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02-iStation概述技术白皮书
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iStation概述技术白皮书
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随着Wi-Fi 6技术成功打破带宽、时延和并发终端数量的限制，其正在以惊人的速度、更低的功耗和时延以及更高的带宽，被越来越多的企业作为园区网络接入的首选，“无线优先”已成为企业组网的必然选择。
在企业无线网络建设与运营过程中，“网络优化”是不可或缺的一环。有效的网络优化不仅能够保证用户使用的效果与最终体验，还可以提高设备接入用户数量，延长设备使用寿命。因此H3C自主研发了iRadio、iStation、iEdge、iHeal相关技术，在空口性能、漫游接入、应用保障、网络自动化等各个方面不断优化无线网络，提升用户体验。
图1 技术优点
本文档主要介绍iStation技术是如何从终端侧保障用户使用体验的。
终端接入无线网络分为“扫描—Probe探测—关联”三个阶段，如何让终端在接入无线网络的时候就快速连接到最佳的射频上，iStation接入优化在每个阶段都有独特的优化策略，形成了一套完整、有效的方案。
该阶段终端全信道扫描接收设备发出的Beacon帧，不与设备做直接交互，优化重点在于Beacon帧的控制，从而实现整网功率等统一调控。目的如下：
· 避免信号覆盖盲区和覆盖过大的问题，信号覆盖过大容易误导终端连接远端的AP。
· 引导终端连接5G频段。
· 有针对性的隐藏信号，例如根据射频信道利用率、用户数等元素来隐藏该射频的信号，促使终端快速连接到其他更优质的射频信号上，一方面提升了终端接入速度，另一方面达到了整网统一控制的目的。
该阶段终端会发送Probe Request帧，此时允许终端接入的射频就会回应Probe Response帧。通过iStation技术接入优化功能，可以在回复Probe Response时进行控制以诱导终端连接到信号较好的射频上，如设置5G射频超过一定信号强度才回应，设置2.4G射频不回应，以此诱导终端连接到信号较好的5G射频上。
前两个阶段主要是通过诱导，让终端主动去选择较好的射频关联。但由于终端型号、驱动版本众多，部分终端也有选择不当的情况，因此在关联阶段iStation技术接入优化功能可以帮助设备适当纠正终端行为。如当终端仍然关联远端射频时，设备会启动弱信号拒绝接入功能，拒绝终端接入；如当终端选择信道较差的2.4G射频关联而不关联较好的5G射频时，设备会启动频谱导航功能，将终端导航到5G射频上。
WLAN协议并没有提供终端漫游的机制，而是由终端自身决定什么时间漫游，在实际应用中，不同终端的漫游机制存在着较大的差异。如何保证终端在移动过程中，快速漫游到最佳的射频上，避免漫游粘滞或频繁漫游的出现，对提升用户体验尤为关键。
iStation智能漫游功能，首先会对终端能力进行分类，给每个终端打上不同的能力标签，比如是否支持5G、是否支持802.11k、是否支持802.11v等，然后根据终端标签使用不同的方式进行导航。使的终端漫游的更快、更平顺、客户体验更好。
· 对于支持802.11kv的终端，AC会通知终端测量Wi-Fi使用质量、周边Wi-Fi信号等数据，AC结合终端测量数据和周边的AP运行情况，统一分析给终端找出最佳的AP，然后再给终端发出指令进行切换。
· 对于不支持802.11v的终端，设备会根据终端上行信号强度、流量等信息，选择性的降低AP的发射功率为终端创造更多漫游的条件，促使终端认为自己的信号过差而主动漫游，如果终端仍然不漫游则触发终端重新关联机制。
图2 智能漫游示意图
大型园区AP和无线终端数量较多，通常会部署多台AC进行管理。终端在园区内移动无可避免会有跨越AC漫游的情况，跨AC漫游有两个最典型的难题。
· 终端的源地址合法性检验无法通过：终端在跨AC漫游过程，由于无线信号是连续覆盖的，终端漫游到新的AC并不会重新申请IP，而是会继续沿用原有IP收发报文，由于在新的AC上没有申请IP所以会被当成非法主机。
· 重复认证：不管是802.1X认证、还是Portal认证，在跨越AC后均需要重新认证。虽然当前已经有无感知认证技术来降低终端重认证带来的不便，但只是无需用户手动参与，认证过程由AC与AAA服务器自动完成，因此重复认证会给设备和AAA服务器增加压力。
iStation推出的大型漫游中心功能，完美解决了这些难题。在多AC场景下，选择一台AC建立漫游中心，终端在任何一台AC上线后，其IP、VLAN、认证、授权等信息均会被记录在此漫游中心数据库内。当终端漫游到新的AC后，新AC首先会向漫游数据中心查询该终端的信息，如果该终端已经存在，则根据记录直接在新AC上恢复其状态与权限，无需再次执行安全检查与重复认证。漫游中心功能让多AC间漫游更容易、网络更安全、减轻了AAA服务器的压力，具有成本低、易部署、易管理、易扩展的特点。
图3 漫游中心示意图
传统Wi-Fi网络在提供应用和业务时往往只关注业务而不关心使用者的身份优先级，对于高优先级的应用和业务，不管使用者优先级的高低都按高优先级进行资源分配和转发。但在某些环境中，往往需要保障某些终端随时随地优先，比如在会议直播时，需最优先保障用于媒体回传的终端，而无需关心其具体业务。由此，iStation开发了VIP保障功能。
VIP保障功能将用户分为三个等级，一级VIP、二级VIP、普通终端，分别享有不同的优先级。比如一级VIP优先级最高，具有优先接入、优先转发、不受限速、预留资源防大流量冲击、空口优先、动态限速其他级别终端等权利。当网络中存在无线智能运维平台时，VIP保障功能可支持VIP终端健康状态10s级别监控，可及时发现VIP用户的体验问题；还支持基于用户账号自动生效，以确保用户在更换了终端后仍然能自动享受VIP待遇。
图4 VIP保障示意图
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。当某个服务的流量非常大时，会挤占其它服务的可用带宽。如果直接对单个服务的报文进行限速，在总体流量较小时，又会导致闲置带宽被浪费。智能带宽保障功能提供了更灵活的流量控制机制：
· 当网络未拥塞时，所有服务的报文都可以通过。
· 当网络发生拥塞时，每个服务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，配置SSID 1、SSID 2及SSID 3的保障带宽占总带宽的比例分别为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%）。
图5 智能带宽保障
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