《无线局域网技术与实践》（易丽华）件 模块5 大型WLAN配置与管理

无线局域网技术与实践签到扫码下载文旌课堂APP扫码签到（2022.9.118:00至2022.9.118:10）签到方式教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。。2模块5大型WLAN配置与管理3模块导读大型WLAN通常是指在大型企业、机构、校园、机场等场所中部署的WLAN。大型WLAN中的AP和STA数量通常较多，网络工程师需要对其中的广播域、IP地址、射频信号等资源进行合理的配置与管理，以保证每位用户都能获得良好的上网体验。本模块主要介绍大型WLAN的配置与管理，具体包括大型WLAN组网配置和射频资源管理。45知识目标①了解大型WLAN面临的挑战，理解VLANPool的相关知识，具体包括VLANPool的概念、作用、分配算法及其特性。②理解射频资源管理的基本概念和常用功能，具体包括射频调优、负载均衡、频谱导航、用户连接准入控制、信道切换业务不中断等。能力目标①掌握在大型WLAN中配置和应用VLANPool的方法。②能够进行射频调优、负载均衡、频谱导航等射频资源管理的基础配置。素质目标①培养突破陈规、敢于创造、大胆探索的创新精神。②培养追求卓越、严谨务实、精益求精的工作态度。目录CONTENTS一大型WLAN组网配置二射频资源管理6701大型WLAN组网配置任务一大型WLAN组网配置问题引入随着移动通信技术的快速发展，WLAN得到了十分广泛的应用，除了传统的家庭WLAN、办公室WLAN等小型WLAN外，大型场馆WLAN、酒店WLAN、办公大楼WLAN等信号覆盖范围广、支持大规模STA接入的大型WLAN也越来越常见。不断扩大的WLAN组网规模在满足人们无线网络接入需求的同时，也面临着不小的挑战。我们应该怎样解决这些问题呢？任务一大型WLAN组网配置一、大型WLAN面临的挑战在很多场景中，大量用户通常通过某个特定BSA（如场馆入口、酒店大堂、办公楼大厅等）的SSID接入大型WLAN。这就导致该BSA中的STA数量特别多，如果这个SSID只对应1个VLAN，那这些STA就处在同一个广播域中，该广播域中充斥着的大量广播报文可能导致严重的网络堵塞。1.广播域过大任务一大型WLAN组网配置一、大型WLAN面临的挑战当STA通过某个BSA接入WLAN时，会自动加入其SSID对应的VLAN并从VLAN的IP地址池中获取1个IP地址。尽管STA可能会在多个BSA之间漫游，但除非STA掉线后在其他BSA中重新接入WLAN，否则其IP地址在DHCP租约到期前通常不会变化。在大型WLAN中，大量STA均加入某个特定BSA对应的VLAN后，会导致当前VLAN的IP地址池资源紧张，而其他VLAN的IP地址池资源大量空闲甚至浪费。这种IP地址资源分配不均的问题可能会导致某些STA无法接入WLAN。2.IP地址资源分配不均任务一大型WLAN组网配置一、大型WLAN面临的挑战2.IP地址资源分配不均IP地址为什么会有IPv4与IPv6的区别？【课堂互动】IP地址资源分配不均的问题不仅存在于WLAN中，也存在于Internet中。在Internet诞生之初，IPv4地址的管理机构没有料想到在未来IPv4地址会有不够用的一天，因此，IPv4地址资源的分配也极为不均衡，有些区域的IP地址严重短缺，而有些地区的IP地址却绰绰有余。此外，随着网络的快速发展，IPv4地址不足的问题越发严峻。为解决IPv4地址资源短缺的问题，IPv6诞生了。IPv6地址的格式是128位的二进制数，它具有网络地址充足、可拓展报头、分段路由可溯源的优势，不仅可解决IPv4地址短缺的问题，还可为5G、物联网、云计算、大数据、人工智能、工业互联网等新一代信息技术的融合创新发展提供坚实支撑，是网络技术重点创新方向和万物互联时代重要基石。……（详见教材）任务一大型WLAN组网配置二、VLANPoolVLANPool也称VLAN池，它是为一个SSID配置多个VLAN的具体方法。VLANPool与IP地址池类似，只不过IP地址池中是若干IP地址，而VLANPool中则是若干VLAN。1.基本概念VLANPool提供多个VLAN的管理和分配算法，以将接入的STA分配至不同VLAN中。VLANPool支持的分配算法包括顺序分配算法和哈希（hash）分配算法两种。2.分配算法顺序分配算法为VLANPool配置顺序分配算法后，系统会根据STA的上线顺序将其分配到不同的VLAN中。哈希分配算法这种算法是VLANPool的默认分配算法。为VLANPool配置哈希分配算法后，系统会计算每台STA的MAC地址的哈希值，并以此为依据将STA分配到不同的VLAN中。任务一大型WLAN组网配置二、VLANPool顺序分配算法与哈希分配算法的优缺点对比如表所示。算法优点缺点顺序分配算法各个VLAN中的STA数量均等，IP地址分配均衡STA重新上线后所处VLAN和子网容易变更哈希分配算法STA每次上线均处于相同的VLAN和子网各个VLAN中的STA数量可能不等，IP地址分配可能不均衡任务一大型WLAN组网配置二、VLANPool3.配置方法[AC6005]vlanpooltest //创建名称为“test”的VLANPool[AC6005-vlan-pool-test]vlan10to15 /*配置VLANPool包含的VLAN为VLAN10—15*/[AC6005-vlan-pool-test]assignmenteven /*配置当前VLANPool的分配算法为顺序分配算法*/[AC6005-vlan-pool-test]assignmenthash /*配置当前VLANPool的分配算法为哈希分配算法*/用户可在系统视图下执行“vlanpool<VLANPool名称>”命令创建VLANPool。创建完成后会自动进入其配置视图，在该视图中可进一步配置VLANPool的VLAN和分配算法。示例如下。任务一大型WLAN组网配置二、VLANPool3.配置方法[AC6005-wlan-view]vap-profilenametest //创建名为“test”的VAP模板[AC6005-wlan-vap-prof-test]service-vlanvlan-pooltest/*将名为“test”的VLANPool中的全部VLAN作为当前模板的业务VLAN*/在完成上述配置和VLANPool的其他配置后，就可在VAP模板中应用VLANPool，从而将VLANPool中的所有VLAN配置为业务VLAN。示例如下。任务一大型WLAN组网配置（1）为什么要有VLANPool？（2）WLAN与Internet的地址分配不均有什么区别？（3）VLANPool分配算法有哪些？各有什么优缺点？【课堂互动】任务一大型WLAN组网配置任务实践—VLANPool配置任务4-1通过配置将“旁挂组网—直接转发”类型的二层WLAN升级成了三层WLAN。本任务实践在此三层WLAN的基础上，为各子WLAN的SSID配置多个VLAN。具体操作步骤请扫描右侧二维码。1802射频资源管理任务二射频资源管理问题引入大型WLAN中的AP和STA数量通常较多，作为WLAN的传输介质，无线射频信号会受到障碍物、同频段其他设备等因素的影响和干扰，进而影响WLAN中用户的上网体验。如何通过管理射频资源来减少信号干扰，提高网络性能，增强用户体验，是部署大型WLAN时需要解决的问题。网络工程师需要对其中的广播域、IP地址、射频信号等资源进行合理的配置与管理，以保证每位用户都能获得良好的上网体验。那么射频资源是如何管理的呢？任务二射频资源管理相关知识射频资源管理（radioresourcemanagement,RRM）是大型WLAN中常用的管理功能之一。它功能强大，能使WLAN快速适应周围环境变化，保持最优射频资源状态，为用户提供高质量的、高稳定性的、智能均衡的网络接入服务。射频资源管理的主要功能包括射频调优、负载均衡、频谱导航、用户连接准入控制、信道切换业务不中断等。射频资源管理的内容任务二射频资源管理一、射频调优射频调优是针对同一AC管理下的AP，包括信道调整和功率调整。（1）信道调整。可使相邻AP工作在非重叠信道上，尽可能减少或避免WLAN中相邻AP之间的信号干扰。例如，某WLAN进行信道调整前后的AP拓扑和工作信道如图所示。1.射频调优内容任务二射频资源管理一、射频调优（2）功率调整。AP的发射功率越大，其无线信号的覆盖范围就越大。但AP发射功率过大可能会对相邻AP造成干扰，影响其无线信号的质量。因此，可在WLAN中进行功率调整，使AP达到平衡无线信号覆盖范围和质量的最佳功率。例如，某台AP在周围环境发生变化时的功率调整过程如图所示。任务二射频资源管理一、射频调优什么是射频调优？射频调优的目的是什么？【课堂互动】任务二射频资源管理一、射频调优射频调优功能有3种工作模式，包括手动模式、自动模式和计划模式。这3种工作模式均在WLAN视图下配置，且彼此互斥，用户可根据实际情况进行选择。2.射频调优模式[AC6005-wlan-view]calibrateenablemanual

/*将AC的射频调优模式配置为手动模式*/[AC6005-wlan-view]calibratemanualstartup //手动触发AC的射频调优（1）手动模式。这是射频调优的默认工作模式。手动模式下，AC不会主动进行调优，需要执行如下命令触发。任务二射频资源管理一、射频调优2.射频调优模式[AC6005-wlan-view]calibrateenableautointerval120/*配置AC每120分钟进行一次射频调优*/[AC6005-wlan-view]calibrateenablescheduletime03:00:00/*配置AC在每天凌晨3点钟进行一次射频调优*/（2）自动模式。自动模式下，AC每隔一段时间就自动进行一次射频调优。配置射频调优模式为自动模式的命令如下。（3）计划模式。计划模式下，AC会在计划时间进行一次射频调优。通常建议将调优时刻设定为用户业务空闲时段，如凌晨。配置射频调优模式为计划模式的命令如下。任务二射频资源管理一、射频调优2.射频调优模式射频调优3种模式的特点各是什么？【课堂互动】任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置射频调优的实现原理如下。（1）在AC上启用射频调优功能。（2）AC通知所有AP收集周围环境的射频信息（称为“邻居探测”），并将邻居探测的结果发送给AC。（3）AC等待所有AP都上报邻居探测结果后，通过射频调优算法为AP统筹信道和发射功率等射频资源。得出调优结果后，将其反馈给AP。（4）AP执行AC下发的射频调优命令。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置根据射频调优的实现原理启用AC上的射频调优时，需要进行以下配置。[AC6005]wlan[AC6005-wlan-view]rrm-profilenamerrm1 //创建1个名为“rrm1”的RRM模板[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1] //进入该RRM模板的配置视图[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]calibrateauto-channel-selectdisable /*关闭信道调整*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]calibrateauto-txpower-selectdisable /*关闭功率调整*/若要重新开启这两项功能，只需使用undo命令即可。（1）在AC上创建RRM模板的示例如下。RRM模板创建完成后，射频调优默认处于开启状态，无须单独配置。若要关闭射频调优的信道调整和功率调整功能，可执行以下命令。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置[AC6005-wlan-view]air-scan-profilenameairscan1/*创建1个名为“airscan1”的空口扫描模板*/[AC6005-wlan-air-scan-prof-airscan1]scan-channel-setcountry-channel //配置AP邻居检测的扫描信道集合为域管理模板对应的信道[AC6005-wlan-air-scan-prof-airscan1]scan-period100/*配置扫描持续时间为100毫秒*/[AC6005-wlan-air-scan-prof-airscan1]scan-interval10000/*配置扫描间隔时间为10000毫秒*/（2）配置邻居探测，包括AP的扫描信道集合、扫描持续时间和扫描间隔时间等参数，这需要在空口扫描模板中进行。在AC上创建空口扫描模板并配置AP邻居探测参数的示例如下。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置什么是邻居探测？【课堂互动】AP的邻居探测包括主动探测和被动探测两部分。

（1）主动探测是指AP主动发送邻居探测帧，让周边的邻居AP感知其存在，主要用于AP与WLAN中的其他合法AP建立邻居关系，并获取邻居之间最大干扰信号强度等信息。

（2）被动探测是指AP被动接收邻居探测帧，以感知周边邻居AP的存在，主要用于AP收集WLAN中其他AP（包括合法AP和非法AP）之间的实际干扰信息。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置/*为2.4GHz频段的WLAN创建一个名为“radio1”的射频模板，并为其引用名为“rrm1”的RRM模板和名为“airscan1”的空口扫描模板*/[AC6005-wlan-view]radio-2g-profilenameradio1[AC6005-wlan-radio-2g-prof-radio1]rrm-profilerrm1[AC6005-wlan-radio-2g-prof-radio1]air-scan-profileairscan1[AC6005-wlan-radio-2g-prof-radio1]quit/*为5GHz频段的WLAN创建一个名为“radio2”的射频模板，并为其引用名为“rrm1”的RRM模板和名为“airscan1”的空口扫描模板*/[AC6005-wlan-view]radio-5g-profilenameradio2[AC6005-wlan-radio-5g-prof-radio2]rrm-profilerrm1[AC6005-wlan-radio-5g-prof-radio2]air-scan-profileairscan1[AC6005-wlan-radio-5g-prof-radio2]quit（3）创建射频模板并引用RRM模板和空口扫描模板。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置[AC6005-wlan-view]ap-groupnamepark //进入AP组“park”的配置视图/*为频段ID为0（即2.4GHz频段）的WLAN射频资源应用2.4GHz射频模板“radio1”*/[AC6005-wlan-ap-group-park]radio-2g-profileradio1radio0/*为频段ID为1（即5GHz频段）的WLAN射频资源应用5GHz射频模板“radio2”*/[AC6005-wlan-ap-group-park]radio-2g-profileradio1radio1（4）在AP组中引用射频模板。任务二射频资源管理一、射频调优3.射频调优配置课外拓展AC进行射频调优时，默认所有AP都要进行邻居检测。但很多时候，WLAN的射频信号环境恶化仅发生在局部，故只需对很小范围内的若干台AP进行信道和功率调整即可使射频信号整体环境达到最佳。为此，VRP提供了局部调优功能。

局部调优的作用域为WLAN中的部分AP，适用于已搭建完成的WLAN。局部调优通常在AP上下线、非法AP干扰、非WiFi设备干扰等特定场景中触发。当然，用户也可手动启用局部调优。任务二射频资源管理二、负载均衡WLAN采用基于竞争的多址接入方式，同一射频下接入的STA数越多，竞争越激烈，每台STA的带宽和网络稳定性越低，用户体验也就越差。例如，在右图中，AP1接入了4台STA，负载过高，每台STA的带宽和网络稳定性得不到保障；与此同时，AP2仅接入了1台STA，负载过低，大量资源空闲。任务二射频资源管理二、负载均衡负载均衡适用场景适用于WLAN中的STA密度较高且分布不均匀的场景中负载均衡前提条件（2）进行负载均衡的AP均接受同一AC的管理，并属于同一个负载均衡组。（1）AC和AP均支持负载均衡功能。（3）STA能扫描到进行负载均衡的AP的SSID。任务二射频资源管理二、负载均衡1.负载均衡的分类（1）静态负载均衡。静态负载均衡是指在AC上手动创建一个负载均衡组，将要实现负载均衡的AP添加到该组中，每台AP周期性地向AC发送关联STA的信息，AC据此执行负载均衡算法，引导STA接入负载较低的AP。静态负载均衡组最多支持16台成员AP，且仅支持相同频段的AP。换句话说，支持双频的AP可同时加入两个静态负载均衡组。（2）动态负载均衡。STA上线时，会发送“探查请求”广播帧给周围的AP。AP接收广播帧后，会将自身的SSID（支持多SSID）、可提供的服务等信息以“探查响应”帧的形式发送给STA，并将该STA的信息发送给AC。若AC配置了动态负载均衡，就会自动创建一个负载均衡组并将上报同一STA信息的AP划到该组中，然后根据负载均衡算法判断是否要引导该STA接入负载相对较轻的AP。与静态负载均衡相比，动态负载均衡可解决静态负载均衡组中成员AP数量有限、需要手工配置的限制，故建议使用动态负载均衡。任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法当STA向某台AP发起关联请求时，AC会首先判断接入当前AP的STA数是否达到了负载均衡起始门限，如果未达到门限，则允许STA通过当前AP接入WLAN，否则启用负载均衡算法来判断当前AP所在负载均衡组是否负载均衡。若负载不均衡，则启动迁移机制，引导STA接入其他成员AP。负载均衡的具体过程如图所示。任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法负载均衡算法判断是否负载均衡的重要依据是AP负载百分比，其计算公式如图所示。①利用AP负载百分比的计算公式计算负载均衡组中所有成员AP的负载百分比

②取当前AP的值和所有AP负载百分比的最小值的差值

③将差值与预设的负载差值门限比较，如果差值小于预设的负载差值门限，则认为负载均衡，允许STA关联当前AP；否则认为负载不均衡并启用STA迁移机制。负载均衡算法的具体流程：任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法不同AP支持的最大关联STA数是一样的吗？【课堂互动】不同型号的AP支持的最大关联STA数不同。用户可在AC上执行“displayap-typeall”命令查看当前AC支持管理的所有AP型号及其对应ID。

获取所需AP型号对应的ID后，即可在AC上执行“displayap-typeid<AP型号对应的ID>”命令查看该型号AP的基本信息，其中包含该AP支持的最大关联STA数。示例参照教材。任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法以右图为例，假设AP1和AP2属于同一个负载均衡组且型号相同，两者支持的最大关联STA数均为10。负载均衡组预设的负载均衡起始门限为5，负载差值门限为15%。现有1台新的STA关联AP1，负载均衡算法实现过程如下（见下页）。任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法STA向AP1发送关联请求，AC计算AP1所在负载均衡组中已关联的STA数。（1）负载均衡组已关联的STA数为5，达到了预设的负载均衡起始门限（5），AC启用负载均衡算法。（2）AC利用AP负载百分比计算公式计算出负载均衡组中所有成员AP的负载百分比，可知AP1的负载百分比为40%，AP2的负载百分比为10%。（3）计算当前AP（AP1）的值“40%”和所有AP负载百分比的最小值“10%”的差值，即30%。（4）差值大于预设的负载差值门限（15%），AC认为AP1的负载过高并启动STA迁移机制，引导STA关联其他成员AP。（3）任务二射频资源管理二、负载均衡2.负载均衡算法负载均衡的作用是什么？【课堂互动】有效地使用无线网络资源，合理地分配流量。任务二射频资源管理二、负载均衡3.负载均衡配置动态负载均衡的配置在RRM模板的配置视图下进行，静态负载均衡的配置则在WLAN视图和负载均衡组的配置视图下进行。（1）动态负载均衡配置。与射频调优类似，RRM模板默认开启了动态负载均衡，无须单独配置。若要关闭动态负载均衡，可使用以下命令。[AC6005-wlan-view]rrm-profilenamerrm1[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]sta-load-balancedynamicdisable/*关闭动态负载均衡*/要重新启用动态负载均衡，只需使用undo命令即可。任务二射频资源管理二、负载均衡3.负载均衡配置在RRM模板的配置视图下可配置动态负载均衡负载均衡起始门限（系统默认值为10）和负载均衡差值门限（系统默认值为20%），示例如下。[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]sta-load-balancedynamicstart-threshold20/*将使用当前RRM模板的AP的负载均衡起始门限配置为20*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]sta-load-balancedynamicgap-threshold30/*将使用当前RRM模板的AP的负载均衡差值门限配置为30%*/任务二射频资源管理二、负载均衡3.负载均衡配置（2）静态负载均衡配置。静态负载均衡需要用户在WLAN视图下手动启用，方法是创建静态负载均衡组并添加成员AP及其频段。示例如下。[AC6005]wlan[AC6005-wlan-view]sta-load-balancestatic-groupnamegroup1/*创建1个名为“group1”的静态负载均衡组并进入其配置视图*/[AC6005-wlan-sta-lb-static-group1]memberap-id1radio0[AC6005-wlan-sta-lb-static-group1]memberap-id2radio0/*将当前AC管理的ID为1和2的AP添加到当前负载均衡组，并配置负载均衡组的射频为2.4GHz频段*/任务二射频资源管理二、负载均衡3.负载均衡配置上述配置完成后，即可配置静态负载均衡组的负载均衡起始门限和负载差值门限。示例如下。[AC6005-wlan-sta-lb-static-group1]start-threshold6/*将当前负载均衡组各成员AP的负载均衡起始门限配置为6*/[AC6005-wlan-sta-lb-static-group1]gap-threshold10/*将当前负载均衡组的负载差值门限配置为10%*/任务二射频资源管理二、负载均衡3.负载均衡配置若在AC上同时配置了静态负载均衡和动态负载均衡会出现什么情况？【课堂互动】动态负载均衡生效。任务二射频资源管理三、频谱导航1.频谱导航的工作原理（1）识别STA支持的频段。识别STA支持频段的流程如图所示。任务二射频资源管理三、频谱导航1.频谱导航的工作原理（2）判断是否启用5G优先。本阶段只针对双频STA。如果总是将STA引导到5GHz频段上，则可能会导致该频段的负载过高。因此，需要充分考虑2.4GHz频段和5GHz频段之间的负载均衡，根据负载情况决定是否启用5G优先。通常，STA向AP发送关联请求后，AP会判断当前已关联的STA数是否达到预设的5G优先起始门限，若未达到，则将STA直接接入5GHz频段；否则，AC启用双频间负载均衡算法进一步判断是否启用5G优先。双频间负载均衡算法判断是否启用5G优先的重要依据是双频间负载差值比，其计算公式如图所示。得出双频间负载差值比后，将其与预设的双频间负载差值门限比较，若双频间负载差值比未达到门限，则启用5G优先，否则不启用5G优先。任务二射频资源管理三、频谱导航2.频谱导航配置频谱导航的配置较为特殊。启用频谱导航功能需要在VAP模板中完成，但其参数需要在RRM模板中配置。具体配置方法如下。（1）启用频谱导航功能。与射频调优类似，VAP模板中默认启用了频谱导航功能，若要在VAP模板中关闭频谱导航功能，可执行以下命令。[AC6005-wlan-vap-prof-wlan1]band-steerdisable要重新启用频谱导航功能，只需使用undo命令即可。任务二射频资源管理三、频谱导航2.频谱导航配置（2）配置门限参数。在RRM模板中可配置频谱导航的5G优先起始门限（默认值为10）和双频间负载差值门限（默认值为10%）。示例如下。/*将使用当前RRM模板的AP的5G优先起始门限配置为16*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]band-steerbalancestart-threshold16/*将使用当前RRM模板的AP双频间负载差值门限配置为30%*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]band-steerbalancegap-threshold30任务二射频资源管理三、频谱导航2.频谱导航配置（1）频谱导航的作用是什么？（2）频谱导航的应用场景举例？【课堂互动】任务二射频资源管理四、用户连接准入控制用户连接准入控制（callingaccesscontrol,CAC）是指AP根据当前频段的负载情况设置门限值来控制新增用户接入，以保证在线用户的上网质量。（1）基于信道利用率的用户CAC。这种方式可精准保证用户的上网质量，但算法较为复杂。当用户间的业务类型和流量各不相同时，推荐使用此方式。基于信道利用率的用户CAC的配置示例如下。[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacchannel-utilizationenable/*开启基于信道利用率的用户CAC*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacchannel-utilizationthresholdaccess70roam90/*配置新增用户信道利用率门限为70%，漫游用户信道利用率门限为90%*/任务