无线资源管理 (RRM)
Mist RRM 允许接入点通过强化学习参与网络的微调。利用 RRM,站点中的接入点可以自动适应干扰和容量问题,以确保卓越的用户体验。
无线资源管理 (RRM) 是对无线通信系统中的无线电资源、同信道干扰和其他无线电传输特性进行自动化的系统级管理。许多 RRM 实施主要侧重于减少通道重用。这就防止了附近的接入点使用相同的频道。这种单因素方法没有考虑影响用户体验的其他因素,也没有考虑影响客户端处于以下状态时动态变化的日间无线环境的因素:
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创建新的附件和授权
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在环境中漫游
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发送和接收数据
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使用一定百分比的可用容量
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努力克服多个无线干扰源
此外,传统的RRM方法无法确定频谱的变化是否产生了任何影响。
Juniper Mist RRM 旨在优先考虑用户体验。Mist RRM 利用基于强化学习的反馈模型,该模型考虑了 无线容量 SLE 中的关键因素,包括客户端数量、客户端使用情况和干扰。Mist RRM 可以在未满足容量 SLE 时自动调整接入点功率或更改无线通道。更改后,Mist 会继续监控容量 SLE,以确定这些信道或功率变化是否产生了可衡量的改进,从而提供更好的用户体验。此自动调整过程是连续的。
换言之,Mist RRM 会随着时间的推移让无线网络变得更好。
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,无线网络几乎无法管理:
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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。
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非管理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。
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在高密度环境中,不受管理的信道宽度可能会导致同信道干扰增加,并降低信噪比。这会导致信号质量降低,从而导致性能不佳。
Juniper Mist RRM 的工作原理
利用每个Juniper Mist接入点 (AP) 内置的专用扫描无线电,Mist RRM 可以全天候测量和计算容量、使用情况和干扰因数。RRM 使用这些计算和测量值作为用户网络体验的参考,也称为用户分钟数。RRM 可以存储长达 30 天的此类数据,从而创建长期趋势基准。通过使用无线站点维护聚合器并进行手动纠正,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:
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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
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使用自动功率调整来增加或减少 AP 功率输出(基于客户端体验)
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增加或减少通道宽度以提高吞吐量
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使用自动取消功能禁用网络中某些 AP 上的 2.4 GHz 射频
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使用自动变频将支持双频的无线电从 2.4 GHz 工作模式转换为 5 GHz 工作模式
Mist RRM — 站点无线网络中的事件和环境数据由站点接入点发送到Mist云进行评估。Mist从接收到的信息中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为:
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接入点通道分配
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动态频率选择 (DFS)
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接入点广播功率设置
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频段控制
当Mist RRM 更改通道时,它不仅会根据当前环境,还会根据历史知识进行更改。即使当前环境使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 会降低该通道的优先级,并为受影响的 AP 选择其他通道。
如果 AP 检测到雷达信号,则该 AP 会立即跳转到其他信道。这被称为 DFS,旨在减少其他无线 (5 GHz) 发射器对雷达信号的干扰。信道更改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,接入点会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 会学习哪些接入点能看到最多的雷达,以及在哪些信道上。基于这种学习,RRM 可以限制站点中受影响最大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,因为站点现在在 DFS 优化的信道分布上运行,而不是在均匀性优化的信道分布上运行。由于DFS的惩罚,可能会出现一些过度拥挤的情况。
Juniper 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 AP 的广播功率,以补偿相邻 AP 的损失。RRM 仅在降低不影响覆盖范围的情况下降低 AP 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 射频只能在 20 MHz 宽的信道上工作。使用信道绑定,5 GHz 射频可以在 20、40 或 80 MHz 宽的信道上工作;6 GHz 射频可以在 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(包括活跃的客户端分钟数和流量指标(传输和接收),来识别每个无线站点中流量最低的小时数。这样,就可以在这些低流量时段在您的站点安排适当的网络维护或策略更新。聚合器使用多种统计方法来计算预测值,从而确保高效的站点维护。
聚合器执行以下功能:
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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不活跃时间。
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大规模聚合数据:该解决方案大规模处理数据,聚合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,以说明站点之间流量模式的变化。
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预测最低活动小时数:使用归一化中位数生成加权活动分数,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数(基于加权活动分数)。
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置信度评分:计算置信度分数以确定预测的可靠性。具有较强的每日季节性(可预测的流量模式)的网站将具有更高的置信度。
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商店网站活动预测: 每个站点的预测本地小时存储在Juniper 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,除非手动选择子集,否则 RRM 会分配带有首选扫描信道 (PSC) 和非 PSC 的 6GHz 无线电频段。事实上,我们的经验表明,客户端完全能够使用带外机制(例如简化邻居报告或 11k 邻居报告)来发现非 PSC。
6 GHz 频段中不同信道宽度的信道默认分配逻辑如下:
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对于 20 MHz 和 40 MHz 宽度,所有允许的信道(PSC 和非 PSC)都用作主信道。
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对于 80 MHz 和 160 MHz 宽度,PSC 通道用作主通道。
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 射频是否会带来更好的用户体验。
Mist RRM 绝不会为了作出改变而作出改变。如果特定站点的容量 SLE 为 90% 或更高,则通过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 无法进行积极的更改,则环境中可能存在需要进一步调查的内容。
自动取消和自动转换
您还应该了解另外两个与 RRM 相关的功能: 表 1.
自动取消 |
自动转换 |
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自动禁用 2.4 GHz 射频。 |
自动将支持双频的无线信号转换为 5 GHz作 |
通过减少广播无线电的数量,减少 2.4 GHz 频段中的同信道干扰。 |
通过减少广播无线电的数量,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 AP 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 AP 增加发射功率进行补偿时,才转换该 2.4 GHz 无线电。 |
2.4 GHz 频段的典型消除率约为 40%。自动取消功能删除的 2.4 GHz 射频绝不会在给定站点中移除超过 50%。 |
2.4 GHz 频段的典型转换率约为 40%。在给定站点中,自动转换删除的 2.4 GHz 频段永远不会超过 50%。 |
在所有 Juniper Mist 个接入点上均受支持 | 仅在 AP43、AP45 和 AP63 型号上受支持 |
通过增加另一个广播电台来增加 5 GHz 频段的覆盖范围 |
您可能需要考虑在主要管理重要设备且其漫游配置文件众所周知的 5 GHz 网络中使用自动取消或自动转换。在学校或其他您不关心访客网络或可能出现的各种客户端设备的环境中,这些功能可能非常有益。
另一方面,您可能希望在覆盖率较低的环境中禁用这些功能,其中许多任务关键型设备仅在 2.4 GHz 上运行。
双频 5 GHz作
当 AP43、AP45、AP47 或 AP63 在双频 5 GHz 模式下工作时,无线射频会拆分 5 GHz 频段并锁定到特定范围的信道。请参阅 表 2。
无线模式 |
双频无线电 (2.4 GHz) |
双频无线电 (5 GHz) |
5 GHz 射频 |
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双频模式 |
所有 2.4 GHz 通道 |
不适用 |
所有 5 GHz 通道 |
双频 5 GHz 模式(AP43、AP47 和 AP63) |
不适用 |
通道 100-165 |
通道 36-64 |
双频 5 GHz 模式 (AP45) |
不适用 |
通道 36-64 |
通道 100-165 |
建议在使用自动转换或双 5 GHz 时,将 5 GHz 信道宽度设置为 20 MHz。使用 20 MHz 的宽度有助于最大限度地增加正在使用的 5 GHz 无线信号,同时最大限度地减少同信道干扰。
如果要在 5 GHz 模式下使用双频 5 GHz 射频,请将 双频设置 配置为 5 GHz ,并将 2.4 GHz 设置 设置为 启用。
