思科無線CCIE認證技術WLAN QOS深入解析 思科CCIE工程師必讀——ielab

思科無線CCIE認證技術WLAN QOS深入解析 思科CCIE工程師必讀——ielab802.11的WLAN網絡爲用戶提供了公平競爭無線資源的無線接入服務,但不同的應用需求對於網絡的要求是不同的,而原始802.11網絡並沒有提供區分業務優先級的機制,不能爲不同應用提供不同質量的接入服務。當網絡發生流量擁塞時,需要優先處理的業務報文(例如語音報文)和普通報文(例如瀏覽網頁的報文)會按相同的概率被丟棄。這和有線網絡相對完善的QOS機制無法很好的銜接,已經不能滿足實際應用的需要。

EEE 802.11e爲基於802.11協議的WLAN體系添加了QoS特性,這個協議的標準化時間很長,在這個過程中,Wi-Fi組織爲了保證不同WLAN廠商提供QoS的設備之間可以互通,定義了WMM(Wi-Fi Multimedia,Wi-Fi多媒體)標準。WMM標準使WLAN網絡具備了提供QoS服務的能力。

WMM協議:

在802.11協議中DCF(Distributed Coordination Function,分佈式協調功能)規定了AP和客戶端使用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,載波監聽/衝突避免)的接入方式。在佔用信道發送數據前,AP或客戶端會監聽信道。當信道空閒時間大於或等於規定的空閒等待時間,AP或客戶端在競爭窗口範圍內隨機選擇退避時間進行退避。最先結束退避的設備競爭到信道。思科無線CCIE認證技術WLAN QOS深入解析 思科CCIE工程師必讀——ielab

WMM協議針對每一類AC定義了一套用於信道競爭的EDCA參數,它區分了不同優先級的接入信道的能力,從而保障了信道資源依據數據流優先級分配。EDCA參數含義如下:

AIFSN(Arbitration Inter Frame Spacing Number,仲裁幀間隙數),在 802.11協議中,空閒等待時長(DIFS)爲固定值,而WMM針對不同AC可以設置不同的空閒等待時長,AIFSN數值越大,用戶的空閒等待時間越長。等待時間越短則獲取信道的機會更大;

ECWmin(Exponent form of CWmin,最小競爭窗口指數形式)和ECWmax(Exponent form of CWmax,最大競爭窗口指數形式),決定了平均退避時間值,這兩個數值越大,用戶的平均退避時間越長;

TXOP(Transmission Opportunity,傳輸機會),用戶一次競爭成功後,可佔用信道的最大時長。數值越大,用戶一次能佔用信道的時長越大,如果爲 0,則每次佔用信道後只能發送一個報文。如果一個幀太大導致不能在一個TXOP內發送完畢,則必須分片。

CAC准入機制:

CAC准入功能要求客戶端只有在AP允許的情況下,才能以高優先級AC發送報文,否則只能用低優先級AC,保證高優先級AC中的客戶端的帶寬。高優先級AC包括:Voice和Video數據流;低優先級AC包括:Best-effort和Back-ground數據流。AP的控制策略如下:

基於信道利用率的准入策略:

計算1秒內的已接入的高優先級AC信道佔用時間,和請求的客戶端佔用的信道時間,如果二者之和小於或等於用戶配置的最大信道利用率,則允許該流接入;否則拒絕。

基於用戶個數的准入策略:

當前高優先級AC的客戶端數量加上請求的客戶端數量,如果小於或等於用戶配置的CAC最大用戶個數,則允許該流接入;否則拒絕。如果一個客戶端同時接入Voice和Video業務流,按一個接入客戶端計算。

SVP服務:

SVP服務是實現對IP頭中Protocol ID爲119的SVP報文的處理功能,將其放入指定的AC隊列中。由於SVP規定SVP報文不需要進行隨機退避,所以當對應AC隊列中只有SVP報文時,可以將ECWmin和ECWmax均設置爲0。

WLAN QOS流量限速:

爲了使有限的網絡資源能夠更好地發揮效用,更好地爲更多的用戶服務,設備需要支持流量限速功能。當數據流量符合承諾速率時,允許數據包通過;數據流量不符合承諾速率時,丟棄數據包。

平均速率:即允許的流的平均速度,也叫承諾信息速率。

突發速率:即每次突發所允許的最大的流量,也叫承諾突發尺寸。設置的突發尺寸必須大於最大報文長度。

ACK策略:

協議規定ACK策略有兩種:Normal ACK和No ACK。

  No ACK(No Acknowledgment)策略,是針對通信質量較好,干擾較小的情況下,在無線報文交互過程中,不使用ACK報文進行接收確認的一種策略。No ACK策略能有效提高傳輸效率,但在不使用ACK確認的情況下,如果通信質量較差,即使接收端沒有收到發送包,發送端也不會重發,所以會造成丟包率增大的問題。

Normal ACK策略是指對於每個發送的單播報文,接收者在成功接收到發送報文後,都要發送ACK進行確認。思科無線CCIE認證技術WLAN QOS深入解析 思科CCIE工程師必讀——ielab

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