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02-iStation概述技術白皮書
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iStation概述技術白皮書
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隨著Wi-Fi 6技術成功打破帶寬、時延和並發終端數量的限製，其正在以驚人的速度、更低的功耗和時延以及更高的帶寬，被越來越多的企業作為園區網絡接入的首選，“無線優先”已成為企業組網的必然選擇。
在企業無線網絡建設與運營過程中，“網絡優化”是不可或缺的一環。有效的網絡優化不僅能夠保證用戶使用的效果與最終體驗，還可以提高設備接入用戶數量，延長設備使用壽命。因此H3C自主研發了iRadio、iStation、iEdge、iHeal相關技術，在空口性能、漫遊接入、應用保障、網絡自動化等各個方麵不斷優化無線網絡，提升用戶體驗。
圖1 技術優點
本文檔主要介紹iStation技術是如何從終端側保障用戶使用體驗的。
終端接入無線網絡分為“掃描—Probe探測—關聯”三個階段，如何讓終端在接入無線網絡的時候就快速連接到最佳的射頻上，iStation接入優化在每個階段都有獨特的優化策略，形成了一套完整、有效的方案。
該階段終端全信道掃描接收設備發出的Beacon幀，不與設備做直接交互，優化重點在於Beacon幀的控製，從而實現整網功率等統一調控。目的如下：
· 避免信號覆蓋盲區和覆蓋過大的問題，信號覆蓋過大容易誤導終端連接遠端的AP。
· 引導終端連接5G頻段。
· 有針對性的隱藏信號，例如根據射頻信道利用率、用戶數等元素來隱藏該射頻的信號，促使終端快速連接到其他更優質的射頻信號上，一方麵提升了終端接入速度，另一方麵達到了整網統一控製的目的。
該階段終端會發送Probe Request幀，此時允許終端接入的射頻就會回應Probe Response幀。通過iStation技術接入優化功能，可以在回複Probe Response時進行控製以誘導終端連接到信號較好的射頻上，如設置5G射頻超過一定信號強度才回應，設置2.4G射頻不回應，以此誘導終端連接到信號較好的5G射頻上。
前兩個階段主要是通過誘導，讓終端主動去選擇較好的射頻關聯。但由於終端型號、驅動版本眾多，部分終端也有選擇不當的情況，因此在關聯階段iStation技術接入優化功能可以幫助設備適當糾正終端行為。如當終端仍然關聯遠端射頻時，設備會啟動弱信號拒絕接入功能，拒絕終端接入；如當終端選擇信道較差的2.4G射頻關聯而不關聯較好的5G射頻時，設備會啟動頻譜導航功能，將終端導航到5G射頻上。
WLAN協議並沒有提供終端漫遊的機製，而是由終端自身決定什麼時間漫遊，在實際應用中，不同終端的漫遊機製存在著較大的差異。如何保證終端在移動過程中，快速漫遊到最佳的射頻上，避免漫遊粘滯或頻繁漫遊的出現，對提升用戶體驗尤為關鍵。
iStation智能漫遊功能，首先會對終端能力進行分類，給每個終端打上不同的能力標簽，比如是否支持5G、是否支持802.11k、是否支持802.11v等，然後根據終端標簽使用不同的方式進行導航。使的終端漫遊的更快、更平順、客戶體驗更好。
· 對於支持802.11kv的終端，AC會通知終端測量Wi-Fi使用質量、周邊Wi-Fi信號等數據，AC結合終端測量數據和周邊的AP運行情況，統一分析給終端找出最佳的AP，然後再給終端發出指令進行切換。
· 對於不支持802.11v的終端，設備會根據終端上行信號強度、流量等信息，選擇性的降低AP的發射功率為終端創造更多漫遊的條件，促使終端認為自己的信號過差而主動漫遊，如果終端仍然不漫遊則觸發終端重新關聯機製。
圖2 智能漫遊示意圖
大型園區AP和無線終端數量較多，通常會部署多台AC進行管理。終端在園區內移動無可避免會有跨越AC漫遊的情況，跨AC漫遊有兩個最典型的難題。
· 終端的源地址合法性檢驗無法通過：終端在跨AC漫遊過程，由於無線信號是連續覆蓋的，終端漫遊到新的AC並不會重新申請IP，而是會繼續沿用原有IP收發報文，由於在新的AC上沒有申請IP所以會被當成非法主機。
· 重複認證：不管是802.1X認證、還是Portal認證，在跨越AC後均需要重新認證。雖然當前已經有無感知認證技術來降低終端重認證帶來的不便，但隻是無需用戶手動參與，認證過程由AC與AAA服務器自動完成，因此重複認證會給設備和AAA服務器增加壓力。
iStation推出的大型漫遊中心功能，完美解決了這些難題。在多AC場景下，選擇一台AC建立漫遊中心，終端在任何一台AC上線後，其IP、VLAN、認證、授權等信息均會被記錄在此漫遊中心數據庫內。當終端漫遊到新的AC後，新AC首先會向漫遊數據中心查詢該終端的信息，如果該終端已經存在，則根據記錄直接在新AC上恢複其狀態與權限，無需再次執行安全檢查與重複認證。漫遊中心功能讓多AC間漫遊更容易、網絡更安全、減輕了AAA服務器的壓力，具有成本低、易部署、易管理、易擴展的特點。
圖3 漫遊中心示意圖
傳統Wi-Fi網絡在提供應用和業務時往往隻關注業務而不關心使用者的身份優先級，對於高優先級的應用和業務，不管使用者優先級的高低都按高優先級進行資源分配和轉發。但在某些環境中，往往需要保障某些終端隨時隨地優先，比如在會議直播時，需最優先保障用於媒體回傳的終端，而無需關心其具體業務。由此，iStation開發了VIP保障功能。
VIP保障功能將用戶分為三個等級，一級VIP、二級VIP、普通終端，分別享有不同的優先級。比如一級VIP優先級最高，具有優先接入、優先轉發、不受限速、預留資源防大流量衝擊、空口優先、動態限速其他級別終端等權利。當網絡中存在無線智能運維平台時，VIP保障功能可支持VIP終端健康狀態10s級別監控，可及時發現VIP用戶的體驗問題；還支持基於用戶賬號自動生效，以確保用戶在更換了終端後仍然能自動享受VIP待遇。
圖4 VIP保障示意圖
在實際應用中，網絡中的流量不會一直處於某個穩定的狀態。當某個服務的流量非常大時，會擠占其它服務的可用帶寬。如果直接對單個服務的報文進行限速，在總體流量較小時，又會導致閑置帶寬被浪費。智能帶寬保障功能提供了更靈活的流量控製機製：
· 當網絡未擁塞時，所有服務的報文都可以通過。
· 當網絡發生擁塞時，每個服務都可以獲取最低的保障帶寬。
通過這種方式，既確保了網絡帶寬的充分利用，又兼顧了不同無線服務之間帶寬占用的公平原則。例如，配置SSID 1、SSID 2及SSID 3的保障帶寬占總帶寬的比例分別為25%、25%及50%。當網絡空閑時，SSID 1可以超過保障帶寬，任意占用網絡剩餘帶寬；當網絡繁忙、沒有剩餘帶寬時，SSID 1至少可以占有自己的保障帶寬部分（25%）。
圖5 智能帶寬保障
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