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摘要：wi-fi網(wǎng)絡(luò)已成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代人們?cè)L問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的重要渠道之一。但高速發(fā)展的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)仍存在用戶體驗(yàn)不佳，缺乏網(wǎng)絡(luò)資源管理等諸多問(wèn)題。本文主要對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)資源管理的技術(shù)原理及應(yīng)用策略進(jìn)行技術(shù)分析，并對(duì)Wi-Fi聯(lián)盟推出的網(wǎng)絡(luò)資源管理項(xiàng)目MBO進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；資源管理；MBO

1引言

近年來(lái)，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。越來(lái)越多的公共場(chǎng)所例如大型商場(chǎng)、飛機(jī)場(chǎng)、火車站、體育場(chǎng)等都部署了大量的無(wú)線接入點(diǎn)。人們?cè)谙硎躓i-Fi網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的便利同時(shí)也對(duì)Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提出了更高的要求。在一些特殊情況例如人員密集場(chǎng)景下，Wi-Fi的用戶體驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)斷崖式下降。例如頻段接入用戶過(guò)多導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞、無(wú)線接入點(diǎn)負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，僵尸設(shè)備過(guò)多導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率下降等。近年來(lái)，增強(qiáng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)資源管理，以及提升網(wǎng)絡(luò)效率及用戶滿意度已成為設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)商的發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，Wi-Fi聯(lián)盟基于802.11k，v，r標(biāo)準(zhǔn)推出了MultibandOperations-OptimizedConnectivity（簡(jiǎn)稱MBO）項(xiàng)目來(lái)技術(shù)來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。其主要聚焦于動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，智能化的網(wǎng)絡(luò)控制以及快速的網(wǎng)絡(luò)漫游。

2動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)

動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)指無(wú)線接入點(diǎn)與客戶端能夠在當(dāng)前環(huán)境中動(dòng)態(tài)交互網(wǎng)絡(luò)信息。在MBO中，無(wú)線終端可以告知無(wú)線AP其不愿接入的信道。例如由于一些硬件或者法規(guī)的限制，避免接入的信道或者一些外部干擾過(guò)于嚴(yán)重需要躲避的信道。此信息可以包含在關(guān)聯(lián)或重關(guān)聯(lián)的管理幀中。無(wú)線接入點(diǎn)不會(huì)引導(dǎo)無(wú)線終端接入其最新更新的非首選信道。同時(shí)，MBO使用了802.11k中的beaconrequest/report機(jī)制。此機(jī)制主要分為三種模式。主動(dòng)模式下，終端在所有信道發(fā)送proberequest，并設(shè)置時(shí)鐘計(jì)時(shí)器（通常為20-50ms）。從計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)到結(jié)束時(shí)，收集所有AP回復(fù)的proberesponse。此段時(shí)間內(nèi)，將所有接收到的關(guān)于無(wú)線接入點(diǎn)的信息例如SSID，信號(hào)強(qiáng)度，BSSID等編制到beaconreport中。在被動(dòng)模式下，終端在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器內(nèi)監(jiān)聽(tīng)指定信道的Beacon，proberesponse幀，并將其編制到Beaconreport中。在列表模式中，終端只存儲(chǔ)其關(guān)注的Beacon及BSSID的信息，客戶端測(cè)量Beacon信息并返回報(bào)告。不再執(zhí)行任何額外的測(cè)量。所有模式下，客戶端都需要返回每個(gè)檢測(cè)到的AP的信道，基本服務(wù)標(biāo)識(shí)（BSSID）以及幀的信號(hào)強(qiáng)度。在主動(dòng)和被動(dòng)模式下，AP也可以要求客戶端告知其特有信息如服務(wù)集標(biāo)識(shí)符，移動(dòng)域，MBO字段以及其他元素。

3鄰居報(bào)告

客戶端可以請(qǐng)求802.11k鄰居報(bào)告。該報(bào)告中包含所有已知AP的優(yōu)先列表。在MBO中，鄰居報(bào)告主要以802.11u的ANQP協(xié)議以及802.11v的BTM協(xié)議實(shí)現(xiàn)?；贏NQP的鄰居報(bào)告允許客戶端在關(guān)聯(lián)AP之前，發(fā)送ANQP請(qǐng)求獲取鄰居信息，以便幫助客戶端選擇最佳的AP。在MBO中，對(duì)ANQP鄰居報(bào)告進(jìn)行了擴(kuò)展，加入了每個(gè)AP的首選值（255位最高，0為最低）。基于BTM協(xié)議的鄰居請(qǐng)求允許客戶端設(shè)備從其服務(wù)AP請(qǐng)求鄰居報(bào)告信息，同時(shí)能夠幫助客戶端在漫游時(shí)選擇最佳AP。通常情況下客戶端發(fā)送BTM查詢，請(qǐng)求得到鄰居報(bào)告。AP通過(guò)BTMrequest將鄰居報(bào)告發(fā)送給客戶端?？蛻舳艘訠TMresponse回復(fù)。

4智能網(wǎng)絡(luò)控制

MBO能夠使得客戶端在任意時(shí)刻能夠選擇最佳的頻段、信道以及無(wú)線接入點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)AP與客戶端交換信息時(shí)，雙方都能夠了解到當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況，從而能夠幫助網(wǎng)絡(luò)管理員提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。BTM協(xié)議用于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)間的調(diào)度，能夠?yàn)榭蛻舳颂峁┫鄳?yīng)指導(dǎo)。通常情況下，AP會(huì)在以下三種情況下自動(dòng)發(fā)送BTMrequest告知客戶端調(diào)度請(qǐng)求。第一種情況下，AP發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)情況不佳例如頻段內(nèi)用戶過(guò)多導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，或者AP接入用戶過(guò)多導(dǎo)致CPU使用率過(guò)高，設(shè)備過(guò)熱等情況。第二種情況為AP發(fā)現(xiàn)過(guò)多僵尸終端。例如客戶端已經(jīng)遠(yuǎn)離服務(wù)范圍但仍然保有不必要的連接。第三種情況為AP所提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會(huì)暫時(shí)中斷，例如設(shè)備需要重新啟動(dòng)，頻段信道將會(huì)切換等。需要客戶端跳轉(zhuǎn)至其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備繼續(xù)享有服務(wù)。在以上三種情況下，客戶端會(huì)收到AP發(fā)出的BTMrequest指出其網(wǎng)絡(luò)連接將會(huì)中斷。客戶端根據(jù)之前收到的鄰居報(bào)告決定后續(xù)的動(dòng)作。如果鄰居報(bào)告中推薦同一網(wǎng)絡(luò)的某一AP，則客戶端在計(jì)時(shí)器規(guī)定時(shí)間內(nèi)中斷與原有AP的連接，之后跳轉(zhuǎn)至網(wǎng)絡(luò)中的其他無(wú)線路由器。如果客戶端收到的鄰居報(bào)告中顯示同一網(wǎng)絡(luò)中其他無(wú)其他AP，鄰居報(bào)告提示需要跳轉(zhuǎn)至其他網(wǎng)絡(luò)或切換至蜂窩網(wǎng)絡(luò)?？蛻舳藭?huì)收到建議信息，最終由用戶決定后續(xù)操作。

5快速漫游

為了提高用戶在移動(dòng)過(guò)程中的上網(wǎng)體驗(yàn)，MBO中使用了802.11r快速漫游機(jī)制，使其能夠加快在WPA2安全機(jī)制下的身份驗(yàn)證速度。客戶端在擴(kuò)展服務(wù)集內(nèi)的某一AP漫游到另一AP時(shí)，不需要通過(guò)Radius服務(wù)器進(jìn)行重新認(rèn)證。此功能能夠加快連接速度從而極大地提升了用戶體驗(yàn)。FT特性添加了一種新的安全密鑰派生方法，客戶端在完成初始連接后，可以與ESS中的其他AP交換新的安全元素。在完成802.11身份驗(yàn)證和重新關(guān)聯(lián)步驟后，就能夠完成與新AP的連接，從而避免了傳統(tǒng)802.11x完整EAP過(guò)程導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲，提升來(lái)了客戶端漫游的速度。

6結(jié)束語(yǔ)

智能化的資源管理是未來(lái)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向。在其核心領(lǐng)域包括頻譜資源的合理應(yīng)用，自適應(yīng)化的負(fù)載均衡，覆蓋區(qū)域間的快速漫游等。同時(shí)利用現(xiàn)有IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11k，802.11v和802.11r標(biāo)準(zhǔn)的MBO技術(shù)正在將這個(gè)設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。相信未來(lái)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)一定能夠帶給人們更佳優(yōu)異的用戶體驗(yàn)，成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的組成部分。

參考文獻(xiàn)

[1]劉乃安.無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）：原理、技術(shù)與應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

作者:彭程 霍中杰 單位:中國(guó)信息通信研究院