Radio Resource Management (RRM)

Mist RRM ermöglicht es den APs, sich durch bestärkendes Lernen an der Feinabstimmung des Netzwerks zu beteiligen. Mithilfe von RRM können sich die APs an einem Standort automatisch an Störungen und Kapazitätsprobleme anpassen, um eine außergewöhnliche Benutzererfahrung zu gewährleisten.

Radio Resource Management (RRM) ist die automatische Verwaltung von Funkressourcen, Gleichkanalinterferenzen und anderen Funkübertragungseigenschaften in drahtlosen Kommunikationssystemen auf Systemebene. Viele RRM-Implementierungen konzentrieren sich in erster Linie darauf, die Wiederverwendung von Kanälen zu reduzieren. Dadurch wird verhindert, dass APs in der Nähe dieselben Frequenzkanäle verwenden. Dieser Ein-Faktor-Ansatz lässt andere Elemente außer Acht, die sich auf die Benutzererfahrung oder die sich dynamisch ändernde drahtlose Umgebung tagsüber auswirken, wenn die Clients:

Neue Anhänge und Berechtigungen vornehmen
Roaming in der Umgebung
Senden und Empfangen von Daten
Nutzung eines bestimmten Prozentsatzes der verfügbaren Kapazität
Es wird versucht, mehrere Quellen von drahtlosen Interferenzen zu überwinden

Darüber hinaus enthalten die traditionellen Ansätze für RRM keine Möglichkeit, festzustellen, ob Änderungen des Spektrums Auswirkungen hatten.

Juniper Mist RRM wurde entwickelt, um die Benutzererfahrung in den Vordergrund zu stellen. Mist RRM nutzt ein auf bestärkendem Lernen basierendes Feedback-Modell, das Schlüsselfaktoren aus dem Wireless Capacity SLE wie die Anzahl der Clients, die Client-Nutzung und Interferenzen berücksichtigt. Mist RRM kann die AP-Leistung automatisch anpassen oder die drahtlosen Kanäle wechseln, wenn die Kapazitäts-SLE nicht erreicht wird. Nach der Änderung überwacht Mist weiterhin die Kapazitäts-SLE, um festzustellen, ob diese Änderungen an Kanal oder Leistung zu messbaren Verbesserungen und damit zu einer besseren Benutzererfahrung geführt haben. Dieser Auto-Tuning-Prozess ist kontinuierlich.

Mit anderen Worten: Mist RRM verbessert das drahtlose Netzwerk im Laufe der Zeit.

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 nahezu unmöglich zu verwalten:

WLAN- und Nicht-WLAN-Interferenzen (Funksignalstörungen) führen dazu, dass Clients und APs Übertragungen auf unbestimmte Zeit unterbrechen.
Eine nicht verwaltete AP-Sendeleistung kann zu Abdeckungslücken, verringerten Signal-Rausch-Abständen (SNR), reduzierter Bandbreite oder erhöhten Gleichkanalstörungen führen.
Eine nicht verwaltete Kanalbreite kann in Umgebungen mit hoher Dichte zu verstärkten Gleichkanalinterferenzen und verringertem Signal-Rausch-Verhältnis führen. Dies führt zu einer geringeren Signalqualität und damit zu einer schlechten Performance.

Funktionsweise Juniper Mist RRM

Mithilfe des dedizierten Scanning-Funkgeräts, das in jeden Access Point (AP) von Juniper Mist integriert ist, misst und berechnet Mist RRM Tag für Tag die Kapazität, die Nutzung und die Störfaktoren. RRM verwendet diese Berechnungen und Messungen als Referenzen für die Netzwerkerfahrung der Benutzer, auch bekannt als Benutzerprotokolle. RRM speichert diese Daten bis zu 30 Tage, wodurch eine langfristige Trendbasis entsteht. Mithilfe des Wireless Site Maintenance Aggregators und manueller Korrekturen kann RRM Mängel beheben oder Verbesserungsmöglichkeiten in der WLAN-Umgebung nutzen:

Automatische Kanalumschaltung (ACS) als Reaktion auf überfüllte oder störungsanfällige Kanäle
Verwenden automatischer Leistungsanpassungen zum Erhöhen oder Verringern der AP-Ausgangsleistung (basierend auf der Client-Erfahrung)
Vergrößern oder Verringern der Kanalbreite zur Verbesserung des Durchsatzes
Verwenden der automatischen Unterdrückung zum Deaktivieren des 2,4-GHz-Funkmoduls bei bestimmten APs im Netzwerk
Konvertieren von Dualband-fähigen Funkmodulen mithilfe der automatischen Konvertierung vom 2,4-GHz-Betrieb in den 5-GHz-Betrieb

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

Zuweisung von AP-Kanälen
Dynamic Frequency Selection (DFS)
Einstellungen für die Broadcast-Leistung des AP
Bandsteuerung

Wenn Mist RRM 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, ob es auf diesem Kanal zu Gleichkanalinterferenzen oder anderen Problemen gekommen ist. Wenn dies der Fall ist, reduziert RRM die Priorität dieses Kanals und wählt einen anderen Kanal für den betroffenen AP aus.

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 Funksender (5 GHz) reduzieren. Der Kanalwechsel ist für drahtlose Clients störend und kann zu einer Überauslastung der Kanäle führen, auf die die APs springen.

Um die Auswirkungen von DFS zu reduzieren, senden APs alle Radarereignisse an die Mist 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 am meisten Radar sehen. Basierend auf diesen Erkenntnissen hindert RRM die am stärksten betroffenen APs an einem Standort daran, auf Kanälen mit den meisten Radartreffern zu arbeiten. Dies wird als DFS-Bestrafung bezeichnet, da der Standort jetzt auf einer DFS-optimierten Kanalverteilung und nicht mehr auf einer einheitlichkeitsoptimierten Kanalverteilung ausgeführt wird. Aufgrund der DFS-Bestrafung kann es zu einer gewissen Überbelegung kommen.

Juniper Mist RRM kann die Ausgangsleistung der Funkmodule des AP anpassen. RRM kann die Sendeleistung benachbarter APs erhöhen, um den Ausfall eines benachbarten AP zu kompensieren. RRM reduziert die Leistung eines AP nur, wenn diese Verringerung keine Auswirkungen auf die Abdeckung hat.

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. Mithilfe von Channel-Bonding können 5-GHz-Funkmodule auf 20, 40 oder 80 MHz breiten Kanälen betrieben werden. Und 6-GHz-Funkmodule können auf Kanälen mit 20, 40, 80, 160 oder 320 MHz Breite betrieben werden (je nach Land). Je breiter der Kanal ist, desto mehr potenzieller Durchsatz steht zur Verfügung.

Der Cloud-basierte Wireless Site Maintenance Aggregator nutzt Standortdatenverkehr, einschließlich aktiver Client-Minuten und Datenverkehrsmetriken (übertragen und empfangen), um die Stunden an jedem drahtlosen Standort zu ermitteln, zu denen der Datenverkehr am geringsten ist. Auf diese Weise können Wartungsarbeiten oder Richtlinienaktualisierungen an Ihrem Standort in diesen verkehrsarmen Zeiten individuell geplant werden. Der Aggregator verwendet eine Kombination statistischer Methoden, um Vorhersagen zu berechnen und so eine effiziente Wartung der Website zu gewährleisten.

Der Aggregator führt die folgenden Funktionen aus:

Macht Vorhersagen auf der Grundlage historischer Daten: Der Aggregator verwendet ein gleitendes Zeitfenster von 14 Tagen an historischen Verkehrsdaten, um die am wenigsten aktiven Stunden an jedem Standort vorherzusagen.
Aggregiert Daten in großem Umfang: 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 Schwankungen in den Datenverkehrsmustern zwischen Standorten zu berücksichtigen.
Vorhersage der Stunden mit der niedrigsten Aktivität: Ein gewichteter Aktivitätswert wird anhand der normalisierten Mediane generiert, bei dem es sich um eine Kombination aus aktiven Clientminuten, übertragenen Bytes und empfangenen Bytes handelt. Die niedrigste Aktivitätsstunde (basierend auf der gewichteten Aktivitätsbewertung) wird für jeden Standort ermittelt.
Konfidenzbewertung: Konfidenzwerte werden berechnet, um die Zuverlässigkeit von Vorhersagen zu bestimmen. Websites mit starker täglicher Saisonalität (vorhersehbare Traffic-Muster) haben ein höheres Vertrauen.
Speichert Vorhersagen für Websiteaktivitäten: Die prognostizierte lokale Stunde für jeden Standort wird in der Juniper Mist Cloud 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-PSCs zu, es sei denn, eine Teilmenge wird manuell ausgewählt. Tatsächlich zeigt unsere Erfahrung, dass Clients durchaus in der Lage sind, Nicht-PSCs mithilfe von Out-of-Band-Mechanismen wie Reduced Neighbor Reports oder 11k Neighbor Reports zu entdecken.

Die Standardzuweisungslogik für Kanäle in 6-GHz-Bändern für verschiedene Kanalbreiten lautet wie folgt:

Bei einer Breite von 20 MHz und 40 MHz werden alle zulässigen Kanäle (PSC und Nicht-PSC) als primärer Kanal verwendet.
Für 80 MHz und 160 MHz Breite werden PSC-Kanäle als Primärkanäle verwendet.

RRM kann das Netzwerkband steuern, indem nicht benötigte 2,4-GHz-Funkmodule abgeschaltet werden, um Kanalinterferenzen zu reduzieren. Auch hier nutzt RRM sein Wissen über das Funkspektrum des Standorts, um festzustellen, wann und ob das Abschalten eines 2,4-GHz-Funkmoduls zu einer besseren Benutzererfahrung führt.

Mist RRM nimmt niemals Änderungen vor, um Änderungen vorzunehmen. Wenn die Kapazitäts-SLE für einen bestimmten Standort 90 % oder mehr beträgt, bringt es nicht viel, Änderungen vorzunehmen, sodass RRM keine Änderungen vornimmt. Und wenn eine Änderung gerechtfertigt ist, RRM aber keine positive Änderung vornehmen kann, könnte es etwas in der Umgebung geben, das weiter untersucht werden muss.

Automatische Stornierung und automatische Konvertierung

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

Tabelle 1: Automatische Stornierung und automatische Konvertierung
Automatische Stornierung	Automatische Konvertierung
Automatische Deaktivierung von 2,4-GHz-Funkmodulen.	Automatische Konvertierung von Dualband-fähigen Funkgeräten in 5-GHz-Betrieb
Reduziert Kanalinterferenzen im 2,4-GHz-Band durch Reduzierung der Anzahl von Funkgeräten.	Reduziert Kanalinterferenzen im 2,4-GHz-Spektrum durch Reduzierung der Anzahl von Funkgeräten.
Verbessert die Leistung im 2,4-GHz-Band.	Verbessert die Leistung im 2,4-GHz-Band.
Schaltet 2,4-GHz-Funkmodule nur dann ab, 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 Stornierungsrate für 2,4-GHz-Funkmodule liegt bei etwa 40 %. Die automatische Abschaltung entfernt nie mehr als 50 % der 2,4-GHz-Funkmodule an einem bestimmten Standort.	Die typische Konvertierungsrate für 2,4-GHz-Funkmodule liegt bei etwa 40 %. Bei der automatischen Konvertierung werden nie mehr als 50 % der 2,4-GHz-Funkmodule an einem bestimmten Standort entfernt.
Unterstützt von allen Juniper Mist APs	Wird nur auf den Modellen AP43, AP45 und AP63 unterstützt
	Erhöht die Abdeckung im 5-GHz-Band durch Hinzufügen eines weiteren Funkgeräts

Sie sollten die automatische Kündigung oder automatische Konvertierung in hauptsächlich 5-GHz-Netzwerken in Betracht ziehen, in denen die wichtigen Geräte verwaltet werden und ihre Roamingprofile bekannt sind. In Schulen oder anderen Umgebungen, in denen Sie sich nicht um das Gastnetzwerk oder die Vielzahl der Clientgeräte kümmern, die möglicherweise angezeigt werden, können diese Funktionen sehr nützlich sein.

Andererseits empfiehlt es sich, diese Funktionen in weniger dicht bebauten Umgebungen zu deaktivieren, in denen viele unternehmenskritische Geräte nur mit 2,4 GHz betrieben werden.

Dual-5-GHz-Betrieb

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

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

Anmerkung:

Es wird empfohlen, die 5-GHz-Kanalbreite auf 20 MHz einzustellen, wenn Sie die automatische Konvertierung oder duales 5-GHz verwenden. Durch die Verwendung der 20-MHz-Breite wird die Anzahl der verwendeten 5-GHz-Funkmodule maximiert und gleichzeitig Kanalinterferenzen minimiert.

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.