华为智简园区WLAN漫游技术白皮书.docx

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1、华为智简园区W1AN漫游技术白皮书随着W1AN网络在各行各业的广泛应用，如何持续稳定的提供连接服务变得越来越重要。而漫游技术对确保W1AN网络提供稳定服务起着重要作用，本文将介绍W1AN网络中常见的几种漫游技术以及华为独家的无损漫游，帮助读者了解漫游的技术细节。摘要1概述51.1 背景介绍1.2 传统漫游1.3 快速漫游1.4 智能漫游1.5 无损漫游仓储AGV场景1.6 漫游办公场景2实现原理102.1 传统漫游技术介绍2.2 快速漫游技术介绍2.2.1802.1Ii快速漫游2.2.2802.1H快速漫游2.3 智能漫游技术介绍2.4 无损漫游仓储AGV场景技术介绍2.4.1 无损扫描2.4

2、.2 高效漫游243抗干扰增强2.5 无损漫游办公场景技术介绍2.5.1 终端漫游扫描雷达信道优化2.5.2 自适应Ur模式用户接入与漫游2.5.3 802.11rover班增强方案2.5.4 漫游切换开销优化3总结25.A缩略语26.概述1.1 背景介绍在W1AN网络中，无线终端用户具有移动通信能力。但由于单个AP设备的信号覆盖范围都是有限的，终端用户在移动过程中，往往会出现从一个AP服务区跨越到另一个AP服务区的情况。为了避免移动用户在不同的AP之间切换时，网络通讯中断，我们引入了无线漫游的概念。无线漫游就是指STA在移动到两个AP覆盖范圉的临界区域时，STA与新的AP进行关联并与原有AP

3、断开关联，且在此过程中保持不间断的网络连接。简单来说，就如同手机的移动通话功能，手机从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，能提供不间断、无缝的通话能力。为了在W1AN网络中提供漫游功能，先后出现传统漫游、快速漫游、智能漫游、无损漫游等几种漫游技术，下文将针对这几种技术展开进行介绍1.2 传统漫游传统的漫游技术定义了终端漫游的基本过程：即当终端逐渐远离关联AP时，终端感知到信号强度逐渐下降，并通过Probe报文交互感知周边AP的存在，当终端的信号达到漫游的门限值之后，终端触发漫游完成AP的切换。传统的无线漫游技术推出以后，初步解决了无线终端在AP间移动时业务连续性问题。但是传统的无线

4、漫游技术在使用过程中面临着许多问题：首先，终端在使用WPA/WPA2加密的网络中漫游时，在接入新的AP前，网络需要对终端的合法性进行校验，导致终端漫游切换时间过长，漫游过程中用户业务体验变差；其次，在早期的W1AN系统中，尤其是802IkZv标准推出之前，无线终端的漫游行为完全是终端自己控制的，即终端自己来决定漫游触发时机和漫游判断逻辑。由于不同终端厂家对终端漫游阈值和漫游主动性定义的不同，导致部分终端漫游主动性非常差,信号非常差的时候也不漫游，导致用户的漫游体验非常差。13快速漫游W1AN网络的接入方式有完全开放、WEP、WPA/WPA2+PSK、WPA/WPA2+802.1X以及Porta

5、1这几种常见的认证方式。其中完全开放、WEP两种认证方式因为安全问题，在现网几乎不再使用。如果网络的接入方式配置为WPA/WPA2+PSK或WPA/WPA2+802.1X,则终端每次接入AP时都需要进行密钥协商或者认证交互。导致终端漫游切换时间变长、漫游成功率降低，甚至造成用户业务中断。综上，使得W1AN网络需要不隆低安全性、快速的漫游机制。目前有两种技术标准可以满足要求，分别为IEEE802.1Ii标准中的PMKCaChing技术和IEEE802.1Ir标准。IEEE802.Ui标准制定时，考虑到完整的802.IX认证耗时长会影响漫游业务体验，规定了PMKCaching以消除802.Ix认证

6、时间，采用该技术的漫游过程我们一般称为PMK快速漫游。IEEE802.11r标准于2008年7月15日发布，标准的名称为FaStBasicServiceSetTransition简称芳T,使得遵守该标准的W1AN设备具备快速、安全的漫游切换方式，我们称这种快速漫游为802.1Ir快速漫游。两种漫游方式，需要AP和终端同时支持。通过快速漫游功能，解决了终端在漫游过程中漫游切换时间长，漫游成功率低的问题。1.4 智能漫游如前文所述，在80211kv标准推出之前，无线终端的漫游行为完全是终端自己控制的,终端有自己的漫游时机判断和漫游控制逻辑。由于各个厂家终端实现的差异，终端表现出来的漫游行为也千差万

7、别。比如，有些终端对漫游表现出极端的迟钝，这种迟钝表现在有信号更好的AP可以接入，终端却一直挂在原来接入的AP,哪怕原来接入的AP信号质量已经非常差。这种现象也被称为粘性，发生这种行为的终端也被称为粘性终端。粘性终端对网络影响较大，主要体现在如下几个方面：1、降氐了网络容量终端选择信号更好的AP漫游，意味着终端能够更好的覆盖，可以以更高的速率收发数据。但粘性终端破坏了这一点，使用低速率收发数据意味着需要更长时间占据空口,一方面影响了整个AP下的其他终端用户（尤其是高速率用户）吞吐率，另一方面也影响了整个AP的系统吞吐率。2、影响了用户体验终端移动场景下，终端不及时切换到信号更好的AP,信号越来

8、越差，速率越来越低，用户体验越来越糟糕。当一个终端“吊死”在某AF上时，将最终导致业务不好用，甚至不可用。同时，低速率粘性用户会占用过多的空口时间，也影响了其他用户的业务体验。3、破坏了信道规划为了获得更大的容量，网络规划时对布放的多台AP需要做信道规划，以信道复用的方式减少AP间的无线干扰。但终端的粘性，破坏了信道规划。将本不属于该区域使用的信道引入了该区域，而引入的信道可能与该区域规划使用的信道产生信道干扰。信道干扰也降低了网络容量,影响了用户体给。针对粘性终端问题，华为设计了智能漫游特性。设备能够将网络中粘性终端智能的识别出来，并且根据不同终端的能力选择不同的方式帮助粘性终端选择更合适的

9、AP接入。智能漫游特性可以解决粘性终端带来影响，提升终端用户的体验，提高网络容量。1.5 无损漫游仓储AGV场景随流自动化发展浪潮，全球物流IT投资额持续快速增长。其中仓储物流是物流产业中最重要的环节之一，也是对网络需求最多的物流子场景。行业需求快速发展的同时,自动机器人控制、调度对W1AN通信实时性、可靠性、并发能力提出了前所未有的要求。而针对传统上网或人工仓储应用的现有网络难以满足特性和规格要求。这一细分场景目前存在的典型问题有：终端与W1AN网络来自不同供应商，由于W1AN的协议没有规定终端应该在什么状态下进行漫游，因此终端的漫游行为往往依赖于芯片厂商提供的默认保守配置一在情况及其恶劣的

10、情况下再发生漫游，而此时SNR已经极差；802.Uk/Wr等提高漫游速度的协议并非强制，相当比例的终端并不支持，这一问题导致终端在与前一BSS连接断开、漫游前需进行全信道扫描，这对于连续的、延迟敏感的网络业务来说是灾难性的；工业级场景下AP的挂高较高，因此覆盖区域内可能存在大量小车并发的时候大量空口交互、退避，导致一定比例的终端无法得到及时调度，从而产生一片区域瘫痪的情况。华为针对仓储场景的特殊需求，提出了AGV无损漫游的创新方案，对网络侧和终端侧都做了针对性的优化。通过端网协同工作实现了AGV终端的无损漫游，切实提高了仓储场景下用户的漫游体验，保障了AGV业务的连续性。1.6 无损漫游办公场

11、景随着W1AN技术的发展，尤其是WiFi6协议的成熟与推广，W1AN网络能够为客户提供多用户、大带宽、低时延的高品质的无线接入，办公无线化已经成为智慧园区的首选。随着无线办公的大力推广，办公场景的无线漫游问题日益凸显。受限于Wi-Fi自身特点及不同终端在W1AN网络中行为的差异性，终端在W1AN网络中存在漫游体验参差不齐，音视频、游戏等对时延敏感业务体验无法得到有效保障等问题。通过分析语音和视频业务报文的特征，发现有如下的特征：语音报文：一般是按照固定间隔持续发送，图1/所示为20ms间隔；视频报文，具有帧间隔特征，每一帧会使用多个报文进行发送，不同帧产生的报文数据及报文长度并不一致；图1-1

12、语音和视频业务报文的特征分析根据FST(FaSISeSSionTransf&草案的定义，对音频、视频以及游戏等业务的容忍度定义如下：语音业务(VOIP叩P1iCatiOn9:最大可接受的漫游时延为50ms;视频业务(VideoaPP1iCations):以108OP的高清视频为例，帧间隔为16.6ms,需要满足漫游丢包造成的时延不能超过IOms;漫游与应用体验差的情况实际难以通过对网络侧或者终端侧单方的优化来解决，网络侧和终端侧各自进行优化也存在着很多冲突与不一致，因此需要通过端管协同来进行优化。华为AP和华为的手机通过端管协同技术，相互配合，实现了终端漫游过程中漫游切换时延小于IOms,同时

13、漫游牵引成功率大幅度提升，有效的解决了音视频应用在终端漫游过程中由于丢包多、时延大造成的体验不佳的问题。2实现原理2.1传统漫游技术介绍传统漫游技术中，漫游行为完全是由终端控制的。当终端逐渐远离关联AP时，终端感知到信号强度逐渐下降，当达到预设阈值后触发漫游,一般包括如下三个动作：邻居扫描：用于发现终端当前所在位置下可见的邻居AP,终端通过发送ProbeReqUeS报文，来感知周围网络的存在；选择候选AP:基于周围AP回复的ProbeResponds报文感知到AP的信息，并综合选择一个信号最优的AP作为漫游目标；漫游切换：按照终端自身算法，当终端感知到当前AP的信号降低到漫游门限以下，且新旧AP信号强度差值达到阈值后，终端断开当前的连接并接入到目标AP,完成漫游过程。图2-1传统漫游技术中无线终端漫游示意图当终端以802.Ix方式漫游接入新的AP时，整个报文交互过程包括链路认证过程、重关联过程、终端身份认证过程、密钥交互过程，如图22所示，后两个过程占到切换时间中的大部分。待路认证过程-ITHI1:1.JKeass5Crptcdusingpub1ickey)S1Acerti