华为园区网络Wi-Fi 7零漫游技术白皮书

华为医疗Wi-Fi 7零漫游解决方案是面向智慧医疗网络无线化趋势而设计，为解决医疗系统中漫游丢包卡顿问题而设计的一种创新方案，实现全院移动零漫游，打造业务零中断医疗辅助网。本文将介绍华为新一代医疗零漫游技术的产生背景、实现原理、典型组网应用。 目录 摘要................................................................................................................................................. ii 1.3客户价值..................................................................................................................................................................... 6 2.1虚拟AP技术.............................................................................................................................................................. 72.2零漫游切换技术......................................................................................................................................................... 82.3内外网物理隔离技术............................................................................................................................................... 102.4丰富的物联拓展....................................................................................................................................................... 102.5多种部署方式........................................................................................................................................................... 112.6智能运维................................................................................................................................................................... 12 3典型组网应用................................................................................................................................13 3.1场景........................................................................................................................................................................... 133.2组网部署................................................................................................................................................................... 14 1.1现状和问题 “无线医疗”成为近两年医疗行业最关注的信息化技术和手段。目前大部分三甲医院已经建立了比较完备的医疗信息系统（如HIS、PACS等），医护人员可以通过有线网络来访问、修改、输入患者信息、诊断报告和治疗方案。但有线网络存在信息点固定的局限性，也制约了系统发挥更大的作用，因此使用Wi-Fi承载的无线医疗正在快速发展。 由于医疗生态自身的一些特点，如应用软件系统鲁棒性差，无线终端老旧等特点，其对WIFI网络漫游性能有非常苛刻的要求。医院方面希望Wi-Fi网络能够提供一种既能屏蔽终端差异，又能保证尽可能少丢包、甚至不丢包的漫游性能，来保证手持终端进行病房巡视（包括输液核对，药物核对，输液巡视，生命体征录入等业务操作）时，业务不中断。 基于分布式Wi-Fi架构，华为推出了增强同频网（ASFN，Advanced Same Frequency network）漫游方案：在分布式Wi-Fi架构下，不同的AP使用相同的信道组网，终端在移动过程中，当前关联AP可以实时感知不同AP接收该终端的RSSI，当前关联AP发现更好的邻居AP可以为该终端服务时，会通过“接力棒”的方式实现AP间漫游。相对于传统的由终端触发的主动漫游技术而言，这种方案具有漫游终端无感知，切换丢包少等显著优点，非常适合于医疗这种对移动漫游的平滑性有较高要求的场景。 1.2技术方案 1.2.1零漫游AP架构 一台零漫游AP支持通过馈线拉远8个AU，部署到多个房间。终端在AU间移动时始终关联在同一台AP下，无须切换信道，不发生漫游，因此从根源上解决了漫游切换时间带来的丢包和业务中断问题。 1.2.2ASFN零漫游技术 零漫游ASFN技术，将多AP的BSSID设置为一样，合并为虚拟“大AP”，通过时间同步技术，实现虚拟“大AP”的beacon帧合并发送。在多个物理AP中，针对每个终端存在唯一一个服务AP和多个监听AP，终端在移动过程中，服务AP实时计算是否存在更好的服务AP，若是存在则触发服务AP的交接，在漫游的过程中无需关联流程，终端不感知漫游过程，对终端而言真正的做到了零漫游。 华为园区网络Wi-Fi 7零漫游技术白皮书 1.3客户价值 广覆盖零漫游：全院一个信号，一台AP覆盖8房间支持无限扩展，全院终端移动零丢包。房间级定位：创新IoT AU物联方案，实现房间级定位效果，更精准的资产管理与人员追踪。三网物理隔离：内网/外网/物联网三网物理隔离，更好的保障数据安全。 2.1虚拟AP技术 所有零漫游AP虚拟成一个AP，全网所有终端感知到一个AP（同一信道/同一SSID/同一链路层MAC(也即BSSID)），全院无限扩展。多个零漫游AP的信道、SSID和BSSID都设置为一样，这样网络中的零漫游AP就虚拟成一个AP，从而实现零漫游效果。 将多个零漫游AP虚拟成一个AP的关键是控制全部AP同时（误差不超过200ns）发送相同的信标帧，终端侧只感知到一个AP在发送信标帧，其关键技术是AP间的时间同步，时间同步技术是基于时间同步帧的发送和接收实现。以两AP为例，若𝐴𝐴𝐴𝐴1是授时AP(以本AP系统时间作为基线，并通知其他AP)，𝐴𝐴𝐴𝐴2是被授时AP，则𝐴𝐴𝐴𝐴1记录时间同步帧𝑆𝑆𝑆𝑆1的发送时刻𝑡𝑡1𝑆𝑆𝑆𝑆1，𝐴𝐴𝐴𝐴2记录接收到时间同步帧𝑆𝑆𝑆𝑆1的接收时刻𝑡𝑡2𝑆𝑆𝑆𝑆1，当𝐴𝐴𝐴𝐴1发送时间同步帧𝑆𝑆𝑆𝑆2时，将上一帧𝑆𝑆𝑆𝑆1的发送时刻𝑡𝑡1𝑆𝑆𝑆𝑆1在帧𝑆𝑆𝑆𝑆2内携带，此时𝐴𝐴𝐴𝐴2接收到𝑆𝑆𝑆𝑆2时便得知𝑆𝑆𝑆𝑆1的发送时刻𝑡𝑡1𝑆𝑆𝑆𝑆1，此时𝐴𝐴𝐴𝐴2便可以计算与授时𝐴𝐴𝐴𝐴1的系统时间差值diff =𝑡𝑡2𝑆𝑆𝑆𝑆1−𝑡𝑡1𝑆𝑆𝑆𝑆1，通过该diff值修正𝐴𝐴𝐴𝐴2的系统时间，则能够实现𝐴𝐴𝐴𝐴1与𝐴𝐴𝐴𝐴2的时间同步。 华为园区网络Wi-Fi 7零漫游技术白皮书 零漫游Wi-Fi内的所有AP组成虚拟“大AP”之后，所有AP通过芯片的定时发送技术和时间同步结果实现所有AP定时同步发送beacon的功能。如图所示，AP1定时宣告beacon的发送时刻、报文内容，通过该方式实现各AP同时发送beacon且发送的beacon内容完全一致。AP1将宣告消息发出之后，根据发送的消息内容设置AP1的beacon发送时刻、beacon发送内容，其余AP收到AP1的指示内容之后，开始根据指示时间和时间同步结果计算得到相对于Ap1的发送时刻此时本AP的beacon发送时刻，同时将beacon的内容设置为和AP1的beacon内容完全一致。当预定时间到达时，AP1和其余AP同时同步的将beacon内容发送至空口，此时对于终端而言就实现了只感知虚拟“大AP”的beacon，从而实现了虚拟AP的组网。 2.2零漫游切换技术 在传统WLAN网络中，组成无线网络的每个物理AP对应不同的BSSID，终端根据信号强度选择合适的AP进行漫游，漫游过程因为需要在不同的BSSID间切换，终端需要断开与原关联AP的物理链路，再向新的AP发起重关联请求，重新协商密钥与数据聚合窗口信息，该流程不可避免的会产生业务中断，而同频组网内的各个AP均发送相同的BSSID，发送相同BSSID的AP组成一个大型小区，AP间通过软切换的方式实现终端侧的零漫游的效果。 华为园区网络Wi-Fi 7零漫游技术白皮书 如图所示，在不改变传统网络部署方案的前提下，设置覆盖范围内的所有AP发送携带相同BSSID的Beacon报文，终端侧只能接收到相同BSSID的Beacon报文，认为网络只存在一个逻辑上的大AP，该AP可以完成全部区域覆盖，终端的实际业务仍然根据其实际位置由距离最近的物理AP承载。 在ASFN同频组网中各AP利用同频优势可以实时监控终端的上行报文信号强度，终端真实接入AP通过实时收集邻居AP反馈的信号强度测量结果，可以及时的为终端选择目标AP进行相应的软件切换处理，从而保证终端在移动过程中始终接入最近的AP，保障最佳的上下行业务体验。 终端切换接入AP的过程需要由网络侧完成软件切换，软件切换的过程由网络侧设备（AC、AP）负责将终端漫游前接入AP中上下文信息(用户表项、密钥、聚合窗口等)准确转移到新的接入AP中，转移完成后终端数据报文将由新接入的AP负责完成接收和发送，软切换过程终端无感知，终端链路始终保持连接，最终实现零漫游效果。 华为园区网络Wi-Fi 7零漫游技术白皮书 2.3内外网物理隔离技术 针对医疗场景内外网强隔离的需求，以往方案要么是使用多个VAP实现逻辑隔离，要么是使用多个AP独立组网，但也带来了问题：逻辑隔离本质上还是内外网共用一个AP，一方面无法完全避免借由外网攻击内网的可能，另一方面也存在外网故障导致内网也不可用的问题；而多AP独立组网不仅布设成本高昂，现场施工也异常复杂，导致维护极其困难。 华为带来的新一代零漫游方案，零漫游AP使用双CPU系统技术与双PoE供电技术，实现一个AP包含内网和外网两个独立AP，拥有不同的名称，不同的MAC，两个系统可独立运行，互不影响，内网或外网AP断电或