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無線リソース管理(RRM)

Mist RRMでは、強化学習を通じて、APがネットワークの微調整に参加できます。RRMを使用すると、サイト内のAPが干渉や容量の問題に自動的に適応し、優れたユーザーエクスペリエンスを確保できます。

RRM(無線リソース管理)とは、無線通信システムにおける無線リソース、同一チャネル干渉、その他の無線伝送特性を自動的にシステムレベルで管理することです。多くのRRM実装は、主にチャネルの再利用を減らすことに重点を置いています。これにより、近くのAPが同じ周波数チャネルを使用できなくなります。この単一要素アプローチでは、次のような場合に、ユーザーエクスペリエンスに影響を与える他の要素や、動的に変化する昼間の無線環境を考慮することができません。

  • 新規添付および権限の作成

  • 環境内のローミング

  • データの送受信

  • 使用可能な容量の一部の割合を使用する

  • 複数の無線干渉源の克服を試みている

さらに、RRM への従来のアプローチには、スペクトルの変更が影響したかどうかを判断する手段が含まれていません。

Juniper Mist RRMは、ユーザーエクスペリエンスを優先するように設計されています。Mist RRMは、クライアント数、クライアントの使用状況、干渉など、 無線容量SLE の重要な要素を考慮した強化学習ベースのフィードバックモデルを使用します。Mist RRMでは、容量SLEが満たされない場合、AP電力を自動的に調整したり、無線チャネルを変更したりできます。変更後も、Mistは引き続き容量SLEを監視して、チャネルまたは電力の変更によって測定可能な改善がもたらされたかどうかを判断し、それによってユーザーエクスペリエンスが向上したかどうかを判断します。この自動調整プロセスは継続的です。

言い換えれば、Mist RRMは、時間の経過とともに無線ネットワークを改善します。

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.

RRMがなければ、無線ネットワークはほとんど管理不能な状態になります。

  • Wi-Fi干渉および非Wi-Fi干渉(無線信号干渉)により、クライアントとAPは送信を無期限に一時停止します。

  • 管理されていないAPの送信電力は、カバレッジギャップ、信号対雑音比(SNR)の低下、帯域幅の減少、または同一チャネル干渉の増加を引き起こす可能性があります。

  • チャネル幅が管理されていないと、高密度環境で同一チャネルの干渉が増加し、SNR が低下する可能性があります。その結果、信号品質が低下し、性能が低下します。

RRM Juniper Mist仕組み

Mist RRMは、すべてのJuniper Mistアクセスポイント(AP)に組み込まれている専用のスキャニング無線を使用して、容量、使用状況、干渉係数を24時間、毎日測定、計算します。RRMは、これらの計算と測定値を、ユーザーのネットワークエクスペリエンス(ユーザーの分数)の参照として使用します。RRMはこのデータを最大30日間保存し、長期的なトレンドベースラインを作成します。RRMは、定期的(夜間)にスケジュールされた修正と手動による修正を使用することで、無線環境における欠点を調整したり、強化の機会を活用したりすることができるようになります。

  • 自動チャネル切り替え(ACS)を使用して、過密または干渉が発生しやすいチャネルに応答する

  • 自動電力調整を使用して、APの電力出力を増減する(クライアントエクスペリエンスに基づく)

  • スループットを向上させるためのチャネル幅の増減

  • 自動キャンセルを使用して、ネットワーク内の特定の AP で 2.4 GHz 無線を無効にする

  • 自動変換を使用してデュアル帯域対応無線を 2.4 GHz 動作から 5 GHz 動作に変換

Mist RRM—サイトの無線ネットワーク内のイベントと環境データは、評価のためにサイトのAPからMistクラウドに送信されます。Mist受信した情報からクラウドベースの長期的なトレンドデータを収集し、サイトの 無線容量SLE と比較します。この比較は、サイトのワイヤレス帯域構成への変更が有益かどうかを判断するのに役立ちます。Mist帯域制御機能により、以下を自動的に変更できます。

  • AP チャネルの割り当て

  • 動的周波数選択(DFS)

  • APブロードキャスト電力設定

  • チャネル帯域幅

  • バンド制御

RRM Mistチャネルを変更する場合、現在の環境だけでなく、過去の知識にも基づいて行います。現在の環境で特定のチャネルの使用が良好に見える場合でも、Mistそのチャネルで同一チャネル干渉またはその他の問題が発生したかどうかを覚えています。その場合、RRM はそのチャネルのプライオリティを下げ、影響を受ける AP に別のチャネルを選択します。

AP がレーダー信号を検出すると、AP は直ちに別のチャネルにジャンプします。これはDFSとして知られており、他の無線(5GHz)送信機によるレーダー信号との干渉を減らすことを目的としています。チャネルの変更は無線クライアントにとって混乱を招き、APがジャンプするチャネルが過密状態になる可能性があります。

DFSの影響を軽減するために、APはすべてのレーダーイベントをMistクラウドに送信します。クラウドには、APがレーダー信号を見たチャネルなどのイベントデータが保存されます。時間の経過とともに、RRMは、どのAPが最も多くのレーダーをどのチャネルで見ることができるかを学習します。この学習に基づいて、RRM は、サイト内で最も影響を受けた AP が、レーダーに最も多くヒットしたチャネルで動作することを制限します。これは、サイトが均一性に最適化されたチャネル配信ではなく、DFSに最適化されたチャネル配信で動作するようになったため、DFS懲罰として知られています。DFSペナルティのため、多少の過密状態が発生する可能性があります。

Juniper Mist RRMは、APの無線の電力出力を調整できます。RRM は、ネイバー AP の損失を補うために、ネイバー AP のブロードキャスト電力を増加させる場合があります。RRM が AP の電力を削減するのは、その削減がカバレッジに影響しない場合のみです。

RRM では、5 GHz および 6 GHz の無線帯域のチャネル幅を調整できます。2.4 GHz 無線は、20 MHz 幅のチャネルでのみ動作できます。チャネル ボンディングを使用すると、5 GHz 無線は 20、40、または 80 MHz 幅のチャネルで動作できます。また、6 GHz無線は、20、40、80、または120 MHz幅のチャネルで動作できます。チャネルが広いほど、より多くの潜在的なスループットを利用できます。

6 GHz帯域のチャネル割り当て

デフォルトでは、RRM は、サブセットを手動で選択しない限り、優先スキャン チャネル(PSC)と非 PSC を持つ 6 GHz 無線帯域を割り当てます。実際、私たちの経験では、クライアントは、ネイバーレポートの削減や11kネイバーレポートなどの帯域外メカニズムを使用して、非PSCを発見できることを示しています。

異なるチャネル幅に対する 6 GHz 帯域のチャネルのデフォルト割り当てロジックは次のとおりです。

  • 幅が 20 MHz と 40 MHz の場合、許可されたすべてのチャネル(PSC および非 PSC)がプライマリ チャネルとして使用されます。

  • 80 MHzおよび160 MHz幅では、PSCチャネルがプライマリチャネルとして使用されます。

RRMは、不要な2.4GHz無線をオフにして同一チャネルの干渉を減らすことで、ネットワーク帯域を制御できます。ここでも、RRMはサイトの無線スペクトラムに関する知識を使用して、2.4GHz無線をオフにすることでユーザーエクスペリエンスが向上するかどうかをいつ判断します。

Mist RRMは、変更を加えるために変更を加えることはありません。特定のサイトの容量SLEが90%以上の場合、変更を加えても得られるものはあまりないため、RRMは変更を行いません。さらに、変更が正当化されているが、RRM で肯定的な変更を行えない場合は、環境内にさらに調査が必要な何かがある可能性があります。

自動キャンセルと自動変換

知っておくべきRRM関連の機能が他に2つあります。 表 1.

表 1: 自動キャンセルと自動変換

自動キャンセル

自動変換

2.4 GHz 無線を自動的に無効にします。

デュアルバンド対応の無線を5GHz動作に自動的に変換

ブロードキャスト無線の数を減らすことで、2.4 GHz 帯域での同一チャネルの干渉を低減します。

ブロードキャスト無線の数を減らすことで、2.4 GHz 周波数帯での同一チャネル干渉を低減します。

2.4 GHz帯域でのパフォーマンスが向上します。

2.4 GHz帯域でのパフォーマンスが向上します。

2.4 GHz 無線を削除しても、隣接する AP が送信電力を増加させて補正することがない場合にのみ、その無線をオフにします。

2.4 GHz ネットワークから 2.4 GHz 無線を削除しても、隣接する AP がそれを補うために送信電力を増加させない場合に限り、2.4 GHz 無線を変換します。

2.4 GHz 無線の一般的なキャンセル率は約 40% です。自動キャンセルでは、特定のサイト内の 2.4 GHz 無線の 50% 以上が削除されることはありません。

2.4 GHz 無線の一般的な変換レートは約 40% です。自動変換では、特定のサイト内の 2.4 GHz 無線の 50% 以上が削除されることはありません。

すべてのJuniper Mist APでサポート AP43、AP45、AP63モデルでのみサポート
 

別の放送無線を追加して、5 GHz帯域のカバレッジを拡大

重要なデバイスが管理され、そのローミングプロファイルが周知されている主に5GHzネットワークでは、自動キャンセルまたは自動変換を検討することをお勧めします。ゲストネットワークや表示される可能性のあるクライアントデバイスの多様性を気にしない学校やその他の環境では、これらの機能は非常に有益です。

一方、多くのミッションクリティカルなデバイスが2.4GHzでのみ動作するような、カバー密度の低い環境では、これらの機能を無効にしたい場合があります。

デュアル5GHz動作

AP43、AP45、AP63がデュアル5GHzモードで動作している場合、無線は5GHz帯域を分割し、特定のチャネル範囲にロックされます。 表 2 を参照してください。

表2:無線動作と使用可能なチャネル

ワイヤレスモード

デュアル帯域無線(2.4 GHz)

デュアル帯域無線(5 GHz)

5 GHz無線

デュアルバンドモード

すべての 2.4 GHz チャネル

該当なし

すべての 5 GHz チャネル

デュアル 5 GHz モード

該当なし

チャンネル100-165

チャンネル36-64

手記:

自動変換またはデュアル 5 GHz を使用する場合は、5 GHz チャネル幅を 20 MHz に設定することをお勧めします。20 MHz 幅を使用すると、同一チャネルの干渉を最小限に抑えながら、使用する 5 GHz 無線の数を最大化できます。

デュアル 5 GHz 無線を 5 GHz モードで使用する場合は、[ デュアル バンド設定 ] を [5 GHz ] に設定し、[ 2.4 GHz 設定 ] を [有効] に設定します。