無感漫游：不用費(fèi)盡找Wi-Fi信號(hào)啦！

本篇部分內(nèi)容來源自世界無線局域網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展聯(lián)盟（WAA）同名白皮書原文。

在河套IT Talk第100期，我們解讀了WAA在其夏季論壇上發(fā)布的《企業(yè)典型場(chǎng)景高品質(zhì)WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)白皮書》。白皮書介紹了非常多構(gòu)建高品質(zhì)WLAN的技術(shù)。我們會(huì)通過幾期展開談?wù)勥@個(gè)話題。之前已經(jīng)聊過了：《射頻資源管理——無線局域網(wǎng)竟然也需要紅綠燈管理！？》，《獅吼功還有一招大喇叭——覆蓋增強(qiáng)技術(shù)》，以及《WLAN資源調(diào)度——網(wǎng)紅餐廳的調(diào)度秘籍》今天，咱們就談?wù)劅o感漫游技術(shù)。

漫游這個(gè)詞兒本來是蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的概念。在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)用戶從一個(gè)基站（或小區(qū)）的覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，需要進(jìn)行漫游，以保持通信連接的連續(xù)性。這樣，用戶可以在移動(dòng)中保持通話、數(shù)據(jù)傳輸或互聯(lián)網(wǎng)連接，而無需斷開連接。

無線局域網(wǎng)WLAN在一開始的時(shí)候，是不需要考慮到漫游概念的，因?yàn)樵诩彝ズ陀邢蘅臻g使用，基本上一個(gè)無線接入點(diǎn)AP的覆蓋范圍就夠了。但單個(gè)AP覆蓋范圍畢竟有限，隨著對(duì)建筑物室內(nèi)覆蓋到范圍越來越廣泛，WLAN的應(yīng)用場(chǎng)景越來越復(fù)雜，需要部署多個(gè)AP的時(shí)候，漫游的情況就出現(xiàn)了。WLAN的無線漫游就是指 STA(無線終端)在移動(dòng)到兩個(gè) AP 覆蓋范圍的臨界區(qū)域時(shí)，STA 與新的 AP 進(jìn)行關(guān)聯(lián)并與原有 AP 斷開關(guān)聯(lián)，且在此過程中保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。

在傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)絡(luò)中，STA漫游時(shí)機(jī)完全由STA控制，是STA的自主行為。當(dāng)終端逐漸遠(yuǎn)離關(guān)聯(lián) AP 時(shí)，終端感知到信號(hào)強(qiáng)度逐漸下降，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值后觸發(fā)漫游,一般包括如下三個(gè)動(dòng)作：

• 鄰居掃描：STA發(fā)現(xiàn)當(dāng)前所在位置下可見的鄰居 AP，終端通過發(fā)送 Probe Request 報(bào)文，來感知周圍網(wǎng)絡(luò)的存在。

• 選擇候選 AP：STA基于周圍 AP 回復(fù)的 Probe Responds 報(bào)文感知到 AP 的信息，并綜合選擇一個(gè)信號(hào)最優(yōu)的 AP 作為漫游目標(biāo)。

• 漫游切換：按照STA自身算法，當(dāng)STA感知到當(dāng)前 AP 的信號(hào)降低到漫游門限以下，且新舊 AP 信號(hào)強(qiáng)度差值達(dá)到閾值后，STA斷開當(dāng)前的連接并接入到目標(biāo)AP，完成漫游過程。

傳統(tǒng)漫游檢測(cè)、漫游決策等漫游環(huán)節(jié)沒與AP進(jìn)行協(xié)同交互，存在一定局限性，導(dǎo)致漫游效果不理。常見的問題有：漫游粘滯，漫游不及時(shí)，乒乓漫游，運(yùn)維問題。

• 漫游粘滯（Roaming Sticky）：指STA傾向于在信號(hào)較弱的AP與其斷開連接之前，持續(xù)與當(dāng)前AP保持連接。這可能是由于漫游決策算法不夠智能或STA過于保守所導(dǎo)致的。結(jié)果就是STA可能會(huì)在較弱的信號(hào)下持續(xù)工作，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)下降。

• 漫游不及時(shí)（Roaming Untimely）：指STA在信號(hào)衰減到嚴(yán)重程度之前不會(huì)嘗試進(jìn)行漫游，因此造成了瞬斷或斷流現(xiàn)象。這可能會(huì)導(dǎo)致連接不穩(wěn)定，影響實(shí)時(shí)應(yīng)用的性能，比如網(wǎng)絡(luò)電話或視頻會(huì)議等。

• 乒乓漫游（Ping-Pong Roaming）：這是指STA在多個(gè)AP之間頻繁切換，來回“乒乓”，通常是由于AP之間的信號(hào)干擾或客戶端漫游決策算法問題引起的。這會(huì)導(dǎo)致頻繁的連接和斷開，造成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)持續(xù)不穩(wěn)定和不必要的信號(hào)干擾。

• 運(yùn)維問題：傳統(tǒng)漫游方式下，由于漫游決策由STA控制，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員很難實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理無線客戶端的漫游行為。這使得問題的診斷和解決變得更加復(fù)雜。

為了解決上述問題，要想做到相對(duì)理想的漫游效果，需要從終端，無線設(shè)備，云端運(yùn)維平臺(tái)一起協(xié)同來形成一套漫游體系來保證漫游過程對(duì)用戶的業(yè)務(wù)無感。這就是無感漫游的由來。

和傳統(tǒng)漫游技術(shù)不同，無感漫游在AP、AC甚至云端都增加了無線局域網(wǎng)絡(luò)中的漫游優(yōu)化和決策能力。它們通過監(jiān)測(cè)、校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化終端的漫游體驗(yàn)。

3.1 AP視角

AP 與無線客戶端多維度互相感知網(wǎng)絡(luò)， 通過802.11k協(xié)議，提供給STA鄰居AP所在信道及對(duì)應(yīng)無線服務(wù)信息，避免無線客戶端信道逐一掃描，縮短無線客戶端發(fā)現(xiàn)服務(wù)時(shí)間。

AP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鏈路質(zhì)量，進(jìn)行精準(zhǔn)漫游。監(jiān)測(cè)鏈路質(zhì)量，選擇合適時(shí)機(jī)觸發(fā)準(zhǔn)備漫游目標(biāo)AP。目標(biāo)AP主要通過接入歷史路徑結(jié)合802.11k測(cè)量終端發(fā)現(xiàn)的鄰居AP、終端漫游特征等因素綜合

選擇。監(jiān)測(cè)鏈路質(zhì)量，選擇合適的時(shí)機(jī)通過802.11v協(xié)議把終端引導(dǎo)到目標(biāo)AP，確保整個(gè)過程鏈路質(zhì)量抖動(dòng)小，對(duì)業(yè)務(wù)無感。

3.2 AC視角

從漫游層級(jí)劃分，分為二層漫游和三層漫游。二層漫游在數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）進(jìn)行的漫游，通常是在同一子網(wǎng)內(nèi)的AP之間進(jìn)行。而三層漫游是在網(wǎng)絡(luò)層（第三層）進(jìn)行的漫游，涉及跨子網(wǎng)或跨不同網(wǎng)絡(luò)的漫游。一般也是跨AC（ Access Controller，接入控制器）的漫游。

所以，除了AP之外，AC也要了解網(wǎng)絡(luò)狀況。AC 會(huì)通過全視角綜合計(jì)算與無線客戶端協(xié)商進(jìn)行精準(zhǔn)漫游，AC對(duì)漫游后的鏈路質(zhì)量繼續(xù)監(jiān)測(cè)校準(zhǔn)。若引導(dǎo)出現(xiàn)偏差，鏈路質(zhì)量與之前出現(xiàn)明顯下降，則進(jìn)行校準(zhǔn)，引導(dǎo)到合適的AP，確保鏈路質(zhì)量能在合理的預(yù)期內(nèi)。

3.3 云端視角

云端可以收集和分析來自AP和AC的大量數(shù)據(jù)，包括終端的漫游行為、鏈路質(zhì)量、連接穩(wěn)定性等。通過數(shù)據(jù)分析，云端可以優(yōu)化終端漫游特征庫，提供更精準(zhǔn)的終端漫游特征信息。這些終端漫游特征信息可以包括終端的移動(dòng)模式、偏好AP、信號(hào)強(qiáng)度變化趨勢(shì)等，幫助系統(tǒng)更好地預(yù)測(cè)終端的漫游需求，提前做出漫游準(zhǔn)備，進(jìn)一步優(yōu)化終端漫游體驗(yàn)。

鏈路質(zhì)量檢測(cè)增強(qiáng)技術(shù)旨在提升AP對(duì)終端漫游行為的感知和決策能力。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端的鏈路質(zhì)量變化，AP可以更加智能地判斷終端的當(dāng)前行為，并根據(jù)不同行為選擇合適的漫游時(shí)機(jī)和目標(biāo)AP，從而提供更好的漫游體驗(yàn)。無線AP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端的鏈路質(zhì)量變化，主要包括：上行信號(hào)變化，上下行速率變化，休眠變化情況，流量使用情況等：

• 上行信號(hào)變化：當(dāng)終端移動(dòng)或位置變化時(shí)，上行信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量可能發(fā)生變化。通過監(jiān)測(cè)上行信號(hào)的變化，AP可以感知終端的移動(dòng)狀態(tài)，例如是否在移動(dòng)中、移動(dòng)速度等信息。

• 上下行速率變化：當(dāng)終端移動(dòng)到AP的邊緣或信號(hào)較弱區(qū)域時(shí)，上下行速率可能下降。通過監(jiān)測(cè)速率變化，AP可以判斷終端與AP之間的鏈路質(zhì)量是否下降，從而提前做出漫游準(zhǔn)備。

• 休眠變化情況：終端的休眠狀態(tài)也會(huì)影響漫游行為。AP監(jiān)測(cè)終端的休眠變化情況，判斷終端是處于活躍狀態(tài)還是休眠狀態(tài)。這有助于確定終端是否需要進(jìn)行漫游，以及選擇合適的漫游時(shí)機(jī)。

• 流量使用情況：當(dāng)終端在較長時(shí)間內(nèi)使用大量數(shù)據(jù)流量時(shí)，可能表明終端正在執(zhí)行大量數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，因此在這種情況下進(jìn)行漫游可能會(huì)影響用戶體驗(yàn)。AP可以根據(jù)流量使用情況調(diào)整漫游決策。

對(duì)于支持802.11k終端，AP使用802.11k測(cè)量獲取終端視角下行信號(hào)變化（縱向感知）。對(duì)于支持輔助射頻，獲取周圍AP視角終端信號(hào)的變化（橫向感知）。綜合各因素變化，AP判斷終端當(dāng)前可能的行為，如靜止、靜止信號(hào)抖動(dòng)、快速移動(dòng)、慢速移動(dòng)。針對(duì)不同的行為，選擇不同的時(shí)機(jī)進(jìn)行漫游目標(biāo)AP的準(zhǔn)備及不同時(shí)機(jī)進(jìn)行漫游切換。

由于AP布局、配置閾值以及終端所處位置等因素導(dǎo)致的部分終端漫游效果不符合預(yù)期的問題。AC漫游校準(zhǔn)技術(shù)通過自動(dòng)識(shí)別多次漫游現(xiàn)象，并對(duì)漫游進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)和校準(zhǔn)，讓終端最終停止漫游并連接到最優(yōu)的服務(wù)上。

具體來說，AC通過漫游校準(zhǔn)技術(shù)會(huì)觀察終端在一段時(shí)間內(nèi)的漫游行為。如果發(fā)現(xiàn)終端在短時(shí)間內(nèi)多次進(jìn)行漫游，并且這些漫游并沒有成功地將終端連接到更好的AP上，就意味著存在漫游效果不佳的問題。這可能是由于AP信號(hào)重疊區(qū)域、配置參數(shù)設(shè)置不合理、終端處于邊緣區(qū)域等原因?qū)е碌摹?/p>

一旦漫游校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了這樣的現(xiàn)象，AC（Access Controller）會(huì)自動(dòng)采取一系列措施來修復(fù)和校準(zhǔn)終端的漫游行為：

• 調(diào)整AP的配置參數(shù)：AC可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的漫游情況，調(diào)整AP的配置參數(shù)，例如增加漫游門限、調(diào)整信道選擇等，以改善終端的漫游效果。

• 強(qiáng)制漫游：AC可以向終端發(fā)送漫游指令，強(qiáng)制終端進(jìn)行漫游到一個(gè)更優(yōu)的AP上，以避免終端在較差的信號(hào)覆蓋下持續(xù)漫游。

• 優(yōu)化AP布局：如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)區(qū)域存在漫游問題，AC可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)化AP的布局，以提供更好的覆蓋范圍和信號(hào)強(qiáng)度，從而改善終端的漫游體驗(yàn)。

漫游校準(zhǔn)技術(shù)的目標(biāo)是讓終端最終停止不必要的漫游行為，并連接到最佳的服務(wù)上。這樣的優(yōu)化可以提高終端在無線網(wǎng)絡(luò)中的連接穩(wěn)定性和性能，從而提供更好的用戶體驗(yàn)。

終端漫游特征庫輔助漫游技術(shù)，核心是將終端“千端一面”變?yōu)椤敖K端特征，千端千面”，基于終端生成個(gè)性化漫游參數(shù)，最大程度消除協(xié)議兼容性和終端實(shí)現(xiàn)差異帶來的負(fù)面影響。

云端具備大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，可以學(xué)習(xí)大量漫游數(shù)據(jù)樣本，包括終端的漫游行為和網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同終端的漫游引導(dǎo)行為進(jìn)行分析，嘗試大量參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，最終學(xué)習(xí)出了適合不同終端的終端漫游特征庫。終端漫游特征庫有兩類特征：

• 靜態(tài)特征：終端本身系統(tǒng)的一些能力或行為，如引導(dǎo)協(xié)議能力、測(cè)量協(xié)議能力、頻段能力。

• 動(dòng)態(tài)特征：在具體網(wǎng)絡(luò)覆蓋下終端的業(yè)務(wù)特征，如漫游信號(hào)閾值，源/目標(biāo)的信號(hào)強(qiáng)度值。

基于上述終端漫游參數(shù)，通過協(xié)同測(cè)量引導(dǎo)技術(shù)對(duì)終端進(jìn)行持續(xù)的信號(hào)感知，判斷終端的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（靠近或者遠(yuǎn)離關(guān)聯(lián)AP），

在該類終端最佳的位置、最佳的時(shí)機(jī)主動(dòng)牽引終端漫游到質(zhì)量最好的AP上，使終端漫游更為及時(shí)，成功率更高。

通過前面的介紹，我們總結(jié)下來，就是：AP的鏈路質(zhì)量檢測(cè)增強(qiáng)技術(shù)則是通過增強(qiáng)AP的鏈路質(zhì)量監(jiān)測(cè)能力，幫助終端選擇最佳的AP進(jìn)行漫游。AC的校準(zhǔn)技術(shù)主要是對(duì)終端漫游行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，以消除漫游效果不佳的問題。終端漫游特征庫輔助漫游技術(shù)著重于個(gè)性化地優(yōu)化終端的漫游行為。通過綜合應(yīng)用這些技術(shù)，現(xiàn)代WLAN系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更智能和協(xié)同的漫游方式，提供更快速、穩(wěn)定和無縫的無線連接體驗(yàn)。

好了，今天我們就先聊到這兒，下次我們?cè)賮碚務(wù)刉LAN中的干擾抑制技術(shù)。

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