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1 WLAN QoS

1.1 WLAN QoS简介

1.1.1 术语

1.1.2 WMM协议概述

1.1.3 协议和标准

1.2 配置WMM服务

1.3 WMM服务显示和维护

1.4 WMM服务典型配置举例

1.4.1 WMM基本服务配置举例

1.4.2 CAC服务典型配置举例

1.5 智能带宽保障功能

1.5.1 配置智能带宽保障功能

1.5.2 智能带宽保障显示和维护

1.5.3 智能带宽保障典型配置举例

1.6 配置基于无线服务的用户限速

1.6.1 配置基于无线服务的用户限速

1.6.2 用户限速服务显示和维护

1.6.3 用户限速服务典型配置举例

1.7 常见配置错误举例

1.7.1 EDCA参数配置失败

1.7.2 配置SVP或CAC功能无效

1 WLAN QoS

1.1  WLAN QoS简介

802.11网络提供了基于竞争的无线接入服务，但是不同的应用需求对于网络的要求是不同的，而原始的网络不能为不同的应用提供不同质量的接入服务，所以已经不能满足实际应用的需要。

IEEE 802.11e为基于802.11协议的WLAN体系添加了QoS特性，这个协议的标准化时间很长，在这个过程中，Wi-Fi组织为了保证不同WLAN厂商提供QoS的设备之间可以互通，定义了WMM（Wi-Fi Multimedia，Wi-Fi多媒体）标准。WMM标准使WLAN网络具备了提供QoS服务的能力。

1.1.1  术语

(1)     WMM

WMM是一种无线QoS协议，用于保证高优先级的报文有优先的发送权利，从而保证语音、视频等应用在无线网络中有更好的质量。

(2)     EDCA

EDCA（Enhanced Distributed Channel Access，增强的分布式信道访问）是WMM定义的一套信道竞争机制，有利于高优先级的报文享有优先发送的权利和更多的带宽。

(3)     AC

AC（Access Category，接入类），WMM按照优先级从高到低的顺序分为AC-VO（语音流）、AC-VI（视频流）、AC-BE（尽力而为流）、AC-BK（背景流）四个优先级队列，保证越高优先级队列中的报文，抢占信道的能力越高。

(4)     CAC

CAC（Connect Admission Control，连接准入控制），限制能使用高优先级队列（AC-VO和AC-VI队列）的客户端个数，从而保证已经使用高优先级队列的客户端能够有足够的带宽保证。

(5)     U-APSD

U-APSD（Unscheduled Automatic Power-save Delivery，非调度自动节能发送），是WMM定义的一种新的节能处理方式，可以进一步提升客户端的节能能力。

(6)     SVP

SVP（SpectraLink Voice Priority，SpectraLink语音优先级）是SpectraLink公司为向语音通话提供QoS保障而设计的语音优先协议。

1.1.2  WMM协议概述

在802.11协议中DCF（Distributed Coordination Function，分布式协调功能）规定了AP和客户端使用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，载波监听/冲突避免）的接入方式。在占用信道发送数据前，AP或客户端会监听信道。当信道空闲时间大于或等于规定的空闲等待时间，AP或客户端在竞争窗口范围内随机选择退避时间进行退避。最先结束退避的设备竞争到信道。在802.11协议中，由于所有设备的空闲等待时间、竞争窗口都相同，所以整个网络设备的信道竞争机会相同。

1. EDCA参数

WMM协议通过对802.11协议的增强，改变了整个网络完全公平的竞争方式，将BSS（Basic Service Set，基本服务集）内的数据报文分为4个AC，高优先级的AC占用信道的机会大于低优先级的AC，从而使不同的AC能获得不同级别的服务。

WMM协议对每个AC定义了一套信道竞争EDCA参数，EDCA参数的含义如下所示。

·     AIFSN（Arbitration Inter Frame Spacing Number，仲裁帧间隙数），在802.11协议中，空闲等待时长（DIFS）为固定值，而WMM针对不同AC可以配置不同的空闲等待时长，AIFSN数值越大，用户的空闲等待时间越长，为图1-1中AIFS时间段；

·     ECWmin（Exponent form of CWmin，最小竞争窗口指数形式）和ECWmax（Exponent form of CWmax，最大竞争窗口指数形式)，决定了平均退避时间值，这两个数值越大，用户的平均退避时间越长，为图1-1中Backoff slots时间段；

·     TXOPLimit（Transmission Opportunity Limit，传输机会限制），用户一次竞争成功后，可占用信道的最大时长。这个数值越大，用户一次能占用信道的时长越大，如果是0，则每次占用信道后只能发送一个报文。

图1-1 WMM对每个AC赋予不同的信道竞争参数

2. CAC准入策略

CAC的基本原理是客户端只有获得AP的批准，才能以高优先级的AC发送数据，否则只能使用低优先级的AC，保证了已经获得批准的客户端能够获得需要的带宽。这里将各种传输报文分为两类：实时业务流（需要CAC控制的流，包括AC-VO和AC-VI）和普通数据流（不需要CAC控制的流，包括AC-BE和AC-BK）。

如果客户端需要使用高优先级的AC，则需要进行请求，AP按照如下介绍的算法，计算是否允许客户端使用，并将结果回应给客户端。

·     基于信道利用率的准入策略：计算1秒内所有已接入的高优先级AC占用信道的时间，以及请求以高优先级接入的AC占用信道的时间，二者相加，如果小于或等于用户配置的最大信道占用时间，则允许该流以请求的优先级接入。否则，拒绝请求。

·     基于用户数量的准入策略：如果高优先级AC中客户端数量加上请求接入的客户端，小于或等于用户配置的该高优先级AC的最大用户数，则允许用户的请求。否则，拒绝请求。如果一个客户端同时接入AC-VO和AC-VI优先级业务流，接入客户端的个数按1计算。

3. U-APSD节能模式

U-APSD是对原有节能模式的改进。客户端在关联时可以指定某些AC具有触发属性，某些AC具有发送属性，以及触发后最多允许发送的数据报文数量。触发和发送属性还可以在通过连接准入控制创建流的时候进行更改。客户端休眠后，发往客户端的属于具有发送属性AC的数据报文将被缓存在发送缓存队列中，客户端需要发送属于具有触发属性AC的报文以获取发送缓存队列中的报文。AP收到触发报文后，按照接入时确定的发送报文数量，发送属于发送队列的报文。没有发送属性的AC仍然使用802.11定义的传统方式存储和传送。

4. SVP服务

SVP服务是实现对IP头中Protocol ID为119的SVP报文的处理功能，将其放入指定的AC队列中。由于SVP规定SVP报文不需要进行随机退避，所以当对应AC队列中只有SVP报文时，可以将ECWmin和ECWmax均设置为0。

5. ACK策略

协议规定ACK策略有两种：Normal ACK和No ACK。

·     No ACK（No Acknowledgment）策略，是针对通信质量较好，干扰较小的情况下，在无线报文交互过程中，不使用ACK报文进行接收确认的一种策略。No ACK策略能有效提高传输效率，但在不使用ACK确认的情况下，如果通信质量较差，即使接收端没有收到发送包，发送端也不会重发，所以会造成丢包率增大的问题。

·     Normal ACK策略是指对于每个发送的单播报文，接收者在成功接收到发送报文后，都要发送ACK进行确认。

1.1.3  协议和标准

·     802.11e-2005, Amendment 8: Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements, IEEE Computer Society, 2005

·     Wi-Fi, WMM Specification version 1.1, Wi-Fi Alliance, 2005

1.2  配置WMM服务

表1-1 配置WMM服务

表1-2 客户端EDCA参数的缺省值

表1-3 AP使用的EDCA参数的缺省值

1.3  WMM服务显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后WMM服务的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除WMM服务的统计信息。

表1-4 WMM服务显示和维护

1.4  WMM服务典型配置举例

1.4.1  WMM基本服务配置举例

1. 组网需求

在FAT AP上开启WMM功能，使AP和客户端在发送流量时能够区分业务优先级。

2. 组网图

图1-2 WMM基本服务组网图

3. 配置步骤

# 在WLAN-BSS接口上配置优先级信任模式为信任报文自带的802.11e优先级。

<Sysname> system-view

[Sysname] interface wlan-bss 1

[Sysname-WLAN-BSS1] qos trust dot11e

[Sysname-WLAN-BSS1] quit

# 在以太网端口上配置优先级信任模式为信任报文自带的802.1p优先级。

[Sysname] interface gigabitethernet 1/0/1

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos trust dot1p

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 配置服务模板为clear类型，SSID为market，认证方式为开放系统认证，并使能服务模板。

[Sysname] wlan service-template 1 clear

[Sysname-wlan-st-1] ssid market

[Sysname-wlan-st-1] authentication-method open-system

[Sysname-wlan-st-1] service-template enable

# 在WLAN-Radio 1/0/2上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[Sysname] interface wlan-radio 1/0/2

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] radio-type dot11gn

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] service-template 1 interface wlan-bss 1

# 开启WMM功能。

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] wmm enable

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] quit

开启WMM功能后，通过display wlan wmm radio可以查看到关于WMM的显示信息。

1.4.2  CAC服务典型配置举例

1. 组网需求

无线接入点FAT AP连接以太网，并启用WMM功能。要求使用用户数判断策略，允许10个客户端可以和AP建立AC-VO和AC-VI的业务流，保证使用高优先级AC-VO和AC-VI队列的客户端能够有足够的带宽保证。

2. 组网图

图1-3 CAC服务组网图

3. 配置步骤

# 在WLAN-BSS接口上配置优先级信任模式为信任报文自带的802.11e优先级。

<Sysname> system-view

[Sysname] interface wlan-bss 1

[Sysname-WLAN-BSS1] qos trust dot11e

[Sysname-WLAN-BSS1] quit

# 在以太网端口上配置优先级信任模式为信任报文自带的802.1p优先级。

[Sysname] interface gigabitethernet 1/0/1

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] qos trust dot1p

[Sysname-GigabitEthernet1/0/1] quit

# 配置服务模板为clear类型，SSID为market，认证方式为开放系统认证，并使能服务模板。

[Sysname] wlan service-template 1 clear

[Sysname-wlan-st-1] ssid market

[Sysname-wlan-st-1] authentication-method open-system

[Sysname-wlan-st-1] service-template enable

# 在WLAN-Radio 1/0/2上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[Sysname] interface wlan-radio 1/0/2

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] radio-type dot11gn

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] service-template 1 interface wlan-bss 1

# 最多允许10个客户端使用高优先级AC(AC-VO或AC-VI)。

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] wmm edca client ac-vo cac

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] wmm edca client ac-vi cac

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] wmm cac policy users 10

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] wmm enable

[Sysname-WLAN-Radio1/0/2] quit

如果AP上高优先级AC中客户端数量加上请求接入的客户端，小于或等于用户配置的该高优先级AC的最大用户数（本例中为10），则允许用户的请求。对超过最大用户数的报文进行降级处理。

1.5  智能带宽保障功能

在实际应用中，网络中的流量不会一直处于某个稳定的状态。当某一个BSS的流量非常大时，会挤占其它BSS的可用带宽。如果采取简单地对某个BSS的报文进行限速，在总体流量较小时，又会导致闲置带宽被浪费。

在这种情况下，可以开启智能带宽保障功能，确保在网络未拥塞时，所有BSS的报文都可以通过；在网络拥塞时，每个BSS都可以获取最低的保障带宽。通过这种方式，既确保了网络带宽的充分利用，又兼顾了不同无线服务之间带宽占用的公平原则。例如，SSID 1、SSID 2及SSID 3分别配置保障带宽为25%、25%及50%。当网络空闲时，SSID 1可以超过保障带宽，任意占用网络剩余带宽；当网络繁忙、没有剩余带宽时，SSID 1至少可以占有自己的保障带宽部分（25%）。

1.5.1  配置智能带宽保障功能

表1-5 配置智能带宽保障功能

1.5.2  智能带宽保障显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display wlan bandwidth-guarantee命令可以显示带宽保障情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表1-6 带宽保障显示和维护

1.5.3  智能带宽保障典型配置举例

1. 组网需求

·     在某企业内，三个客户端分别通过名为research、office、entertain的SSID接入无线网络。

·     为了满足企业网络正常运行的需求，要求在同一个FAT AP内，保证无线服务office的带宽保障为20%，无线服务research的带宽保障为80%，无线服务entertain没有分配带宽保障。

2. 组网图

图1-4 智能带宽保障配置举例组网图

3. 配置步骤

# 配置802.11a射频的最大带宽参考值为10000kbps。

<AP> system-view

[AP] wlan rrm

[AP-wlan-rrm] dot11a max-bandwidth 10000

[AP-wlan-rrm] quit

# 创建WLAN-BSS接口。

[AP] interface wlan-bss 1

[AP-WLAN-BSS1] port-security port-mode psk

[AP-WLAN-BSS1] port-security tx-key-type 11key

[AP-WLAN-BSS1] port-security preshared-key pass-phrase simple 12345678

[AP-WLAN-BSS1] quit

[AP] interface wlan-bss 2

[AP-WLAN-BSS2] port-security port-mode psk

[AP-WLAN-BSS2] port-security tx-key-type 11key

[AP-WLAN-BSS2] port-security preshared-key pass-phrase simple abcdefgh

[AP-WLAN-BSS2] quit

[AP] interface wlan-bss 3

[AP-WLAN-BSS3] quit

# 配置服务模板1为crypto模式，SSID为research。

[AP] wlan service-template 1 crypto

[AP-wlan-st-1] ssid research

[AP-wlan-st-1] authentication-method open-system

[AP-wlan-st-1] cipher-suite ccmp

[AP-wlan-st-1] security-ie rsn

[AP-wlan-st-1] service-template enable

[AP-wlan-st-1] quit

# 配置服务模板2为crypto模式，SSID为office。

[AP] wlan service-template 2 crypto

[AP-wlan-st-2] ssid office

[AP-wlan-st-2] authentication-method open-system

[AP-wlan-st-2] cipher-suite ccmp

[AP-wlan-st-2] security-ie rsn

[AP-wlan-st-2] service-template enable

[AP-wlan-st-2] quit

# 配置服务模板3为clear模式，SSID为entertain。

[AP] wlan service-template 3 clear

[AP-wlan-st-3] ssid entertain

[AP-wlan-st-3] service-template enable

[AP-wlan-st-3] quit

# 在WLAN-Radio 1/0/1上绑定无线服务模板和WLAN-BSS 。

[AP] interface wlan-radio 1/0/1

[AP-WLAN-Radio1/0/1] radio-type dot11a

[AP-WLAN-Radio1/0/1] service-template 1 interface wlan-bss 1

[AP-WLAN-Radio1/0/1] service-template 2 interface wlan-bss 2

[AP-WLAN-Radio1/0/1] service-template 3 interface wlan-bss 3

# 开启智能带宽保障。

[AP-WLAN-Radio1/0/1] bandwidth-guarantee enable

# 配置服务模板1、服务模板2的保障带宽占总带宽的百分比分别为80%、20%。

[AP-WLAN-Radio1/0/1] bandwidth-guarantee service-template 1 percent 80

[AP-WLAN-Radio1/0/1] bandwidth-guarantee service-template 2 percent 20

[AP-WLAN-Radio1/0/1] return

4. 验证配置结果

# 通过display wlan bandwidth-guarantee命令查看智能带宽保障信息。

<AP> display wlan bandwidth-guarantee interface wlan-radio 1/0/1

                            Bandwidth Guarantee

--------------------------------------------------------------------------------

 Radio                           Mode            Service-Template   Percent

--------------------------------------------------------------------------------

 WLAN-Radio1/0/1                 802.11a         1                  80%

 WLAN-Radio1/0/1                 802.11a         2                  20%

--------------------------------------------------------------------------------

(1)     如果AP向所有客户端发送的总流量小于10000kpbs。在这种情况下，AP向Client 1～Client 3实际发送的流量不会受限制。

(2)     如果AP分别向Client 1和Client 2发送大于2000kbps以及8000kbps的流量，并且向所有客户端发送的总流量大于10000kpbs。在这种情况下，由于为research无线服务和office无线服务配置了智能带宽保障功能，设备会优先保证Client 1和Client 2的流量。因此AP向Client 1和Client 2实际发送的流量分别为2000kbps以及8000kbps左右，向其它数据流（Client 3）发送的流量会受到限制。

1.6  配置基于无线服务的用户限速

WLAN网络中每一个AP提供的可用带宽有限，且由接入的无线客户端共享，部分无线客户端占用过多带宽，势必导致其它无线客户端受到影响。通过配置用户限速功能，可以限制部分无线客户端对带宽的过多消耗，保证所有接入无线客户端均能正常使用网络业务。基于无线客户端的速率限制功能有两种模式：

·     动态模式：在同一个AP内，配置的速率值是所有客户端使用的速率总和。每个客户端的限制速率是配置速率值/客户端数量。例如，配置10Mbps速率，有5个用户上线，则每个用户的可用带宽限制为2Mbps。

·     静态模式：由用户静态配置每个客户端的速率，即配置的速率是同一个AP内，每个客户端的最大速率。例如，配置1Mbps速率，则每个上线的客户端的可用带宽限制为1Mbps。接入客户端增加至一定数量时，如果所有接入客户端理论允许的总带宽超出AP可提供的有效带宽，那么每个客户端将不能保证获得的指定带宽。

1.6.1  配置基于无线服务的用户限速

表1-7 配置基于无线服务的用户限速服务

1.6.2  用户限速服务显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display wlan client-rate-limit命令可以显示用户限速情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

表1-8 用户限速服务显示和维护

1.6.3  用户限速服务典型配置举例

1. 组网需求

FAT AP与二层交换机Switch相连。在FAT AP上配置用户限速功能，使FAT AP分别在入方向上以静态模式、在出方向上以动态模式限制无线客户端的速率。

2. 组网图

图1-5 用户限速基本服务组网图

3. 配置步骤

# 创建WLAN BSS接口。

<AP> system-view

[AP] interface wlan-bss 1

[AP-WLAN-BSS1] quit

# 配置WLAN服务模板为clear模式，不配置认证方式。

[AP] wlan service-template 1 clear

[AP-wlan-st-1] ssid service

[AP-wlan-st-1] authentication-method open-system

# 配置基于无线服务的无线用户限速功能，使从客户端到AP方向的固定速率为8000 kbps，从AP到客户端方向的共享速率为8000kbps。

[AP-wlan-st-1] client-rate-limit direction inbound mode static cir 8000

[AP-wlan-st-1] client-rate-limit direction outbound mode dynamic cir 8000

[AP-wlan-st-1] service-template enable

[AP-wlan-st-1] quit

# 在WLAN-Radio 1/0/2上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[AP] interface wlan-radio 1/0/2

[AP-WLAN-Radio1/0/2] radio-type dot11gn

[AP-WLAN-Radio1/0/2] channel 1

[AP-WLAN-Radio1/0/2] service-template 1 interface wlan-bss 1

[AP-WLAN-Radio1/0/2] return

4. 验证配置结果

# 通过display wlan client-rate-limit service-template 命令查看用户限速的配置情况。

<AP> display wlan client-rate-limit service-template

                            Client Rate Limit

--------------------------------------------------------------------------------

 Service Template       Direction       Mode            CIR(kbps)

--------------------------------------------------------------------------------

 1                      Inbound         Static          8000

 1                      Outbound        Dynamic         8000

--------------------------------------------------------------------------------

(1)     只有Client 1通过service接入无线网络，可使用的带宽被限制在8000kbps左右。

(2)     Client 2也通过service接入无线网络后，从Client 1、Client 2侧到AP侧方向上的可使用的带宽分别被限制在8000kbps左右，从AP侧到Client 1、Client 2侧方向上的可使用的带宽分别被限制在4000kbps左右。

1.7  常见配置错误举例

1.7.1  EDCA参数配置失败

1. 故障现象

配置EDCA参数，提示失败。

2. 故障分析

配置AP的EDCA参数，受到AP上射频芯片的制约。

3. 处理过程

(1)     使用display wlan wmm radio命令查看AP上射频芯片对EDCA参数的支持范围，保证配置的EDCA参数在此外围之内。

(2)     检查配置的EDCA参数是否为合法值。

1.7.2  配置SVP或CAC功能无效

1. 故障现象

已经应用wmm svp map-ac命令配置了SVP报文优先级映射功能，但是配置没有生效。

已经应用wmm edca client命令配置了CAC，但是配置没有生效。

2. 故障分析

只有在启用了WMM功能后，SVP、CAC功能才能生效。

3. 处理过程

(1)     应用wmm enable命令使能WMM功能。

(2)     检查配置的SVP或CAC功能是否生效。

(3)     SVP功能只能对非WMM客户端生效，请检查客户端是否为非WMM客户端。