制5GHz（Force5GHz）
2、5GHz優(yōu)先（Prefer5GHz）
3、帶寬均衡（BalanceBands）
當(dāng)啟用強制5GHz功能后，AP將在以下情況下隱藏自己的2.4GHz頻帶（通過不回復(fù)Proberequests的方式）：
a.用戶已經(jīng)探測了5GHz信道，并且已知5GHz可用。
b.此時用戶在2.4GHz上沒有開展會話。
c.此時當(dāng)前信道的頻譜負載均衡可用。
5GHz優(yōu)先是傳統(tǒng)的帶寬引導(dǎo)功能：將可以使用5GHz的用戶引導(dǎo)使用5GHz的頻段。當(dāng)啟用5GHz優(yōu)先功能后，AP將在以下情況下隱藏自己的2.4GHz頻帶：
a.用戶已經(jīng)探測了5GHz信道，并且已知5GHz可用。
b.此時用戶在2.4GHz上沒有開展會話。
c.此時當(dāng)前信道的頻譜負載均衡可用。
d.用戶在最近10秒內(nèi)已經(jīng)發(fā)送了至少8次探測報文。
在 帶寬均衡模式下，AP會試著去平衡兩個Radio下的用戶。AP會一直檢測用戶在11a和11g下的會話情況。對于每一個在11g頻率上會話的用戶，AP 會考慮在11a頻率下的用戶數(shù)量的”Band_Factor”，并使用該值去運算在2.4GHz和5GHz下，各個頻道下的用戶數(shù)量是否處于一種平衡狀 態(tài)，并根據(jù)結(jié)果去控制之后接入的用戶。
LoadBalance的實現(xiàn)思路：負載均衡的目的是讓用戶在AP間均勻分布，以提高每個AP下的用戶帶寬。其實現(xiàn)的思路是：
a.確定“RFneighborhood”，或者說一組鄰近的AP，用戶們可以再他們之間任意選擇連接。
b.確定在“RFneighborhood”中負載過載的AP。
c.轉(zhuǎn)移視圖連接到當(dāng)前負載過載的AP的用戶到鄰近的AP中。
計算“RF neighborhood”的方法：
a.AP支持掃描周圍信道信息，用于尋找鄰近AP。
b.找到鄰近AP后，則可以定義AP2是AP1的“RFneighborhood”，則用戶可以同時連接AP1和AP2。
c.AP記錄接收到的每一個用戶的探測（Probe），并使用RSSI來權(quán)衡“用戶密度”，同時，記錄接收到的鄰近AP的信息（Beacon）。
d.AC通過各個AP上報的Probe、Beacon以及“用戶密度”來綜合判斷是否需要引導(dǎo)用戶切換到其他AP上。
Auto Channel and PowerManagement的實現(xiàn)思路總體分為五個步奏：
a.AC向AP下發(fā)信道監(jiān)控配置參數(shù)
b.AP進行信道監(jiān)控，包括對各信道（包括工作信道）的測量，收集各相鄰AP的發(fā)送功率。
c.AP通過RF算法，確認是否需要信道跳轉(zhuǎn)和發(fā)射功率調(diào)整。
d.AP向AC上報預(yù)調(diào)整信道參數(shù)和發(fā)射功率。
e.AC裁決AP預(yù)調(diào)整參數(shù)是否接受，并配合AP執(zhí)行。
在AP進行信道監(jiān)控的過程中，主要需要AP檢測一下參數(shù)：
Coverage Index： 覆蓋指數(shù)，perchannel，用于指明該信道的覆蓋情況，用于判斷該信道是否被AP（不區(qū)分敵我）覆蓋，以及覆蓋程度（輕度覆蓋／過份覆蓋）。該指標(biāo) 為AP監(jiān)聽到的工作在該信道上所有AP（可包括監(jiān)聽AP本身，如果該信道為該監(jiān)聽AP的工作信道）的SNR值總和。
Interference Index： 干擾指數(shù)，perchannel，用于指明該信道的同信道干擾情況。該指標(biāo)為AP監(jiān)聽到的所有AP（不包括監(jiān)聽AP本身）的SNR的總和。
Co-channel InterferenceIndex： 鄰頻干擾指數(shù)，perchannel，用于指明該信道的鄰頻干擾情況。該指標(biāo)為AP監(jiān)聽到的相鄰頻段的AP的SNR的總和。各AP按照起工作信道與該目標(biāo)信道的間隔x進行加權(quán)統(tǒng)計。
AP將根據(jù)以下原因進行信道變更預(yù)調(diào)：
a.雷達規(guī)避。
b.信道誤碼率高。
c.非法信道（不符合國家碼規(guī)則）。
e.非法AP檢測。
f.信道優(yōu)化選擇。
5、結(jié)論
通過Band Steering、Load Balance和AutoChannel and Power Management三種SRM管理功能，能有效的優(yōu)化Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)并提高用戶的使用流量。
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