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WLAN射频负载均衡技术白皮书-6W100

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WLAN射频负载均衡技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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概述

1.1  产生背景

当一个无线客户端已经连接了一个无线接入点的射频,它仍然会定期扫描无线信道。当无线客户端检测到某个射频信号的RSSI强于当前射频信号的RSSI时,无线客户端会认为新的射频将提供更好的无线服务质量,所以它就会和原来的射频解除关联并关联到新的射频上。这样很容易导致大量的无线客户端连接到同一个射频上,造成射频负载不均衡,不能充分地保证每个射频的性能和无线客户端的带宽,WLAN射频负载均衡可以用来解决这一问题。

1.2  技术优点

WLAN射频负载均衡主要具有以下优点:

·              基于集中式无线架构

AC+FIT AP组网中,每个AP通过CAPWAP协议与AC建立控制和数据隧道,射频负载均衡算法在AC侧进行集中控制。集中控制的方法,可以让AC实时完整地了解每个射频当前的负荷,从而对网络中的负载进行有效均衡。

·              支持会话差值与多频段比例方式

WLAN射频负载均衡技术可以让用户灵活地选择会话差值方式或多频段比例方式(接入不同频段射频的客户端数量的比例)。

·              过载5GHz射频隐藏SSID

当双5GHz射频AP的其中一个5GHz射频负载过高时,通过该技术可以维持已存在的无线用户会话,并将该过载5GHz射频的SSID对未接入用户隐藏,从而让未接入用户只能够发现和接入到另一个5G射频上。这样既可以平滑地进行负载均衡控制,又可以保证用户快速地接入到网络中。

WLAN射频负载均衡技术实现

2.1  概念介绍

2.1.1  会话差值方式

衡量能够扫描到同一客户端的多个射频当前各自的负载情况,判断当前过载射频是否需要执行射频负载均衡。

2.1.2  多频段比例方式

衡量能够扫描到同一客户端的多个射频所有接入的2.4GHz5GHz客户端数的比例,判断当前过载射频是否需要执行射频负载均衡。

2.1.3  射频负载均衡RSSI门限

如果Radio检测到客户端的RSSI值低于设定值,则该Radio将判定该客户端没有被检测到,仅当客户端向该Radio发送关联请求时,该Radio才会参与负载均衡计算如果只有过载的Radio检测到某客户端的RSSI值达到负载均衡RSSI门限,则设备会将该Radio拒绝客户端关联请求的次数减少为1次,增大该客户端接入的概率。

2.1.4  拒绝客户端关联请求的最大次数

如果Radio已过载并多次拒绝某一客户端的关联请求,次数达到设定的最大拒绝次数,那么该Radio会认为此时该客户端不能连接到其它任何的Radio,在这种情况下,Radio会接受该客户端的关联请求。

2.1.5  过载5GHz射频隐藏SSID功能

对于有多个5GHz射频的AP,开启过载5GHz射频隐藏SSID功能后,当5GHz射频上的在线客户端数量达到或超过会话门限值,并且与同一AP内另一个5GHz射频上的在线客户端数量的差值达到或超过会话差值门限值,则本射频隐藏SSID,以降低过载5GHz射频的接入数量。当在线客户端数量小于会话门限值后,射频将不再隐藏SSID

2.2  运行机制

2.2.1  建立ACAPCAPWAP隧道

AC+FIT AP组网中,在AP提供无线接入服务前,AC通过CAPWAP协议与AP建立控制隧道和数据隧道,AC通过控制隧道对AP进行管理和监控,通过数据隧道转发客户端的数据报文

2.2.2  实时跟踪无线客户端位置

无线客户端会频繁定期地扫描射频的信道,以发现无线网络。

·              AC+FIT AP组网中,当一个AP侦听到来自某个无线用户的扫描信号时,将会向AC上报自己发现的某个无线用户。AC将以该无线用户的MAC地址为索引,记录哪些AP的射频侦听到了该用户的信号,即邻居报告。根据这些信息,通过某个无线用户MAC地址查询到的射频列表,就找到了在特定时刻和特定位置下,能够为该用户提供WLAN接入服务的AP的射频。为了保证这些信息的实时准确,通过老化机制可以将过期的记录老化掉。

·              FAT AP组网中,当AP侦听到来自某个无线用户的扫描信号时,会记录哪些射频侦听到了该用户的信号。根据这些信息,通过某个无线用户的MAC地址查询到的射频列表,就找到了在特定时刻和特定位置下,能够为该用户提供WLAN接入服务的射频。为了保证这些信息的实时准确,通过老化机制可以将过期的记录老化掉。

2.2.3  WLAN射频负载均衡条件判断

·              AC+FIT AP组网中,AC根据AP上报的邻居报告判断需要进行负载均衡的Radio,邻居报告记录着每个Radio检测到的客户端的MAC地址和RSSI值。当客户端发起关联请求时,AC仅对客户端发起关联请求的Radio和检测到该客户端RSSI值达到负载均衡门限的其他Radio进行负载均衡计算。

·              FAT AP组网中,AP根据邻居报告判断需要进行负载均衡的Radio,邻居报告记录着每个Radio检测到的客户端的MAC地址和RSSI值。当客户端发起关联请求时,AP仅对客户端发起关联请求的Radio和检测到该客户端RSSI值达到负载均衡门限的Radio进行负载均衡计算。

2.2.4  执行射频负载均衡

WLAN射频负载均衡功能在两种负载均衡方式下的执行过程:

·              会话差值方式:APRadio负载达到或者超过设置的负载门限值时开始运行射频负载均衡功能。若此时该Radio与同一ACFAT AP)内其它参与负载均衡计算的、负载最轻的Radio的负载差值达到或者超过设置的最大负载差值门限值,该Radio拒绝任何其它客户端的关联请求。若未达到负载门限或者负载差值门限,则该Radio接受客户端的关联请求。

·              多频段比例方式:

¡  当客户端对5GHz频段Radio发起关联请求时,符合以下两条件时,本Radio拒绝客户端的关联请求:

其一,本Radio的负载达到或者超过设置的负载门限值;

其二,同一设备参与负载均衡计算的所有Radio上,接入的5GHz客户端与2.4GHz客户端的比例大于配置的比例。若接入的5GHz客户端与2.4GHz客户端比例小于等于配置的比例,则本Radio接受客户端的关联请求。

¡  当客户端对2.4GHz频段Radio发起关联请求时,符合以下两条件时,本Radio拒绝客户端的关联请求:

其一,本Radio的负载达到或者超过设置的负载门限值;

其二,同一设备参与负载均衡计算的所有Radio上,接入的5GHz客户端与2.4GHz客户端的比例小于配置的比例。若接入的5GHz客户端与2.4GHz客户端比例大于等于配置的比例,则本Radio接受客户端的关联请求。

如果Radio已过载并多次拒绝某一客户端的关联请求,拒绝达到一定次数后,客户端再次发起关联请求时,Radio会接受该客户端的关联请求。

WLAN射频负载均衡典型组网应用

3.1  会话差值方式的射频负载均衡配置举例(无线AC应用)

1所示,AP 1AP 2通过L2 switch连接到AC,且AP 1AP 2Radio信号覆盖区域有重叠,要求在AC上开启射频负载均衡功能,即当Radio上的在线客户端数量达到或超过3,并且与同一AC内另一个Radio上的在线客户端数量差值达到或超过2,执行射频负载均衡。

图1 会话差值方式的射频负载均衡配置组网图

 

3.2  会话差值方式的射频负载均衡配置举例(无线FAT AP应用)

2所示,AP通过L2 switch连接到网络中,AP开启了两个Radio且两个Radio间有信号重叠,要求在AP上开启射频负载均衡功能,当Radio上的在线客户端数量达到或超过3,并且与另一个Radio上的在线客户端数量差值达到或超过2,执行射频负载均衡。

图2 会话差值方式的射频负载均衡配置组网图

 

3.3  多频段比例方式的射频负载均衡配置举例(无线AC应用)

3所示,AP 1AP 2通过L2 switch连接到AC,且AP 1AP 2Radio信号覆盖区域有重叠。要求在AC上开启射频负载均衡功能,当2.4GHz Radio收到客户端的关联请求,Radio上的在线客户端数量达到或超过4,并且同一AC内待上线客户端的所有邻居Radio上的5GHz客户端、2.4GHz客户端比例小于2:1,执行射频负载均衡。

图3 多频段比例方式的射频负载均衡配置组网图

 

3.4  多频段比例方式的射频负载均衡配置举例(无线FAT AP应用)

4所示,AP通过L2 switch连接到网络中,AP开启了不同频段的两个Radio且两个Radio间有信号重叠。要求在AP上开启射频负载均衡功能,当2.4GHz Radio收到客户端的关联请求,Radio上的在线客户端数量达到或超过6,并且AP内待上线客户端的所有邻居Radio上的5GHz客户端、2.4GHz客户端比例小于2:1,执行射频负载均衡。

图4 多频段比例方式的射频负载均衡配置组网图