“無線怎么又卡了？是不是有人在下載視頻？”

我們是不是經常會遇到這個問題，其實大家都知道無線是采用時分復用的避讓機制，當有人將無線的下載通道占住時，其他用戶的體驗就會變差。那如何改善這種情況呢？

關于空口和空口時間

首先給大家引入兩位新朋友。第一位叫“空口”，AP和STA之間是沒有實際鏈路和接口的，為了方便管理，將AP和STA之間的虛擬邏輯接口叫做“空口”。

第二位是“空口時間”，被認為是在給定信道上連續的一系列交替的空閑和繁忙周期。每個周期的長度以一個時間單位來度量，如毫秒 (ms) 或微秒 (us)。從較高的角度來看，每個周期所需的時間總是變化的。

802.11中的空口時間分配

在Wi-Fi系統中，終端和AP的空口時間統一被分為空閑和機會發送時段。沒有數據時，設備屬于空閑期，不會發送任何信息。當設備收到數據發送請求時，設備開始進入爭奪無線信道的“競爭”過程。沒有中央調度器，所有設備按照數據優先級采用“公平競爭”模式來贏得信道。贏得信道的設備，將會得到機會發送窗，然后進入下一個競爭期。

空口時間詳細分配圖

高密場景中，是空閑時間多好，還是繁忙時間多好？

答案是空閑時間多好。為什么呢？

大家可以想象一下：一條大馬路，你是想上面擠滿了車好呢？還是沒車跑好呢？

肯定是上面沒車的好，汽車才跑得快對吧。其實在空口時間是一個道理的，越空閑代表這個信道是不擁擠的，承載力是越強的，當有大流量的時候才會有充足的冗余。

高密辦公場景中，保持無線性能的關鍵是什么？

高密辦公場景中，保持無線性能的關鍵是最大可能地減少繁忙時間和最大可能地增加空閑時間，空閑時間在以下情況下最大化：

1.避免不必要的傳輸機會

2.必要的傳輸機會，盡可能在最短的時間內完成

3.失敗的傳輸機會的重傳被最小化或避免

銳捷高密無線“干凈空口”技術來了~

為了提升無線空口時間利用率，讓有效數據傳輸占比最大化，我們推出了“干凈空口”技術。

創新技術原理

1、通過動態EDCA競爭窗口減少信道競爭時間

動態EDCA­（Enhanced Distributed Channel Access）是Wi-Fi網絡中用于提高通信質量和性能的一組參數?？梢愿鶕嗀P下的終端數量和終端性能，動態調整EDCA參數，從而降低終端及AP因為搶占信道導致的空口退避（在搶占中終端會互相退讓）浪費時間。

（1）終端多時，將最大退避窗口調大，降低搶占信道出現沖突的概率。

（2）終端少時，則最大退避窗口調小，除了考慮終端多少，還需要考慮終端的活躍度、每個終端的流量情況。

動態EDCA最主要的作用就是降低沖突，快速結束信道的競爭，縮短信道競爭時間。

2、通過高效控制幀和管理幀減少管理幀時間和控制幀時間

無線傳輸過程中的幀包括四類，數據幀、管理幀、控制幀和重傳幀。數據幀就是真正傳輸的數據，如廣播、組播、單播報文等?？刂茙慕M成，包括 RTS、CTS 和 Block ACK(BA)。管理幀的類型一般是關聯請求幀、關聯請求回復幀、信標幀、請求恢復幀等。重傳幀就是在數據傳輸中，會出現丟包和重傳。其中，控制和管理報文的數據占比非常大。下圖是2分鐘時間內，200萬次數據幀類型分布圖，可以看到管理幀和控制幀已經超過55%。為了避免不必要的傳輸機會，最大可能減少繁忙時間，我們需要對控制幀和管理幀進行高效管理。

（1）關閉RTS/CTS（Request To Send/Clear To Send即請求發送/允許發送協議。）RTS/CTS機制可以避免傳輸過程中信道沖突導致的數據傳輸失敗，對傳輸失敗的數據幀進行重傳。但高密場景下開啟該機制，控制報文會大量占用空口資源，導致有效數據傳輸受到限制，為了提高有效數據的高效傳輸，在此場景下建議將RTS/CTS機制關閉。

（2）弱信號管理幀過濾：高密情況下，有許多終端與AP的距離相隔較遠，雖最終不會關聯到該AP上，但AP收到探測報文后，依然會響應，浪費空口資源，所以針對廣播probe requset報文，低于一定RSSI時不響應報文。

（3）提升控制報文與管理報文傳輸速率：控制報文和管理報文一般是按終端最小強制速率發送，一般為6 Mbps，大量消耗了空口資源，所以將所有控制報文和管理報文的速率都提升到24Mbps。

（4）限制重傳次數：高密情況下終端遠離的情況頻繁發生， 重傳報文在空口中有很高的占比，極大占用了空口資源，將默認重傳次數降低。

3、提升有效數據傳輸比例，降低無效數據傳輸機會

我們在獲得傳輸機會后傳輸的有效數據，有時候并不是必要數據，這是怎么回事呢？

當獲得傳輸機會時會對廣播、組播報文進行傳輸，但是其中的部分DHCP或者ARP等報文，對于終端和AP之間的通信沒有幫助，而且還會占用空口資源，導致其他有效數據的傳輸機會減少，造成有效數據的傳輸效率降低：

（1）為了保障空口中廣播、組播報文的穩定收發，協議規定無線網絡以最低速率發送廣播、組播報文，空口中的廣播、組播報文會拖慢網絡的整體速率。

（2）廣播、組播報文用于請求某個服務或信息，網絡中很多終端會接收廣播、組播報文，但通常只有一個終端需要應答，無用的廣播、組播報文會占用無線網絡和設備的資源。

（3）無線網絡中，有很多協議需要向空口發送廣播、組播報文，會大量占用空口資源，從而造成網絡擁塞，導致無線網絡性能下降。

其實從上都可以看出，廣播、組播報文會產生大量沒必要的傳輸機會，同時傳輸占用時間長，這對于高密場景來說是不可接受的。為此，我們專門設計了軟件優化傳輸方案：

（1）廣播報文精準轉發，針對IPv4 ARP/DHCP，IPv6 ND/DHCPv6，識別廣播目標。若不存在本AP，則直接丟棄，存在則直接轉單播傳輸；

（2）無關報文過濾：針對其他網絡中不需要的無關廣播/組播報文，全部丟棄；

（3）mDNS/DLNA/IGMP 代理：針對網絡需要的mDNS等報文，則采用代理技術，限制組播傳輸至空口；

（4）動態轉單播：AP根據用戶數量和當前必須傳輸的廣播報文數量，對報文進行動態轉單播，從而提升空口效率 。

動態轉單播示意圖

創新技術總結

銳捷新一代高密無線解決方案之“干凈空口”技術，從底層數據出發，讓空口變干凈，讓數據高效跑起來，多維度提升空口資源利用率，為高密部署，大規模終端接入，高質量業務需求建立高速公路，從而提升整體高密場景的實際用戶體驗。

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