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无线资源管理 (RRM)

瞻博网络 Mist 无线资源管理 (RRM) 是一个基于云的自动化系统,可持续管理和优化无线无线环境,以改善用户体验。

RRM 使用每个 Mist 接入点(接入点)的专用扫描无线信号收集的数据,来测量全天的容量、干扰和使用模式。它使用强化学习来动态调整无线电设置,包括:

  • 通道选择(自动通道切换)
  • 发射功率级别
  • 信道宽度
  • 2.4 GHz 和 5 GHz 之间的频段控制
  • 禁用或转换无线电(即关闭某些接入点上的 2.4 GHz 无线电)

Mist 接入点不断向 Mist 云发送射频事件和数据,RRM 优化算法在云中分析信息以识别更改并进行调整。每个接入点发送到 Mist 云的数据量很小,只有千字节量级,而非兆字节或千兆字节。

在 Mist 云上,RRM 还会汇总站点过去 30 天的历史数据,以确定长期趋势。Mist 门户每晚凌晨 3:00 左右(确切时间各不相同,更新是自动的,不可配置)将更新发回相关接入点。Mist 的持续强化学习系统可动态调整无线电设置,以使用户体验保持在理想状态。例如,无需手动重新平衡 Wi-Fi 网络,即可解决常见的偏移问题。

请注意,接入点上的某些无线电调整是本地的,会在发生紧急事件时立即进行。这些措施包括更改雷达检测通道、调整 Wi-Fi 和非 Wi-Fi 干扰,以及增加信号强度以响应邻居接入点脱机。尽管这些更改是特定于接入点的并且是实时发生的,但触发事件的记录仍会作为每日数据的一部分发送到 Mist 云。这些事件被包含在长期模式分析中,以防止周期性但反复出现的问题。

您可以从 Mist 门户(站点>无线电管理)的无线电管理仪表板中查看 无线 网络的快照(如图 1 所示)以及接入点事件列表:

图 1:无线电管理仪表板 The Radio Management Dashboard

RRM 考虑 了无线容量 SLE 的关键因素,包括客户端数量、客户端使用情况和干扰,以扩大覆盖范围并优化容量。当容量 SLE 未达到时,Mist RRM 可以自动调整 接入点功率或更改无线通道。应用任何更新后,Mist 将继续监控容量 SLE,以确定其更改是否产生了可衡量的改进。

Radio frequency environments are inherently complex and therefore challenging to control and optimize for the efficient transmission of data. Since the inception of radio frequency, or RF, radio resource management, also known as RRM, has been a long-standing technique used to optimize the RF radio waves that transmit network traffic in wireless LANs. However, multiple interference sources like walls, buildings, and people combined with the air serving as transmission medium make RRM a challenging technique to master.

Traditionally, site surveys have been used to determine the optimal placement of Wi-Fi access points and settings for transmit power, channels, and bandwidth. However, these manual approaches can't account for the dynamic nature of the environment when the wireless network is in use, with people and devices entering or leaving and moving about. Additionally, this challenge is compounded with random RF interferences from sources like microwave ovens, radios, and aircraft radar, to name a few.

But what if the wireless network itself could perform RRM on its own? What if it could detect and respond to both interference sources, as well as the movement of people and devices, and adjust the radio settings in real time to provide the best possible wireless service? That's exactly what Juniper has done with the AI-driven MIST wireless solution, using advanced machine learning techniques. Specifically, MIST uses reinforcement learning to perform RRM. In a nutshell, a reinforcement learning machine, or agent, learns through an iterative trial and error process in an effort to achieve the correct result.

It's rewarded for actions that lead to the correct result, while receiving penalties for actions leading to an incorrect result. The machine learns by favoring actions that result in rewards. With MIST wireless, the reinforcement learning machine's value function is based on three main factors that lead to a good user experience.

Coverage, capacity, and connectivity. A value function can be thought of as an expected return based on the actions taken. The machine can execute five different actions to optimize the value function.

These are adjusting the band setting between the two wireless bands of 2.4 GHz and 5 GHz, increasing or decreasing the transmit power of the AP's radios, switching to a different channel within the band, adjusting a channel's bandwidth, and switching the BSS color, which is a new knob available to 11 AX access points. RRM will select actions with maximum future rewards for a site. Future rewards are evaluated by a value function.

The various actions taken by the learning machine, such as the increase of transmit power or switching the band from 2.4 GHz to 5 GHz, together represent a policy, which is a map the machine builds based on multiple trial and error cycles as it collects rewards, modeling actions that maximize the value function. Again, keep in mind that the value function represents good wireless user experience. As time goes on, even if random changes occur in the environment, the machine learns as it strives to maximize the value function.

The benefits of using reinforcement learning are obvious. A MIST wireless network customizes the RRM policy per site, creating a unique wireless coverage environment akin to a well-tailored suit. While large organizations with multiple sites replicate their many locations as copy exact, these sites will naturally experience variances despite best efforts.

Reinforcement learning easily fixes this, delivering real-time, actively adjusting, custom wireless environments. We hope this episode helped to uncover some of the magic and mystery behind our AI-driven network solutions.

如果没有 RRM,无线网络将几乎难以管理:

  • WiFi 和非 WiFi 干扰(无线电信号干扰)会导致客户端和接入点无限期暂停传输。

  • 非托管型接入点发射功率可能会导致覆盖差距、信噪比 (SNR) 降低、带宽减少或同信道干扰增加。

  • 在高密度环境中,非托管信道宽度可能会导致同信道干扰增加和信噪比降低。这会导致信号质量降低,从而性能不佳。

瞻博网络 Mist RRM 的工作原理

利用每个瞻博网络 Mist 接入点 (接入点) 内置的专用扫描无线信号,Mist RRM 全天候测量和计算容量、使用率和干扰因素。RRM 使用这些计算和测量结果作为用户网络体验的参考,也称为用户分钟数。RRM 存储长达 30 天的这些数据,从而创建长期趋势基线。使用无线站点维护聚合器和手册更正,RRM 可以通过以下方式调整无线环境中的缺点或利用增强机会:

  • 使用自动信道切换 (ACS) 响应过度拥挤或容易受到干扰的信道

  • 使用自动功率调节来增加或减少接入点功率输出(基于客户端体验)

  • 增加或减少通道宽度以提高吞吐量

  • 使用自动取消功能禁用网络中某些接入点上的 2.4 GHz 无线信号

  • 使用自动转换将支持双频的无线电从 2.4 GHz 工作转换为 5 GHz 工作

Mist RRM — 站点接入点将站点无线网络中的事件和环境数据发送到 Mist 云进行评估。Mist 根据接收到的信息编译基于云的长期趋势数据,并将其与站点的 无线容量 SLE 进行比较。这种比较有助于确定更改站点的无线频段配置是否有益。Mist 频段控制功能允许自动更改:

  • 接入点通道分配

  • 动态频率选择 (DFS)

  • 接入点广播功率设置

  • 频段控制

当 Mist RRM 更改频道时,不仅要根据当前环境,还要根据历史知识进行更改。即使当前环境使得某个信道的使用看起来不错,Mist 也会记住该信道上是否出现过同信道干扰或其他问题。如果是这样,RRM 会降低该信道的优先级,并为受影响的接入点选择不同的信道。

如果接入点检测到雷达信号,接入点会立即跳转到其他信道。这称为 DFS,旨在减少其他无线 (5 GHz) 发射器对雷达信号的干扰。信道变更会对无线客户端造成干扰,并可能导致接入点跳转到的信道过度拥挤。

为了帮助减少 DFS 的影响,接入点将所有雷达事件发送到 Mist 云。云存储事件数据,包括接入点看到雷达信号的信道。随着时间的推移,RRM 会了解哪些接入点的雷达信号最多,以及在哪些信道上看到的信号最多。基于此学习结果,RRM 可限制站点中受影响最严重的接入点在雷达命中次数最多的信道上运行。这称为 DFS 惩罚,因为该站点现在在 DFS 优化的信道分布上运行,而不是在统一性优化的信道分布上运行。由于 DFS 惩罚,可能会出现一些过度拥挤的情况。

瞻博网络 Mist RRM 可以调节接入点无线电的功率输出。RRM 可能会增加相邻接入点上的广播功率,以补偿相邻接入点的丢失。仅当接入点的功率降低不影响覆盖范围时,RRM 才会降低接入点上的功率。

RRM 可以调整 5 GHz 和 6 GHz 无线电频段的信道宽度。2.4 GHz 无线信号只能在 20 MHz 宽信道上运行。使用信道绑定,5 GHz 无线电可以在 20、40 或 80 MHz 宽的信道上运行;6 GHz 无线信号可以在 20、40、80、160 或 320 MHz 宽的信道上运行(具体取决于国家/地区)。通道越宽,可用的潜在吞吐量就越大。

基于云的 无线站点维护聚合器 利用站点流量数据,包括活跃客户端分钟数和流量指标(传输和接收),确定每个无线站点流量最低的时间。这样,您就可以在这些低流量时段内,按照需求安排网络维护或策略更新。聚合器使用多种统计方法组合来计算预测,确保高效的站点维护。

聚合器执行以下功能:

  • 根据历史数据进行预测:聚合器使用 14 天历史流量数据的移动窗口来预测每个站点的最少活动小时数。

  • 大规模聚合数据:该解决方案可大规模处理数据,汇总数千个无线站点的活动客户端分钟数、传输字节数和接收字节数等指标。然后按站点对中位数进行归一化,以考虑站点之间流量模式的变化。

  • 预测最低活动小时数:使用标准化中位数生成加权活动分数,该中位数是活动客户端分钟数、传输字节数和接收字节数的组合。为每个站点确定最低活动小时(基于加权活动分数)。

  • 置信度评分:计算置信度分数以确定预测的可靠性。具有强烈每日季节性(可预测的流量模式)的站点将具有更高的置信度。

  • 存储站点活动预测: 每个站点的预测本地小时存储在瞻博网络 Mist 云中,以便调度系统快速访问。

6 GHz 频段的信道分配

默认情况下,RRM 会为具有首选扫描信道 (PSC) 和非 PSC 的 6GHz 无线电频段分配 6GHz无线电频段,除非手动选择子集。事实上,我们的经验表明,客户端完全能够使用带外机制(如减少的邻居报告或 11k 邻居报告)发现非 PSC。

6 GHz 频段中不同信道宽度的信道默认分配逻辑如下:

  • 对于 20 MHz 和 40 MHz 带宽,所有允许的信道(PSC 和非 PSC)都用作主信道。

  • 对于 80 MHz 和 160 MHz 宽度,PSC 信道用作主信道。

RRM 可以通过关闭不需要的 2.4 GHz 无线电来控制网络频段,以减少同信道干扰。同样,RRM 利用其对站点无线电频谱的了解来确定何时以及关闭 2.4 GHz 无线电是否会带来更好的用户体验。

Mist RRM 绝不是为了改变而改变。如果特定站点的容量 SLE 为 90% 或以上,则进行更改不会获得太多收益,因此 RRM 不会进行更改。此外,如果有必要进行更改,但 RRM 无法做出积极的更改,则环境中可能存在需要进一步调查的某些内容。

自动取消和自动转换

您应该了解两个与 RRM 相关的其他功能: 表 1.

表 1:自动取消和自动转换

自动取消

自动转换

自动禁用 2.4 GHz 无线信号。

自动将支持双频的无线电转换为 5 GHz作

通过减少广播无线信号的数量,减少 2.4 GHz 频段中的同信道干扰。

通过减少广播无线信号的数量,减少 2.4 GHz 频谱中的同信道干扰。

提高了 2.4 GHz 频段的性能。

提高了 2.4 GHz 频段的性能。

仅当移除 2.4 GHz 无线电不会导致相邻接入点增加发射功率进行补偿时,才会关闭该无线电。

仅当从 2.4 GHz 网络中移除 2.4 GHz 无线电不会导致相邻接入点增加发射功率进行补偿时,才转换该无线电。

2.4 GHz 无线电的典型取消率约为 40%。自动取消永远不会在给定站点中删除超过 50% 的 2.4 GHz 无线电。

2.4 GHz 无线电的典型转换率约为 40%。自动转换永远不会在给定站点中移除超过 50% 的 2.4 GHz 无线电。

支持所有瞻博网络 Mist 接入点 仅支持 AP43、AP45 和 AP63 型号
 

通过增加另一个广播无线信号,扩大了 5 GHz 频段的覆盖范围

您可能需要考虑在主要使用 5 GHz 的网络中自动取消或自动转换,因为这些网络会管理重要设备,并且众所周知的漫游配置文件。在您不关心访客网络或可能出现的各种客户端设备的学校或其他环境中,这些功能可能非常有用。

另一方面,您可能希望在覆盖范围较低的环境中禁用这些功能,因为许多关键任务设备仅在 2.4 GHz 上运行。

双频 5 GHz作

当 AP43、AP45、AP47 或 AP63 在双 5 GHz 模式下运行时,无线信号会拆分 5 GHz 频段并锁定到特定范围的信道。见 表 2

表 2:无线电作和可用信道

无线模式

双频无线电 (2.4 GHz)

双频无线电 (5 GHz)

5 GHz 无线电

双频模式

所有 2.4 GHz 信道

不适用

所有 5 GHz 信道

双频 5 GHz 模式(AP43 和 AP63)

不适用

频道 100-165

频道 36-64

双 5 GHz 模式(AP45 和 AP47)

不适用

频道 36-64

频道 100-165

注意:

使用自动转换或双 5 GHz 时,建议将 5 GHz 信道宽度设置为 20 MHz。使用 20 MHz 带宽有助于最大限度地增加使用的 5 GHz 无线电数量,同时将同信道干扰降至最低。

如果要在 5 GHz 模式下运行双 5 GHz 无线电,请将 双频设置 配置为 5 GHz ,并将 2.4 GHz 设置 设置为 启用