协同漫游 2.0 技术白皮书

目录 1.1产生背景··············································································································································· 11.2技术优点··············································································································································· 2 2技术实现··················································································································································2 2.1漫游时机··············································································································································· 2 2.1.1基于静态策略的漫游引导··········································································································· 22.1.2基于网络特征和终端画像的AI漫游引导···················································································· 3 2.2漫游目标··············································································································································· 6 2.3.1互相感知网络····························································································································· 62.3.2快速服务切换····························································································································· 72.3.3智能漫游缓存····························································································································· 72.3.4漫游校准···································································································································· 8 3.1协同漫游典型组网应用························································································································· 9 1概述 1.1产生背景 在不同AP（Access Point，接入点）提供相同SSID（Service Set Identifier，服务集标识）的区域中，无线客户端从一个AP上接入转移到另一个AP上接入的过程称为漫游。传统的漫游中，无线客户端的漫游行为由无线客户端控制，是客户端的自主行为。AC（Access Controller，接入控制器）与客户端在漫游检测和决策等环节缺乏协同交互，使得漫游效果不理想。 当前的漫游主要存在以下问题： •客户端粘滞：部分客户端的漫游算法会优先保持在已经连接的AP。即使周围有更好的AP，只要不是信号衰减到几乎不可用，客户端就不会主动切换，无法达到人走到哪里快速连接到附近AP的效果。•漫游切换耗时长：客户端需检测通信质量、扫描无线环境、选择合适AP以及进行服务切换，才能完成一次漫游过程。由于客户端没有整个网络的视角，无法快速扫描到可用的服务，需要逐一信道扫描，最后选出一个可用的服务，导致整个过程耗时长、丢包严重。•反复漫游：客户端除了出于自身的漫游策略进行自主漫游，也会在AC的引导下进行漫游，但两种漫游决策混合可能导致客户端在两台AP间反复漫游，不能保持在一个合适的AP上。•漫游不及时：不同网络环境存在差异，例如AP部署位置不同，如高密度部署或在建筑拐角等复杂环境下的部署。不同的终端也存在自身特性差异，例如协议支持能力、发射功率、漫游响应能力等。使用统一的漫游策略无法实现用户移动到不同位置时都能快速接入最佳AP的理想效果。 为了优化漫游体验，结合IEEE 802.11k、802.11v和802.11r协议技术的协同漫游技术应运而生。协同漫游指AP、AC和客户端相互协作进行漫游。AP和客户端互相感知网络状态，AC使用AP采集的客户端数据进行综合计算，基于实际终端的漫游大数据，通过AI学习形成特定空口环境的漫游参数特征（即网络特征）以及终端个体的终端画像。结合网络特征与终端画像，实现漫游引导策略的‘私人定制’，真正做到‘一网一端一策’，进一步提升用户的使用体验，如图1所示。 1.2技术优点 协同漫游具有以下优点： •通过检测终端的运动状态（如移动或静止），动态调整漫游策略，有效消除因环境波动带来的无效漫游切换，提升用户的漫游体验。•基于终端个体维度（而非厂商或品牌）构建精细化终端画像，并在此基础上动态学习，生成漫游网络特征，从而真正实现“一网一端一策”。•AC与无线客户端能够互相感知各自视角下的网络拓扑，使无线客户端能够更快速地发现最佳无线服务。•AC计算客户端当前接入AP的周边邻居AP，主动引导客户端漫游至最佳邻居AP，减少客户端的粘滞现象。•降低漫游过程中密钥协商交互报文的数量，缩短整体漫游延迟。•通过智能漫游缓存技术，降低漫游过程中的丢包率，有效避免业务中断。•AC分析客户端的反复漫游数据，在客户端接入最佳AP后，停止引导其继续漫游，从而减少反复漫游现象。 2技术实现 2.1漫游时机 2.1.1基于静态策略的漫游引导 AP周期性检测客户端RSSI，并依此灵活调整漫游灵敏度，使AC可以在最合适的时机引导客户端漫游。当满足以下任一条件时，AC将主动引导客户端漫游，减少客户端粘滞现象： •检测周期内的RSSI平均值在相邻两个检测周期中变弱，并且远低于协同漫游门限。 •检测周期内的RSSI平均值在相邻两个检测周期中变弱，降至协同漫游门限附近，且周期内采集到的最近RSSI远低于协同漫游门限。•检测周期内的RSSI平均值在远低于协同漫游门限内波动。 不同终端发射功率不同，使用相同的漫游门限影响终端漫游及时性，通过设定不同终端的漫游策略最大程度满足不同终端的漫游及时性要求。 2.1.2基于网络特征和终端画像的AI漫游引导 1.基于终端信号特征的运动状态识别 由于无线空口环境特征，静止状态下的终端信号强度会出现不可预期的较大波动，这种波动在常规信号检测算法下可能会被误判为移动，进而导致无线终端发生无效漫游。 AP周期性地检测终端的RSSI，并根据RSSI变化特征判断终端的运动状态。这样可以在终端处于运动状态时及时引导其进行漫游，而在终端静止且信号连接质量较好时避免漫游，从而有效减少无效漫游。 2.基于网络特征与终端画像的漫游门限 如图2所示，Client1、Client2、Client3等无线终端在无线网络环境下进行漫游，系统基于AI强化学习（Reinforcement Learning）通过大量的漫游数据学习生成各个终端的个体终端画像，并同时学习各个AP的漫游参数特征（即网络特征）。 如图3所示，当Client2从AP1漫游至AP2时，系统会结合AP1的网络特征，以及Client2在当前网络环境中学习的终端画像，为其提供漫游指导。通过持续采集和分析Client2的实际漫游数据，系统能够优化漫游引导策略。 当新终端Client4从AP3漫游至AP4时，系统会以AP3的网络特征为初始参考，为Client4提供漫游引导。后续使用过程中，系统将持续收集Client4的漫游数据，结合其行为特征，逐步修正和优化漫游引导条件，最终形成更贴合该终端实际需求的漫游策略。 如图4所示，以漫游门限为例，在AP发射功率一致的条件下，通过对大量终端实际漫游数据的统计分析，可计算得到一个群体漫游门限。该群体漫游门限值代表了全部终端整体漫游行为的平均水平，是对全部终端漫游特征的综合反映。然而，考虑到不同终端的硬件能力、天线性能及使用环境存在差异，每个终端在实际漫游过程中会形成具有自身特征的个体漫游门限。个体漫游门限是终端基于自身历史漫游行为和特性学习得到的最优门限值。群体漫游门限与个体漫游门限之间的差异，正是终端画像的关键特征。 如图5所示，在不同的网络部署密度下，同一终端的漫游门限也会有所不同。在AP高密度部署环境中，终端的漫游门限设置通常高于稀疏部署环境。由于网络部署密度差异而引起的漫游门限变化，也是网络特征的一个重要体现。 说明：图中距离和漫游门限均为举例数值。 如图6所示，在某些特定场景下，例如边缘AP或会议室AP，其发射功率可能与周边AP存在差异。此时，虽然终端的漫游门限数值没有变化，但由于AP发射功率不同，终端需要在更靠近低功率AP的位置漫游。由于漫游触发位置不同，漫游门限也会有一定的差异，这同样是网络特征的重要体现。 2.2漫游目标 AC主动与无线客户端进行协商，协助客户端切换到就近合适AP，以减少客户端粘滞。 •AC结合AP和每个客户端各自的网络环境信息，进行全视角的计算，得到更合适的客户端接入位置，针对每个客户端的网络环境信息优化漫游体验。•AC实时统计整网无线客户端漫游轨迹，基于无线客户端历史漫游数据精准预测无线客户端漫游目的AP，并引导客户端接入。通过历史漫游轨迹的预测有如下优势：不依赖客户端响应。传统的802.11k协议虽然可以使客户端测量周边邻居数据，但是不同客户端对测量请求响应不同，会出现客户端不支持测量、不回复测量、回复错误邻居等现象，难以获取准确的邻居信息。根据区域内无线客户端的常用轨迹预测漫游目的AP，带有方向性，使得推荐的邻居更加准确，且符合客户习惯。 2.3漫游执行 2.3.1互相感知网络 AP与无线客户端互相交互，互相感知网络拓扑，提高漫游的效率和质量。 •AP周期性向客户端提供邻居AP的信道和无线服务信息，使客户端不必逐一扫描信道，缩短客户端发现AP的时间。•AP周期性地向客户端发送请求报文，收集客户端当前工作信道检测到的BSS信息，AC根据客户端上报的信息生成BSS候选列表，并用于引导客户端漫游，使AC的漫游选择更符合客户端的网络质量评判标准。 2.3.2快速服务切换 本功能实现在无线链路关联阶段进行密钥的协商和安装，减少漫游过程中需要交互的密钥协商报文的数量，以缩短无线客户端漫游过程的时间延迟，使得客户端在漫游至新的AP时能够更快地完成验证。该功能主要有两