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32、华为智能射频,为什么无线组网一定要用AC呢

发布时间:2022-09-08 11:03:08浏览次数:
为什么无线组网一定要用AC呢?

在之前的学习中,都知道AC能够统一下发配置,统一管理上百、上千的AP,简化我们的配置,而且可以实现无缝漫游等功能,那么除了这些以外,还有一个重要的原因那就是射频资源管理。

WLAN WIFI技术是以射频信号(无线电磁波)作为传输介质,无线电磁波在空间中传播是会受到周围环境的影响(比如干扰、信号衰减等),这些就会影响用户上网的体验,射频资源管理的作用就体现了,在一个大的无线网络中(除了自己用的无线外,周围还有各式各样的无线信号充斥着的环境),射频资源管理能够动态的根据周围环境的变化而调整(调整信道、发射功率、AP间的负载)来适应无线环境的变化,给用户一个比较好的无线环境体验。

华为的SmartRadio: 智能射频,其实就是射频资源管理,AC能够动态的根据周围环境的改变来动态调整整个环境的参数,所以叫了一个听起来高大上的名字(在WIFI6代之前,主流厂商的射频管理技术都差不多,但是在WIFI6代,加入了一些移动5G里面的技术融入进WIFI6代,黑科技还是比较多的。),这个射频资源管理这只是一个解决方案的名称,那么它是由很多技术共同完成

(1)射频调优

(2)频谱导航

(3)AP间负载均衡

(4)用户CAC

(5)智能漫游

当然不只这5个,还有一些特性没有提到,在常见场景下,这些功能大部分默认都开了,也不需要改动什么参数

,我们来了解了解这些功能的作用,对于我们部署无线以及优化的时候有很大的帮助。

干扰的出现与射频调优

在如今的WIFI普及下,路由器/AP随处可见,就带来了各种的问题了,相邻AP的信道重叠了,某些AP功率太大对其他AP造成了干扰,这都是一系列问题,那么就从为什么会造成干扰开始了解。

无线刚开始出现的时候是没有民用频段的,所有的频段都是由国家严格限制,后来医疗、科学、工业等对于无线的需求越来越多,开放了一个2.4G频段给予WIFI使用(这个频段就叫做ISM),考虑到民用使用的范围很广,可能会出现A于B距离太近导致WIFI信号相互影响的情况,严格的限制了WIFI设备的功率,并且将每个信道之间间隔5MHz划分(信道我们可以想象成电视频道,这么多电视台,如果都使用一个频段,那么播放内容只能轮流播放,可看性就很少了,所以就划分了很多频道,分配给各个电视台。)在中国是划分了13个信道,日本有14个,美国11个。看着信道有13个,但是实际很残酷,802.11G/N协议需要占用20MHz一个信道,由于2.4G频段设计之初就已经固定了每个频段之间间隔是5MHz,而802.11G/N这些协议需要占用20MHz,就需要多个信道组合起来同时使用,那么算下来 就是我们经常听到的1、6、11三个不干扰信道、当然也可以是2、7、12(这里可能会有一个困惑的地方,竟然每个间隔是5MHz,那么1~4就是一个20MHz了,下一个不干扰信道为什么是6而不是5呢)这里说一个小小的知识点,在802.11协议规范使用2.4G的时候,为了防止相邻的信道之间的干扰,增加了一个强制的隔离带,这个占用2MHz,就是因为这个2MHz的出现,实际一个信道真正占用的是22MHz,所以5就不能成为一个不干扰的信道,自然推向6了。

由于2.4G的ISM频段开放,使得最初很多设备工作在2.4G(比如WIFI、蓝牙、微波炉、医疗设备),导致的是2.4G越来越拥挤,因此WIFI中,引入了5G频段,在5G频段中分为高中低三个频段(高频段UNII3俗称5.8G,中频端UNII-2、低频段UNII-1俗称5.2G,中间还有一个UNII-2E这个只有美国这些在用,国内是使用不了的),而且最开始国内只能使用5.8G这个频段的,也就是149~165这一部分,后面开放了5.2G,多了8个信道,从36~64,每个信道之间的频宽也是20MHz,那么可用的就是36、40、44、48、52、56、60、64、149、153、157、161、165,总过13个不干扰的信道,对比与2.4G,多了4倍多点。

无线WIFI中的“游戏规则”

在一个区域里面,比如写字楼、住房都需要用WIFI网络, 每一个WIFI设备都占用一个信道,最终的导致的是信道不够用,再这样的情况下大家都没法使用了,因此就出现了一个“游戏规则”,在同一个信道范围内,一个时间点只能有一个设备在发送数据,其他设备必须等待。(当然802.11AC wave2 能同时4个)比如你的AP正好在跟你手机进行通信,那么你的ipad则同一时间无法在用,包括如果相邻的WIFI设备跟你AP在一个信道,那边的设备也需要等待你手机通信完毕才能够使用,所以会发现,国家严格控制WIFI设备的功率的原因也是考虑到尽可能的减少设备间的影响,以及辐射等危害。这个“游戏规则”有线里面叫做CSMA/CD(集线器HUB时代)、而无线叫做CSMA/CA,它的作用就是来决定某一个用户发送数据的顺序与时间,避免多个用户同时发送导致冲突。

同频干扰

就好比你正在认真的听某个大神的技术演讲,这时候突然出现了一个贪玩蓝月的广告说着你听得懂的话“大扎好,我系姑天乐,我四渣渣辉,探挽懒月…”你的注意力就会被吸引,这种干扰就是WIFI里面的同频干扰,大家都在同一个频段的同一个信道同时发送数据。可以想象下,同一时间2~3个人跟你说话,你能接受的信息就非常有限了,需要花费更多的时间来整体与理解,无线WIFI也一样,不管你离设备非常近还是远,只要有相同的信道设备存在,那么数据的传输是直线下降的,这也是在实际环境中遇到最大的一个干扰,只要存在,那么有一方就必须避让与等待,因为有这样一个“游戏规则“存在。

邻频干扰

最典型的就是2.4G的信道捆绑,比如相邻的两个AP,AP1把1与6捆绑了,而AP2把6与11捆绑了,两个之间的信道6就重叠了,造成了部分的重复信道,这个就是所谓的邻频干扰。

非WIFI设备的干扰

在实际场景中,比较常见的微波炉、医疗设备都是在2.4G为主的频段,最郁闷的地方就是它压根就不遵循无线WIFI的“游戏规则”,只要你使用它,它就一直占用,所以这个是非常头疼的一件事。

2.4G造成干扰大的问题

(1)信道太少,在20M的情况下才只有三个不干扰信道

(2)信号传输远,来之相邻的AP干扰

(3)在如今家用或者小厂商出厂都以20M/40M的模式工作,这样本身信道就少的2.4G,干扰就更大了。

(4)非WIFI设备的干扰,比如微波炉、医疗仪器也工作中2.4G频段

5G为什么干扰就很少呢

(1)信道多,有13个不干扰信道,只要合理分配,就能够没有干扰或者尽可能的让干扰最少

(2)“穿墙弱”,因为5G的波长短,过墙基本信号就很弱了 ,来自周围的干扰相对会少很多

(3)就算采用了信道捆绑,还有多余的信道来使用。

是不是我们只用5G就行了呢?

竟然2.4G用的人多,干扰大,那么是否在项目中只使用5G,不用2.4G呢,在大部分环境还是做不到的,主要是有几个原因

(1)5G覆盖能力没有2.4G强,需要投入更多的成本,需要依赖2.4G的覆盖补充

(2)有一部分的终端只支持2.4G(千元手机、轻薄办公笔记本、扫描枪、物联设备、医疗设备)

来自的功率干扰

AP的覆盖范围是由发射功率来决定的,企业级的产品是会严格按照规定的功率来定义的,最大不能超过规定的值,家用级别这种就不一定了,你会发现介绍里面还有信号放大器的卖点,这种设备通常的设置是静态的将发射功率为最大值,追求信号覆盖范围,这就带来了问题,功率过大可能对其他无线设备就造成了干扰,比如隔壁场地的设备采用中等程度的功率来发射信号,对他们自己使用没什么影响,也不会影响到这边的环境,但是用的默认最大发射功率的傻瓜设备,功率太强导致这边也收到了这种干扰信号,那么对应这个信号的信道则就没法在使用,而去这种默认最大功率的设备实际中挺多!而且不单单来自于别人的,自己区域的AP如果没有控制好功率,也是会造成干扰的。

AC是如何来实现射频优化的

当一个无线网络中存着若干AP后,如果没有AC控制器的话会很难受,特别是那种写字楼,胖AP数量少,可以手动根据经验调整下,无非时间的问题一台一台的配置,但是无线环境往往是不可控的,这一会儿可能都是正常使用的很流畅,但是过了一会儿,客户就抱怨了 刚都用的好好的,现在卡的要命,这个对于我们来说就很头疼了,出现这样的原因很多是因为无线的信道跟功率环境随时都在改变着,就需要有一个AC这样的设备来根据周围环境的变化来调整AP的状态。

(1)信道调整

信道调整前,AP2和AP4都使用信道6,存在信号干扰;信道调整后,AP4使用信道11,干扰消除,相邻AP工作在非重叠信道。通过信道调整,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或相同信道的干扰,保证网络的可靠传输。这里博主说下哈,这个介绍只是理想环境下的状态,以目前实际中,很多场景2.4G的环境比这个糟糕很多,并且由于物理限制(信道就3个不干扰,而且还存着捆绑多信道的情况),再怎么调整,2.4G也没办法去避免干扰的情况,那么AC能够做到的是什么呢,某一个AP在当前环境下选择一个尽可能干扰最少的信道来使用!!注意不是说没有干扰,而是干扰最少的。这里主要说的是2.4环境,5G信道相对充足很多,被干扰的情况就比较少了。

(2)功率调整

功率调整就是在整个无线网络的运行过程中,根据实时的无线环境情况动态地分配合理的功率。(在同一个AC的管理下)

在同一个无线场景中的AP,它都是有AC来动态的控制功率的,当某个区域增加了AP的时候,会把这个区域的每个功率减少,当该区域某一个AP出现问题,会增加功率,来保证无线的覆盖。

(3)冗余射频调整(V2R10开始出现的概念,这个版本开始支持WIFI6代,改名为SmartRadio)

这个功能属于一个比较新的概念,之前没怎么提到过,上面说过在实际的环境中,2.4G场景大部分是已经沦陷了的,那么冗余射频的意思是什么呢,比如下面这个图

在这个无线网中,已经有3个AP存着,把1、6、11使用完了,这个时候AP4加入进来,发现自己的射频与邻居的射频存着同频干扰,而且无法避免,同时相邻的同频AP能够覆盖这区域的条件下,会采用如下的处理策略

(1)切换为5G:对于一些支持2.4G与5G切换的AP,它会检测5G可用信道比较多,它会把2.4G切换成5G射频来增加5G的覆盖与带机量。(2.4G已经无法容纳,不然会造成干扰)

(2)切换monitor以及关闭射频:支持5G切换,但是5G信道已经饱和了,会切换为monitor,用于扫描周围情况来上报给AC。在不支持切换的AP,就会关闭射频,来降低干扰

(3)这些操作都是自动完成的,通过DFA(动态频率分配)自动识别2.4G冗余射频,并自动切换或关闭冗余射频,降低了2.4G同频干扰,增加了系统容量。

(4)在切换5G后,它还是会检测周围2.4G的覆盖情况,如果发现目前的区域2.4G覆盖效果不理想,会切换回2.4G射频来覆盖这个区域。

实现原理

讲解了这么多内容,那么AC是如何知道周围的情况的变化的呢?它如何来进行调优,下面了解下射频调优的组成。

  1. 使能调优后(AC自动执行也可以手动),AC通知各个AP开始周期性的进行邻居探测。
  2. AP进行周期性的邻居探测并将探测结果上报AC。
  3. AC等待所有AP都上报邻居信息后开始运行全局调优算法为AP分配信道、功率。
    全局调优算法主要包括动态信道调整算法DCA(Dynamic Channel Allocation)、动态频段调整算法DFA(Dynamic Frequency Assignment)和发送功率控制算法TPC(Transmit Power Control)。
  4. AC向AP下发调优结果。如果是第一次启动全局调优,AC等待一段时间后根据新收集到的邻居信息再次启动全局调优,如此连续调优多次,可以使得调优结果尽快逼近最佳并稳定下来。

邻居探测

AP收集周围的射频环境信息,那么它需要通过邻居探测来完成,探测方式有两种

(1)主动探测:AP主动发送邻居探测帧,让周围的邻居AP感知到本AP的存在,并且周围AP能够知道这个AP的信号强度是多少。

(2)被动探测:AP不会主动发送,而是被动的接收邻居过来的探测来感知邻居AP的存在。

(3)通常采用的是主动探测,让周围的每个AP都知道邻居之间的AP存在,以及信号强度等信息,然后根据收集的周围信息统一上交给AC,由AC维护出一个AP邻居拓扑信息,根据收到的环境信息来进行调优算法,把结果下发给AP。

调优算法

通过收到各个AP过来的邻居信息就需要利用调优算法来为AP分配信道、功率,调优算法主要包括了三个

(1)DCA(动态信道调整算法)根据AP间的邻居关系紧密的程度,将所有的AP划分成多个区域小组,每一个区域小组进行信道分配来达到一个最优的信道组合。(区域小组是根据AP的距离、覆盖区域来决定的)

(2)DFA(动态频段调整算法)这个在上面提到过了,针对冗余2.4G射频的调整。

(3)TPC:(发送功率控制算法)根据AP邻居的数量以及功率信息来估计AP的布放密度,确定一个发送功率的初始值,这个值会根据邻居干扰的最小和最大门限进行调整,来确定一个最终合理的功率。

全局调优与局部调优

调优方式分为两种,一种是全局调优一种是局部调优,那么这两种方式什么场景下使用

(1)全局调优:这种在刚部署的无线网络用的很常见,让整体效果达到最优

(2)局部调优:在已经部署完毕后,某个区域出现了恶化的情况,AC会针对这个区域的AP进行局部的信道与功率调整。

(3)全局调优的方式我们可以定时、自动、手动三种方式,但是局部调优更多的是依靠某些条件来触发(支持手动)

  • AP上线:AC检测到AP上线后,会对新上线AP的以及直接邻居重新分配信道或功率,例如为了避免新上线AP和邻居间的互相干扰。
  • AP下线:当AC检测到AP下线后会运行调优算法适当增加下线AP邻居的功率,来弥补下线AP留下的信号覆盖空洞。这个调整并不会立马执行,考虑到AP异常重启或者人为维护等目的导致的短时间内的重启,所以会等待一段时间后,才在更新邻居信息后运行局部调优算法
  • 非法AP干扰:非法AP由邻居探测识别,并将干扰信息作为调优的输入,设备根据干扰大小触发局部调优。当干扰大小超过门限(默认-65dBm)时,被认为是严重干扰,及时触发局部调优处理,调整非法AP周边AP的信道,尽量避开非法AP的干扰。
  • 无线环境恶化:由于干扰、信号弱等各种原因引起的丢包率、误码率等的增加。如果AP发现信道利用率过高、或无法正常发送Beacon帧,会上报AC触发局部射频调优。
  • 非WiFi设备干扰:微波炉、无绳电话等与WiFi系统使用相同的频率的非WiFi设备带来的干扰。对非WiFi设备干扰的识别由频谱分析模块负责,输出的干扰信息作为调优模块的输入,并根据干扰的级别判断是否触发局部调优,如果存在一个严重干扰或一个周期内多次出现较大的干扰则及时触发局部调优,通过调整非WiFi设备周边AP的信道或功率,从而尽量避开非WiFi设备的干扰。
  • 手动触发局部调优:用户通过手动指定AP组或AP来触发局部调优。

3个调优模式必须了解

华为的射频调优有三个模式,这三种模式是互相排斥的,也就是只能使用一种

(1)自动模式:根据调优间隔,周期性的进行调优,默认间隔是1440分钟也就是24小时

(2)手动模式:人为执行,不会主动调优

(3)定时模式,在指定的时间开始触发调优

默认设备是自动模式,在实际中采用定时的方式比较多些,因为调优的过程中,依赖AP去进行邻居探测,来周期性的收集周围的信息,这种操作会增加数据业务的延迟甚至信道切换,可能影响用户的体验,所以使用定时的模式,把调优定在中午休息时间,或者是早上上班之前。

这里特别提醒:不同的版本可能界面有些细微的差别(包括选项、应用的位置)

默认情况下是自动模式,开始时间为0点,然后间隔1440分钟,也就是24小时,在一般的情况下可以不用去修改什么参数,这样的参数已经可以适用大部分普通的环境了。

那么定时跟手动什么时候使用比较合适呢?

手动模式:刚建立WIFI网络想加快调优的进度,那么可以选择调优模式为手动,然后点击立即调优,注意选择手动后,不点击立即调优,那么是永远也不会调优的。

操作流程是选择手动----点击应用-----在点立即调优

命令行配置

[AC6005]wlan

[AC6005-wlan-view]calibrate enable manual

[AC6005-wlan-view]calibrate manual startup

定时模式:在AP有一定规模,而去周围2.4G相对有点干扰的情况下,可以开启定时模式,在中午或者凌晨6点开始,这样能够在不影响用户使用的情况下进行调优

设置调优模式为定时----开始时间为早上6点,或者中午12点10开始,注意一个问题,这里系统的时间一定要确保是正常的,否则会出现不在正确的时间开始进行调优。

命令行配置

[AC6005]wlan

[AC6005-wlan-view] calibrate enable schedule time 06:00:00

灵敏度

默认的灵敏度为中,有三个选项高中低,并且只能在自动模式下才会采用,建议是使用默认值:中

高:只要发现干扰,立马进行射频调优,这个模式太频繁的调优,会导致信道功率一直在变化,客户端那边会出现中断的情况。

中:当出现一定的干扰时,才进行调优,默认为这个模式,建议也采用这个,对于用户的体验最好

低:出现大规模的干扰时,进行调优,只适合家用或者周围环境特别好的场景。

实际中需要注意的一些问题

在AC里面默认有一个域管理模板,regulatory-domain-profile(名字为default),这个模板的作用

(1)指定国家代码,默认为CN,之前介绍过不同国家支持的信道不一样

(2)DCA信道,哪些信道在调优的选择内,这里包括2.4G与5G

细心的你可能会发现,5G 不管是哪个版本,目前默认情况下只调优149~165,我们介绍过中国的5.2G也就是36~64是已经开放了,AC里面但是默认是没有勾选,这样导致的结果是5G的信道有8个是被浪费的。

就出现了这样的情况,5G信道全部分配在149~165,5.2G的白白浪费。所以在实际环境中可以把36~64勾选,这样来达到信道利用最大化。

华为AC默认没有这样做的原因

(1)官方给出的一个说明是目前大多数终端还不支持5.2的信道,这个前两年还是比较多,但是目前已经很普及了,所以这个是可以开启的。

(2)雷达信道,在5.2的信道里面52、56、60、64这四个信道雷达也是使用的这个频段,如果雷达区域比较多,这部分的信道会出现严重干扰,这个有技术可以避免的,后面会讲解到。

信道捆绑

之前在30~31篇介绍过一些802.11N与AC的特性,信道捆绑的功能能够提升我们实际使用的带宽速率,之前的做法是在每个AP下面手动绑定,这种场景只适合家用或者AP比较少的场景,如果有一个中型环境,有几十个AP,而且环境还可以使用信道捆绑,一个一个去指定太麻烦了,并且信道是需要手动指定,对于专业知识需要有很好的功底支持(要关闭自动信道调优,意味着必须配置人员对周围环境的信道人为去划分),在这样的情况下我们可以使用调优里面带来的自动信道捆绑功能。

可以选择40M以及80M捆绑来进行信道合集优化,实际环境中建议采用40MHZ,信道多,速度适中。

命令行配置

wlan

regulatory-domain-profile name default

默认参数

遇到了雷达怎么办

在一般沿海、气象、环境监测等这下场景雷达是比较多的,如果处于这些环境周围,信道又选择了52~64,不去避免的话,则会出现严重的干扰,所以默认情况下AC是开启了一个DFS信道优选功能。

DFS的作用是当监测到有雷达使用对应的雷达信道后,会自动切换到其他的可用信道,避免干扰雷达,并且会选择一个5G里面干扰最小的信道,避免干扰其他信道。这个在V2R8以及之前都是默认开启,而且不能关闭的,到了V2R10以及V2R19是可以选择关闭(在rrm模板下面),正常情况下不需要去管,默认参数即可。

[AC6605] wlan

[AC6605-wlan-view] rrm-profile name default

[AC6605-wlan-rrm-prof-default] dfs smart-selection disable

自动调优依赖的特性

display rrm-profile name default

在RRM模板中,可以看到开启了自动信道调优跟功率调优的,如果这个功能关闭,那么调优也会失效,就需要我们手动去执行调优。

需要注意的是如果关闭了自动信道与功率调优,2.4G与5G都受影响,有时候希望2.4G开启信道与功率调优,而5G希望功率默认最大,那么这个时候可以创建自定义的模板,调用在5G射频下面,这样的话就可以2.4G全部自动,而5G就根据自己选择来。比较适用于2.4G的信号太强,5G信号由于调优把功率减少了,实际情况功率大也是没影响的情况,那么这个时候可以把自动功率调优关闭。

经验分享

关于调优的功能,都在射频模板里面,射频模板包括了

1、域管理模板:regulatory-domain-profile name default 用来定义国家代码,以及DCA(动态信道调整算法)调优的时候选择的对应信道

2、射频模板:用于调整2.4G、5G的射频信息,比如之前提到的GI模式、VMM,

radio-2g-profile name default

radio-5g-profile name default

3、rrm模板 rrm-profile name default:这次提到的自动信道、功率选择,以及后续的负载均衡、智能漫游、都在这设置。

4、 air-scan-profile name default:空口扫描模板,这个模板默认参数即可,千万别去关,否则AP则不会周期性去扫描周围的情况,导致无法调优。

5、后续的功能都在这几个模板中完成,所以大家有时间可以多看看这些模板里面的内容。

介绍

《带你学习华为企业无线网络应用》是博主原创的针对常见华为厂商无线AC AP组网系列应用部署为主的系列课程,结合实际环境出发,加上了博主部署经验以及会遇到哪些问题等进行综合,做到学以致用,给各位看官朋友一个不一样的学习体验。

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