Radio Resource Management (RRM)

Juniper Mist Systems Radio Resource Management (RRM) ist ein automatisiertes, Cloud-basiertes System, das die drahtlose Funkumgebung kontinuierlich verwaltet und optimiert, um die Benutzererfahrung zu verbessern.

RRM verwendet Daten, die vom dedizierten Scanning-Funkmodul in jedem Juniper Access Point (AP) erfasst werden, um Kapazität, Interferenzen und Nutzungsmuster im Laufe des Tages zu messen. Mithilfe von bestärkendem Lernen können Funkmoduleinstellungen dynamisch angepasst werden, darunter:

Kanalauswahl (automatisches Kanal-Switching)
Sendeleistungspegel
Kanalbreite
Band Steering zwischen 2,4 GHz und 5 GHz
Deaktivieren oder Konvertieren von Funkmodulen (d. h. Ausschalten von 2,4-GHz-Funkmodulen auf einigen APs)

Mist Systems APs senden kontinuierlich hochfrequente Ereignisse und Daten an die Mist Systems Cloud, wo der RRM-Optimierungsalgorithmus die Informationen analysiert, um Änderungen zu identifizieren und Anpassungen vorzunehmen. Die Datenmenge, die jeder AP an die Mist Systems Cloud sendet, ist gering und liegt eher in der Größenordnung von Kilobyte als von Megabyte oder Gigabyte.

In der Mist Systems Cloud aggregiert RRM auch historische Daten für die Standorte der letzten 30 Tage, um langfristige Trends zu identifizieren. Das Portal von Mist Systems sendet jede Nacht gegen 3:00 Uhr (die genaue Uhrzeit variiert; die Aktualisierung erfolgt automatisch und kann nicht konfiguriert werden) an die entsprechenden APs zurückgesendet. Das System des kontinuierlichen bestärkenden Lernens von Mist Systems passt die Funkeinstellungen dynamisch an, um die Benutzererfahrung unter idealen Bedingungen zu gewährleisten. Sie müssen beispielsweise Ihr WLAN-Netzwerk nicht manuell neu ausbalancieren, um das häufige Problem der Drift zu lösen.

Beachten Sie, dass einige Funkeinstellungen an einem AP lokal sind und sofort als Reaktion auf ein akutes Ereignis vorgenommen werden. Dazu gehören das Ändern von Kanälen für die Radarerkennung, die Anpassung an WLAN- und Nicht-WLAN-Interferenzen und die Erhöhung der Signalstärke als Reaktion auf den Ausfall eines benachbarten AP. Obwohl diese Änderungen AP-spezifisch sind und in Echtzeit auftreten, wird dennoch eine Aufzeichnung des auslösenden Ereignisses als Teil der täglichen Daten an die Mist Systems Cloud gesendet. Diese Ereignisse werden in die langfristige Musteranalyse einbezogen, um periodische, aber wiederkehrende Probleme zu vermeiden.

Sie können eine Momentaufnahme Ihres drahtlos Netzwerks (siehe Abbildung 1) sowie die Liste der AP Ereignisse im Radio Management-Dashboard im Mist Systems-Portal (Site > Radio Management) anzeigen:

Abbildung 1: Das Radio Management Dashboard The Radio Management Dashboard

Um die Abdeckung zu verbessern und die Kapazität zu optimieren, berücksichtigt RRM Schlüsselfaktoren aus dem Wireless Capacity SLE, einschließlich Client-Anzahl, Client-Nutzung und Interferenzen. Mist Systems RRM kann die Leistung des AP automatisch anpassen oder die drahtlosen Kanäle wechseln, wenn die Kapazitäts-SLE nicht erreicht wird. Nach dem Anwenden von Updates überwacht Mist Systems das Kapazitäts-SLE weiterhin, um festzustellen, ob seine Änderungen zu messbaren Verbesserungen führen. Weitere Informationen finden Sie unter Wireless SLEs.

Sie haben auch jederzeit die Möglichkeit, die Funkgeräte manuell zu optimieren. Wählen Sie oben auf der Seite Funkverwaltung die Site und das Band aus, und klicken Sie dann oben rechts auf der Seite auf die Schaltfläche Optimieren. Die Schaltflächenbeschriftung enthält das ausgewählte Band: 2,4 GHz jetzt optimieren, 5 GHz jetzt optimieren oder 6 GHz jetzt optimieren.

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.

Ohne RRM wäre ein drahtloses Netzwerk fast unüberschaubar:

WLAN- und Nicht-WLAN-Interferenzen (Funksignalstörungen) führen dazu, dass Clients und APs die Übertragungen auf unbestimmte Zeit unterbrechen.
Eine nicht verwaltete AP-Sendeleistung kann zu Lücken in der Abdeckung, verringerten Signal-Rausch-Verhältnissen (SNR), verringerter Bandbreite oder erhöhten Kanalinterferenzen führen.
Eine nicht verwaltete Kanalbreite kann in Umgebungen mit hoher Dichte zu erhöhten Kanalinterferenzen und verringertem Signal-Rausch-Verhältnis führen. Dies führt zu einer geringeren Signalqualität und damit zu einer schlechten Leistung.

So funktioniert Juniper Mist Systems RRM

Mit dem dedizierten Scanning-Funkmodul, das in jeden Juniper Juniper Access Point (AP) integriert ist, misst und berechnet der RRM von Mist Systems die Kapazität, Nutzung und Störfaktoren den ganzen Tag, jeden Tag. RRM verwendet diese Berechnungen und Messungen als Referenz für die Netzwerkerfahrung der Benutzer, auch bekannt als Benutzerminuten. RRM speichert bis zu 30 Tage dieser Daten, wodurch eine langfristige Trendbasis entsteht. Mit dem Wireless Site Maintenance Aggregator und manuellen Korrekturen kann RRM sich an Mängel anpassen oder Verbesserungsmöglichkeiten in der drahtlosen Umgebung nutzen, indem es:

Verwendung von Automatic Channel Switching (ACS) als Reaktion auf überfüllte oder störungsanfällige Kanäle
Verwenden automatischer Energieanpassungen zum Erhöhen oder Verringern der AP-Ausgangsleistung (basierend auf der Client-Erfahrung)
Erhöhen oder Verringern der Kanalbreite zur Verbesserung des Durchsatzes
Verwenden der automatischen Abschaltung zur Deaktivierung des 2,4-GHz-Funkmoduls auf bestimmten APs im Netzwerk
Verwenden der automatischen Konvertierung zur Konvertierung von Dualband-fähigen Funkmodulen von 2,4-GHz- auf 5-GHz-Betrieb

Mist Systems RRM: Ereignisse und Umgebungsdaten im drahtlosen Netzwerk eines Standorts werden von den Standort-APs zur Auswertung an die Mist Systems Cloud gesendet. Mist Systems stellt aus den empfangenen Informationen langfristige, Cloud-basierte Trenddaten zusammen und vergleicht sie mit der Wireless Capacity SLE für den Standort. Anhand des Vergleichs kann festgestellt werden, ob eine Änderung der drahtlosen Bandkonfiguration eines Standorts vorteilhaft ist. Die Bandsteuerungsfunktionen von Mist Systems ermöglichen automatische Änderungen an:

AP-Kanalzuweisungen
Dynamische Frequenzauswahl (DFS)
Energieeinstellungen für AP-Broadcast
Bandsteuerung

Wenn RRM von Mist Systems den Kanal wechselt, geschieht dies nicht nur auf der Grundlage der aktuellen Umgebung, sondern auch auf der Grundlage historischer Erkenntnisse. Selbst wenn die aktuelle Umgebung die Nutzung eines bestimmten Kanals gut aussehen lässt, merkt sich Mist Systems, ob es auf diesem Kanal Kanalinterferenzen oder andere Probleme gegeben hat. Wenn dies der Fall ist, reduziert RRM die Priorität dieses Kanals und wählt einen anderen Kanal für den betroffenen AP.

Wenn ein AP ein Radarsignal erkennt, springt der AP sofort auf einen anderen Kanal. Dies wird als DFS bezeichnet und soll Interferenzen mit Radarsignalen durch andere drahtlose (5 GHz) Sender reduzieren. Der Kanalwechsel ist störend für drahtlose Clients und kann zu einer Überlastung der Kanäle führen, zu denen die APs springen.

Um die Auswirkungen von DFS zu reduzieren, senden APs alle Radarereignisse an die Mist Systems Cloud. Die Cloud speichert die Ereignisdaten, einschließlich des Kanals, auf dem der AP das Radarsignal gesehen hat. Im Laufe der Zeit lernt RRM, welche APs auf welchen Kanälen das meiste Radar sehen. Basierend auf diesen Erkenntnissen schränkt RRM den Betrieb der am stärksten betroffenen APs an einem Standort auf Kanälen mit den meisten Radartreffern ein. Dies wird als DFS-Bestrafung bezeichnet, da die Website jetzt mit einer DFS-optimierten Kanalverteilung und nicht mit einer gleichmäßigkeitsoptimierten Kanalverteilung arbeitet. Aufgrund der DFS-Bestrafung kann es zu einer Überbelegung kommen.

Juniper Mist Systems RRM kann die Ausgangsleistung der Funkgeräte des AP anpassen. RRM erhöht möglicherweise die Broadcast-Leistung benachbarter APs, um den Verlust eines benachbarten AP auszugleichen. RRM reduziert die Leistung eines AP nur, wenn sich diese Reduzierung nicht auf die Abdeckung auswirkt.

RRM kann die Kanalbreite für die 5- und 6-GHz-Funkbänder anpassen. 2,4-GHz-Funkmodule können nur auf 20 MHz breiten Kanälen betrieben werden. Mit Channel-Bonding können 5-GHz-Funkmodule auf 20, 40 oder 80 MHz breiten Kanälen betrieben werden. 6-GHz-Funkmodule können auf 20, 40, 80, 160 oder 320 MHz breiten Kanälen betrieben werden (je nach Land). Je breiter der Kanal, desto mehr potenzieller Durchsatz steht zur Verfügung.

Der Cloud-basierte Wireless Site Maintenance Aggregator nutzt Website-Verkehrsdaten, einschließlich aktiver Client-Minuten und Datenverkehrsmetriken (übertragen und empfangen), um die Stunden an jedem drahtlosen Standort zu ermitteln, in denen der Datenverkehr am geringsten ist. Dies ermöglicht eine gezielte Planung der Netzwerkwartung oder der Aktualisierung von Richtlinien an Ihrem Standort während dieser Zeiten mit geringem Datenverkehr. Der Aggregator verwendet eine Kombination statistischer Methoden, um Vorhersagen zu berechnen und eine effiziente Wartung des Standorts zu gewährleisten.

Der Aggregator führt die folgenden Funktionen aus:

Erstellt Vorhersagen auf der Grundlage historischer Daten: Der Aggregator verwendet ein gleitendes Fenster von 14 Tagen mit historischen Verkehrsdaten, um die am wenigsten aktiven Stunden an jedem Standort vorherzusagen.
Aggregation von Daten im großen Maßstab: Die Lösung verarbeitet Daten in großem Umfang und aggregiert Metriken wie aktive Client-Minuten, übertragene Bytes und empfangene Bytes über Tausende von drahtlosen Standorten hinweg. Die Mediane werden dann nach Standort normalisiert, um Variationen in den Datenverkehrsmustern zwischen Standorten zu berücksichtigen.
Sagt die Stunden mit der niedrigsten Aktivität voraus: Ein gewichteter Aktivitätswert wird mithilfe der normalisierten Mediane generiert, die eine Kombination aus aktiven Clientminuten, übertragenen Bytes und empfangenen Bytes sind. Die niedrigste Aktivitätsstunde (basierend auf der gewichteten Aktivitätsbewertung) wird für jeden Standort identifiziert.
Konfidenzbewertung: Konfidenzwerte werden berechnet, um die Zuverlässigkeit von Vorhersagen zu bestimmen. Websites mit starker täglicher Saisonalität (vorhersehbare Datenverkehrsmuster) haben ein höheres Vertrauen.
Prognosen für die Aktivität auf der Geschäftsseite: Die voraussichtliche Ortszeit für jeden Standort wird in der Cloud von Juniper Mist Systems gespeichert, um einen schnellen Zugriff durch das Planungssystem zu ermöglichen.

Kanalzuweisungen für 6-GHz-Bänder

Standardmäßig weist RRM 6-GHz-Funkbänder mit bevorzugten Scanning-Kanälen (PSCs) und Nicht-PSC zu, es sei denn, eine Teilmenge wird manuell ausgewählt. Tatsächlich zeigt unsere Erfahrung, dass Clients durchaus in der Lage sind, Nicht-PSCs mit Out-of-Band-Mechanismen wie reduzierten Nachbarberichten oder 11k-Nachbarberichten zu entdecken.

Die Standardlogik für die Kanalzuweisung in 6-GHz-Bändern für unterschiedliche Kanalbreiten lautet wie folgt:

Bei einer Breite von 20 MHz und 40 MHz werden alle zulässigen Kanäle (PSC und Nicht-PSC) als Primärkanal verwendet.
Für eine Breite von 80 MHz und 160 MHz werden PSC-Kanäle als primäre Kanäle verwendet.

RRM kann das Netzwerkband steuern, indem nicht benötigte 2,4-GHz-Funkmodule abgeschaltet werden, um Kanalinterferenzen zu reduzieren. Auch hier nutzt RRM seine Kenntnis des Funkspektrums des Standorts, um zu bestimmen, wann und ob das Ausschalten eines 2,4-GHz-Funkmoduls zu einer besseren Benutzererfahrung führt.

Mist Systems RRM nimmt niemals Änderungen vor, um Änderungen vorzunehmen. Wenn die Kapazitäts-SLE für einen bestimmten Standort 90 % oder mehr beträgt, bringt das Vornehmen von Änderungen nicht viel, sodass RRM keine Änderungen vornimmt. Wenn eine Änderung gerechtfertigt ist, RRM jedoch keine positive Änderung bewirken kann, gibt es möglicherweise etwas in der Umgebung, das weiterer untersucht werden muss.

Automatische Stornierung und automatische Konvertierung

Es gibt zwei weitere RRM-bezogene Funktionen, die Sie kennen sollten: Tabelle 1.

Tabelle 1: Automatische Stornierung und automatische Konvertierung
Automatische Stornierung	Automatische Konvertierung
Deaktiviert automatisch 2,4-GHz-Funkmodule.	Wandelt Dualband-fähige Funkmodule automatisch in 5-GHz-Betrieb um
Reduziert Gleichkanalinterferenzen im 2,4-GHz-Band durch Reduzierung der Anzahl von Rundfunkfunkmodulen.	Reduziert Gleichkanalinterferenzen im 2,4-GHz-Spektrum durch Reduzierung der Anzahl von Rundfunkfunkmodulen.
Verbessert die Leistung im 2,4-GHz-Band.	Verbessert die Leistung im 2,4-GHz-Band.
Schaltet 2,4-GHz-Funkmodule nur aus, wenn das Entfernen dieses Funkmoduls nicht dazu führt, dass benachbarte APs die Sendeleistung erhöhen, um dies zu kompensieren.	Konvertiert 2,4-GHz-Funkmodule nur, wenn das Entfernen dieses Funkmoduls aus dem 2,4-GHz-Netzwerk nicht dazu führt, dass benachbarte APs die Sendeleistung erhöhen, um dies zu kompensieren.
Die typische Abbruchrate für 2,4-GHz-Funksender liegt bei etwa 40 %. Bei der automatischen Abschaltung werden nie mehr als 50 % der 2,4-GHz-Funkmodule an einem bestimmten Standort entfernt.	Die typische Konvertierungsrate für 2,4-GHz-Funkmodule liegt bei etwa 40 %. Die automatische Konvertierung entfernt nie mehr als 50 % der 2,4-GHz-Funkmodule an einem bestimmten Standort.
Unterstützt auf allen Juniper Mist Systems APs	Unterstützt nur bei den Modellen AP43, AP45 und AP63
	Erhöht die Abdeckung im 5-GHz-Band durch Hinzufügen eines weiteren Funkmoduls

Möglicherweise möchten Sie die automatische Stornierung oder automatische Konvertierung in erster Linie in 5-GHz-Netzwerken in Betracht ziehen, in denen die wichtigen Geräte verwaltet werden und ihre Roaming-Profile bekannt sind. In Schulen oder anderen Umgebungen, in denen Sie sich nicht um das Gastnetzwerk oder die Vielzahl der angezeigten Client-Geräte kümmern, können diese Funktionen sehr vorteilhaft sein.

Andererseits möchten Sie diese Funktionen möglicherweise in weniger dicht abgedeckten Umgebungen deaktivieren, in denen viele geschäftskritische Geräte nur mit 2,4 GHz laufen.

Dualer 5-GHz-Betrieb

Wenn der AP43, AP45, AP47 oder AP63 im Dual-5-GHz-Modus betrieben wird, teilen die Funkmodule das 5-GHz-Band auf und sind an einen bestimmten Kanalbereich gebunden. Siehe Tabelle 2.

Tabelle 2: Funkbetrieb und nutzbare Kanäle
Drahtloser Modus	Dualband-Funkmodul (2,4 GHz)	Dualband-Funkmodul (5 GHz)	5 GHz Funkmodul
Dualband-Modus	Alle 2,4-GHz-Kanäle	N/A	Alle 5-GHz-Kanäle
Dualer 5-GHz-Modus (AP43 und AP63)	N/A	Kanäle 100-165	Kanäle 36-64
Dualer 5-GHz-Modus (AP45 und AP47)	N/A	Kanäle 36-64	Kanäle 100-165

Hinweis:

Wir empfehlen, die 5-GHz-Kanalbreite auf 20 MHz einzustellen, wenn Sie die automatische Konvertierung oder duales 5-GHz-Band verwenden. Durch die Verwendung der 20-MHz-Breite können Sie die Anzahl der verwendeten 5-GHz-Funkmodule maximieren und gleichzeitig Kanalinterferenzen minimieren.

Wenn Sie Dual-5-GHz-Funkmodule im 5-GHz-Modus betreiben möchten, konfigurieren Sie die Dualband-Einstellungen auf 5 GHz und setzen Sie die 2,4-GHz-Einstellungen auf aktiviert.