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Aruba 802.11ax黑科技连载二 BSS着色技术

2019-12-18 11:34:06 admin 21

在我们为城市运营中心、体育馆、公寓楼以及写字楼这类实体建筑搭建网络的时候,经常遇到太多AP孤立安装或全部AP被当做整体网络来管理的现象,出现了很多交叉覆盖的情况。只要有AP采用相同信道,这一区域的用户体验都会下降,这是因为为了避免冲突而使用的Wi-Fi算法相当落后。

 

作为下一代Wi-Fi标准(也被成为Wi-Fi 6), 802.11ax其中的一个关注点便是提升物理网络的性能,为了实现这一目的,这一全新标准纳入了全新功能,即实现更多同步传输,这一功能也被称作“空间复用”或者“BSS着色”(BSS coloring)。

 

BBS着色功能可识别两个相距不远但并不相邻的AP和设备,能够在同一时间内实现安全传输而不会相互影响。这类传输,在802.11ax标准出现之前是不为信道接入协议所允许的, 802.11ax协议出现后这一问题就迎刃而解了。

 

 

802.11技术中过时的电压检测规则

 

802.11b标准问世之初,Wi-Fi数据传输使用载波监听多路访问/冲突避免技术(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA)实现接入控制。CSMA/CA设定了一系列规则,统一地作用于所有设备之上,以保证其实现同等接入。当某个设备(客户端或者AP)收听到Wi-Fi帧高于某个预设的“电压检测”阈值的时候,便会等待其发送完毕后再发送自己的帧。

 

这一算法相当复杂,其核心为电压检测阈值,属于空闲信道评估(Clear-Channel Assessment,CCA) 算法的一部分。开发这样的算法是为了确保两个相邻的设备不会同时发送帧给对方,避免相互影响,或两个帧中的某个帧出现接收错误。 

 

在802.11ax标准以前,相对较低的电压检测阈值可以有效防止帧冲突,但却降低了网络性能。在一个大概60-80平米的办公空间,企业级无线局域网需要16个AP才能覆盖整个楼层,为高密用户提供高速率数据传输。但是,可用40MHz和80MHz信道相对有限,有些AP可能会使用同一信道。如果采用传统的电压检测阈值,同一信道里的任一AP或客户端互相都能听到。在这种情况下,某一特定时间里只能有一个用户或者AP能够传输数据,哪怕他们不在同一区域。

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这种安排可谓安全,因为避免过度冲突和重试至关重要。但是从某种程度上来说,性能也因此受到了限制,即使增加AP也不能扩展网络容量;这种局面给人添堵,因为没有机会可以做到更好。

 

 

借助BSS着色技术实现更好空间复用

 

传统Wi-Fi 使用单个CCA电压检测值,根据数据包电压等级来确定信道是否“空闲”。而对于802.11ax标准来说,它基于两个值来判断,一个是AP和它相邻的客户端设备(当前信号强度为-82 dBm),另外一个是更多远程蜂窝(可能为-62 dBm),远程蜂窝不会受到本地传输的影响。

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何为临近AP?其定义为在和客户端进行数据传输时被不同“颜色”标记的AP。该标签将附加于802.11ax preamble码上:6bits将分配给63个可能数值上面。当某个网络被正确标记后,处于办公建筑里不同区域的蜂窝可以同步传输数据,并且不会发生较高的重新传输和出错率,而以前根据CCA,这些蜂窝只能依次传输数据,不能实现同步。

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BSS染色之前与之后

 

电压检测阈值的变化与传输功率控制相关联,以确保功率充足能够送达指定接收端以及更多接受端。此外,它还与请求发送帧RTS和允许发送帧CTS相关联,从而确定传输信道。当然这些都太过具体,动态变化的电压检测阈值才是最大的提升。

 

 

AP控制软件的机遇

 

全新功能为企业级AP供应商提供了新的机会,他们可以开发新的WLAN控制算法,提升不同条件下的网络容量。问题关键是如何借助BSS着色功能在WLAN中分配“颜色”,这取决于AP的判断:如果探测到临近或者搭接网络有所变动, AP便可动态修改着色计划。 

 

借助MU-MIMO系统和OFDMA技术,AP现在可通过对网络行为的控制实现上行和下行链路的传输。

 

总之,我们希望BSS着色功能能够实现显著的性能提升,特别是在高密Wi-Fi场景中,尤其企业级部署自是不在话下。