《无线局域网技术与实践》第12课 大型WLAN配置与管理（二）

课题大型WLAN配置与管理（二）——射频资源管理课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）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（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教学重难点教学重点：射频资源管理的基本概念和常用功能，射频调优、负载均衡、频谱导航等射频资源管理的基本原理和配置方法教学难点：射频调优、负载均衡、频谱导航等射频资源管理的配置方法教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→传授新知（28min）→课堂互动（8min）→评价修正（2min）第2节课：课堂实践（40min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（5min）【教师】提出以下问题：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？【学生】聆听、思考、讨论、回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣

传授新知

（28min）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。一、射频调优【教师】结合教材讲解射频调优相关知识在WLAN中，AP的工作状态会受到周围环境的影响。例如，当相邻AP的工作信道存在重叠频段，某个AP的功率过大会对相邻AP造成信号干扰。此时可在AC上配置射频调优功能，使该AC管理的AP根据周围环境的变化动态调整自身信道和功率，从而保证各AP始终保持在最佳工作状态。1．射频调优内容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。其中，圆的面积表示AP的BSA。从图中可知，信道调整前，相邻的AP3和AP4都工作在信道6上，彼此之间会存在信号干扰；信道调整后，AP3和AP1互换信道，即AP3工作在信道11上。这样，WLAN中每个AP都分配到了最优的信道，相邻AP之间的信号干扰问题得到了解决。（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。从图中可知，当AP1检测到相邻的AP2后，会自动调小发射功率；而当AP2移除后，AP1又重新调大了自身的发射功率。✈【教师】提出问题，课堂互动什么是射频调优？射频调优的目的是什么？✈【学生】聆听、思考、回答问题2．射频调优模式射频调优功能有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。（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。[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（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。[AC6005-wlan-view]calibrateenableautointerval120/*配置AC每120分钟进行一次射频调优*/（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。[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*/✈【教师】提出问题，课堂互动射频调优3种模式的特点各是什么？✈【学生】聆听、思考、回答问题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。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。（1）在AC上启用射频调优功能，这需要在RRM模板中进行。RRM模板即射频资源管理模板，是常用的WLAN模板之一。在AC上创建RRM模板的示例如下。[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。[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。（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。[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*/✈【教师】提出问题，课堂互动什么是邻居探测？✈【学生】聆听、思考、回答问题✈【教师】总结教师回答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。（3）创建射频模板并引用RRM模板和空口扫描模板。射频模板分为2.4GHz射频模板和5GHz射频模板两种，RRM模板和空口扫描模板中的参数必须引用到射频模板中方可生效。此外，在射频模板中也可进行一些射频资源管理配置。为了便于理解，可将其类比为射频资源管理方面的VAP模板。创建射频模板并引用其他模板的示例如下。/*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（4）在AP组中引用射频模板。[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【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。【学生】聆听、记录、理解二、负载均衡【教师】结合教材讲解负载均衡相关知识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，在下图中，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。为此，可在AC上配置负载均衡。这样，AC就会引导AP1上的部分STA迁移到AP2上，从而充分利用AP2的空闲资源，缓解AP1的负载压力，使每台接入WLAN的STA都可获得稳定的带宽和网络服务。负载均衡适用于WLAN中的STA密度较高且分布不均匀的场景中。值得一提的是，要实现负载均衡需具备以下前提条件。（1）AC和AP均支持负载均衡功能。（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。（3）STA能扫描到进行负载均衡的AP的SSID。【提示】WLAN中常用的负载均衡技术包括基于AP的单射频负载均衡和基于STA数的多射频负载均衡，本小节重点介绍基于AP的单射频负载均衡，基于STA数的多射频负载均衡通常通过频谱导航实现（具体可参见5.2.4小节）。1．负载均衡的分类基于创建方式，负载均衡可分为静态负载均衡和动态负载均衡两种。（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。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。其中，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。负载均衡算法的具体流程是，首先利用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，然后取当前AP的值和所有AP负载百分比的最小值的差值，最后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。✈【教师】提出问题，课堂互动不同AP支持的最大关联STA数是一样的吗？✈【学生】聆听、思考、回答问题✈【教师】总结教师回答不同型号的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。以上图为例，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。（1）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。（2）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。（3）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%。（4）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%。（5）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。✈【教师】提出问题，课堂互动负载均衡的作用是什么？✈【学生】聆听、思考、回答问题✈【教师】总结教师回答有效地使用无线网络资源，合理地分配流量。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*/同样的，要重新启用动态负载均衡，只需使用undo命令即可。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%*/（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*/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%*/✈【教师】提出问题，课堂互动若在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？✈【学生】聆听、思考、回答问题✈【教师】总结教师回答动态负载均衡生效。【学生】聆听、记录、理解三、频谱导航【教师】结合教材讲解频谱导航相关知识如今大多数STA同时支持接入2.4GHz频段和5GHz频段。与2.4GHz频段相比，5GHz频段具有信道多、干扰小等优势，可以提供更好的WLAN接入能力，提高用户的上网体验。特别是在高密度用户或2.4G频段干扰较为严重的环境中，5GHz频段的优势更加凸显。但是，STA在接入网络时，通常默认选择2.4GHz频段，要采用5GHz频段接入则需要在STA上手动选择。这导致2.4GHz频段的WLAN往往十分拥挤、负载高、干扰大，用户体验差；与此同时，5GHz频段却得不到充分利用。为此，可为WLAN配置频谱导航，使STA优先采用5GHz频段（简称“5G优先”），实现2.4GHz频段和5GHz频段的射频负载均衡。1．频谱导航的工作原理频谱导航的具体实现包括以下两个阶段。（1）识别STA支持的频段。识别STA支持频段的流程如图所示。当STA向AP发送关联请求后，AP会记录STA发送请求所用频段。若STA在一段时间内发送的关联请求均来自同一频段，AP就视其为单频设备并允许其关联至支持频段的WLAN，否则就视STA为双频设备并进入下一阶段。（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5-13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。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同样，要重新启用频谱导航功能，只需使用undo命令即可。（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✈【教师】提出问题，课堂互动（1）频谱导航的作用是什么？（2）频谱导航的应用场景举例？✈【学生】聆听、思考、回答问题【学生】聆听、记录、理解四、用户连接准入控制【教师】结合教材讲解用户连接准入控制相关知识用户连接准入控制（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。当有新用户要接入一个门限值已满的WLAN时，AP会拒绝其接入请求并隐藏SSID，以避免其他新用户搜索到此WLAN。根据门限值设置的依据，用户CAC的实现方式包括基于信道利用率、基于用户数和基于终端信噪比3种。（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%*/【提示】配置用户CAC时需要为可能访问当前WLAN的漫游用户预留一定资源。但漫游用户过多同样会影响在线用户的上网体验，因此通常还需要设置漫游用户的门限值。关于WLAN漫游的相关知识将在模块6中详细介绍。（2）基于用户数的用户CAC。这种方式的算法简单，但精确度不如基于信道利用率的用户CAC。当多数用户使用的业务类型相同、业务流量平均时，推荐使用此方式。基于用户数的用户CAC的配置示例如下。[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacclient-numberenable/*开启基于用户数的用户CAC*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacclient-numberthresholdaccess100roam50/*配置新增用户数的门限为100，漫游用户数的门限为70*/（3）基于终端信噪比的用户CAC。这种方式可限制弱信号的用户接入。当WLAN整体信号的覆盖效果较好，但覆盖范围边缘信号较弱时，推荐使用此方式。基于终端信噪比的用户CAC的配置示例如下。[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacclient-snrenable/*开启基于终端信噪比的用户CAC*/[AC6005-wlan-rrm-prof-rrm1]uacclient-snrthreshold50/*配置终端信噪比（不区分漫游用户和新增用户）的门限为50%*/值得注意的是，基于信道利用率和基于用户数不能同时配置，但两者均可与基于终端信噪比同时配置。【学生】聆听、记录、理解五、信道切换业务不中断【教师】结合教材讲解信道切换业务不中断相关知识信道切换业务不中断是指AP切换信道期间，WLAN为STA提供的用户业务不中断，这不仅可使AP切换信道后WLAN业务快速恢复，也避免了STA下线后重新关联AP的烦琐步骤，可大大提高用户的上网体验。在WLAN中配置信道切换业务不中断功能后，AP会在需