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13-WLAN配置指导

06-WLAN QoS配置

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06-WLAN QoS配置


1 WLAN QoS

·     本文所指的AP和FAT AP代表了MSR800、MSR 900、MSR900-E、MSR 930和MSR 20-1X无线款型,以及安装了SIC-WLAN模块的MSR系列路由器。

·     MSR 2600、MSR 30-11、MSR 30-11E、MSR 30-11F和MSR3600-51F路由器不支持WLAN 功能。

 

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

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入射频接口视图

interface wlan-radio radio-number

必选

开启WMM功能

wmm enable

必选

缺省情况下,开启WMM服务

需要注意的是,协议要求802.11n的客户端必须支持WLAN QoS,所以当Radio工作在802.11gn的情况下,WMM功能必须开启,否则可能会导致关联后的802.11n的客户端无法通信

设置AC-VO、AC-VI客户端的EDCA参数

wmm edca client { ac-vo | ac-vi } { aifsn aifsn-value | ecw ecwmin ecwmin-value ecwmax ecwmax -value  | txoplimit txoplimit-value | cac } *

可选

缺省情况下,客户端使用的EDCA参数为缺省值。具体参见表1-2

设置AC-BE、AC-BK客户端的EDCA参数

wmm edca client { ac-be | ac-bk } { aifsn aifsn-value | ecw ecwmin ecwmin-value ecwmax ecwmax -value  | txoplimit txoplimit -value  } *

可选

缺省情况下,客户端使用的EDCA参数为缺省值。具体参见表1-2

设置AP的EDCA参数和ACK策略

wmm edca radio { ac-vo | ac-vi | ac-be | ac-bk } { aifsn aifsn-value | ecw ecwmin ecwmin-value ecwmax ecwmax -value | txoplimit txoplimit -value  | noack } *

可选

缺省情况下,AP使用的EDCA参数为缺省值,具体参见表1-3,ACK策略使用Normal ACK

设置CAC准入控制策略

wmm cac policy { channelutilization [ channelutilization-value ] | users [ users-number ] }

可选

缺省情况下,使用基于用户数的准入策略,允许接入用户数为20

设置SVP映射队列

wmm svp map-ac { ac-vi | ac-vo | ac-be | ac-bk }

可选

缺省情况下,不启用SVP报文优先级映射功能

需要注意的是,SVP映射只针对非WMM客户端接入,对WMM客户端不起作用

 

·     如果某优先级队列的CAC功能被启动,则高于此优先级队列的CAC功能会同时被启用。例如,使用wmm edca client命令启动AC-VI优先级CAC功能,则AC-VO优先级也同时启动CAC功能,但是,启动AC-VO优先级的CAC功能,AC-VI优先级的CAC功能不会被启用。

·     用户如非必须,请使用AP和客户端 EDCA参数的缺省值(对于应用802.11b射频卡的设备的TXOP Limit参数除外)。

·     设备应用802.11b射频卡时,建议将AC-BK、AC-BE、AC-VI、AC-VO的TXOP-Limit参数的值分别配置为0、0、188、102。

·     用户只有启用WMM后,SVP才能起作用。

 

表1-2 客户端EDCA参数的缺省值

AC

AIFSN

ECWmin

ECWmax

TXOP Limit

AC-BK

7

4

10

0

AC-BE

3

4

10

0

AC-VI

2

3

4

94

AC-VO

2

2

3

47

 

表1-3 AP使用的EDCA参数的缺省值

AC

AIFSN

ECWmin

ECWmax

TXOP Limit

AC-BK

7

4

10

0

AC-BE

3

4

6

0

AC-VI

1

3

4

94

AC-VO

1

2

3

47

 

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

操作

命令

查看指定客户端的统计信息

display wlan statistics client { all | mac-address mac-address } [ | { begin | exclude | include } regular-expression ]

显示射频或客户端的WMM相关信息

display wlan wmm { radio [ interface wlan-radio wlan-radio-number ] | client { all | interface wlan-radio wlan-radio-number | mac-address mac-address } } [ | { begin | exclude | include } regular-expression ]

清除射频或客户端的WMM相关信息

reset wlan wmm { radio [ interface wlan-radio wlan-radio-number ] | client { all | interface wlan-radio wlan-radio-number | mac-address mac-address } }

 

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 Ethernet 1/0

[Sysname-Ethernet1/0] qos trust dot1p

[Sysname-Ethernet1/0] 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,并开启服务模板。

[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 2/0上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[Sysname] interface wlan-radio 2/0

[Sysname-WLAN-Radio2/0] radio-type dot11g

[Sysname-WLAN-Radio2/0] service-template 1 interface wlan-bss 1

# 开启WMM功能。

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm enable

[Sysname-WLAN-Radio2/0] 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 ethernet 1/0

[Sysname-Ethernet1/0] qos trust dot1p

[Sysname-Ethernet1/0] 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,并开启服务模板。

[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 2/0上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[Sysname] interface wlan-radio 2/0

[Sysname-WLAN-Radio2/0] radio-type dot11g

[Sysname-WLAN-Radio2/0] 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-Radio2/0] wmm edca client ac-vo cac

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm edca client ac-vi cac

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm cac policy users 10

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm enable

[Sysname-WLAN-Radio2/0] 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。

1.4.3  SVP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。无线接入点FAT AP将SVP报文放到AC-VO队列,并将接入点AC-VO队列的ECWmin和ECWmax参数设置为0。

2. 组网图

图1-4 SVP服务组网图

 

3. 配置步骤

# 配置WLAN BSS接口。

<Sysname> system-view

[Sysname] interface wlan-bss 1

[Sysname-WLAN-BSS1] qos trust dot11e

[Sysname-WLAN-BSS1] quit

# 配置Ethernet接口。

[Sysname] interface ethernet 1/0

[Sysname-Ethernet1/0] qos trust dot1p

[Sysname-Ethernet1/0] quit

# 配置WLAN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

# 配置射频策略。

[Sysname] interface wlan-radio 2/0

[Sysname-WLAN-Radio2/0] radio-type dot11g

[Sysname-WLAN-Radio2/0] service-template 1 interface wlan-bss 1

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm enable

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm svp map-ac ac-vo

[Sysname-WLAN-Radio2/0] wmm edca radio ac-vo ecw ecwmin 0 ecwmax 0

[Sysname-WLAN-Radio2/0] quit

一个非WMM客户端上线,打入SVP报文,SVP报文会从所配置的AC-VO队列转发。

1.5  常见配置错误举例

1.5.1  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。

(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客户端生效。

1.5.2  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命令开启WMM功能。

(2)     检查配置的SVP或CAC功能是否生效。

1.6  配置用户限速服务

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  配置用户限速服务

基于无线服务的无线客户端的速率限制是指对于同一个服务模板,FAT AP根据配置情况对无线客户端进行限速。

表1-5 配置基于无线服务的用户限速服务

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

进入服务模板视图

wlan service-template service-template-number { clear | crypto }

-

配置基于无线服务的无线用户限速功能

client-rate-limit direction { inbound | outbound } mode { dynamic | static } cir cir

必选

缺省情况下,基于无线服务的无线用户限速功能处于关闭状态

 

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1-6 用户限速服务显示和维护

操作

命令

显示用户限速信息

display wlan client-rate-limit service-template [ service-template-number ] [ | { begin | exclude | include } regular-expression ]

 

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 2/0上绑定无线服务模板1和WLAN-BSS 1。

[AP] interface wlan-radio 2/0

[AP-WLAN-Radio2/0] radio-type dot11g

[AP-WLAN-Radio2/0] channel 1

[AP-WLAN-Radio2/0] service-template 1 interface wlan-bss 1

[AP-WLAN-Radio2/0] 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。

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