本篇部分內(nèi)容來源自世界無線局域網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展聯(lián)盟（WAA）同名白皮書原文。

在河套IT Talk第100期，我們解讀了WAA在其夏季論壇上發(fā)布的《企業(yè)典型場景高品質(zhì)WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)白皮書》。白皮書介紹了非常多構(gòu)建高品質(zhì)WLAN的技術(shù)。我們會通過幾期展開談?wù)勥@個話題。之前已經(jīng)聊過了：《射頻資源管理——無線局域網(wǎng)竟然也需要紅綠燈管理??？》，以及《獅吼功還有一招大喇叭——覆蓋增強技術(shù)》，今天，咱們就談?wù)勝Y源調(diào)度保障技術(shù)。

調(diào)度這個詞兒，我們經(jīng)常聽到。因為調(diào)度無非就是在時間、空間和資源等限制條件下，通過管理和優(yōu)化，高效地分配和利用可用資源（如時間、空間或計算能力），以最優(yōu)化流程完成給定任務(wù)。調(diào)度問題可以在各個領(lǐng)域中找到，包括計算機系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、制造業(yè)、交通運輸、項目管理等。在每個領(lǐng)域中，調(diào)度算法或策略可能因所管理的具體系統(tǒng)或流程的特定要求和目標(biāo)不同而不同。而今天聊的WLAN也不例外。

為了方便大家的理解，我用一個餐廳就餐的調(diào)度過程作比方。想象一家業(yè)務(wù)超級繁忙的網(wǎng)紅餐廳，外面是一群乘客排著隊等候就餐。有七八個朋友一起來的，有一家四口，有情侶，還有單個前來用餐的。別小瞧那些單獨前來的，說不定其中就潛藏著決定餐廳生死存亡的美食評論家，他們仿佛是VIP般的存在。餐廳內(nèi)，座位幾乎全滿，但也有一些人不愿意拼桌，導(dǎo)致某些座位被浪費。上菜的服務(wù)員們在過道上穿梭，忙得不可開交，卻還是不經(jīng)意被顧客打斷，被催促著上菜、加水、買單。服務(wù)員們焦頭爛額，甚至沒時間收拾顧客離席后的桌子，被大堂經(jīng)理訓(xùn)斥也是家常便飯。后廚里同樣是一片忙亂，廚師長迅速做出決策：哪些菜容易做，哪些菜可以集中一鍋燉出多份，哪些菜需要預(yù)先加工。鍋碗瓢盆的聲音不絕于耳，爐灶上不時冒出火焰，仿佛大家正在經(jīng)歷一場緊張的戰(zhàn)爭，一刻都不敢停歇。

正如這種混亂的餐廳一樣，WLAN的應(yīng)用場景也遇到了這種情況。在工業(yè)園區(qū)、教育培訓(xùn)、智能制造等組網(wǎng)場景，隨著全無線的普及，新的使用習(xí)慣和流量模型的變化趨勢也隨之出現(xiàn)，WLAN和上述描述的網(wǎng)紅餐廳的狀況越來越像：

• 人均終端數(shù)從單一終端轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟K端（人們不是來吃一碗牛肉面，而是要點很多菜）。

• 應(yīng)用類型從單一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)、音視頻多種業(yè)務(wù)混合（菜的種類和制作手法要求也很多種，有炒菜，有燉菜，有涼菜，有蒸菜，還有甜點和果盤）。

• 并發(fā)的數(shù)據(jù)量大幅度提升（從餐廳外焦急等待的顧客們能真切感受到，由于是網(wǎng)紅餐廳，某些網(wǎng)紅菜品被頻繁點到，儼然成為瓶頸）。

• 數(shù)據(jù)流量的大幅增加，以及不同業(yè)務(wù)對于時延，丟包，抖動等參數(shù)的敏感性不同，就要求無線設(shè)備對無線空口資源進行合理的分配、調(diào)度，以保證不同業(yè)務(wù)的差異化服務(wù)（不能讓顧客排隊等太久，也不能讓顧客就座了等一個菜很久，也不能讓第一個菜都吃完了，第二個菜還沒有上……，顧客里有吃的快的，吃的慢的，有性子急的，有不著急還在等朋友的，別忘了，還有VIP客戶哦）。

在傳統(tǒng)WLAN網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）主要通過Wi-Fi多媒體技術(shù)WMM（Wi-Fi Multimedia）來完成優(yōu)先級業(yè)務(wù)的保障的。通過將業(yè)務(wù)分成不同的優(yōu)先級類別，然后通過隨機退避的機制來實現(xiàn)不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)之間的競爭和調(diào)度。但在多用戶多業(yè)務(wù)場景下，隨機退避的機制暴露出來一些缺點，很難滿足新場景的需求。還是回到前面餐廳的例子會很好理解。WMM其實就好比一種完全沒有排隊機制的就餐調(diào)度方式：大家堵在餐廳門口，類似于搶占式，誰擠在前面被注意到了，就進去就餐，隨機點將一樣地被選擇顯然是一種極為粗放型的調(diào)度手段，要是人少一點兒勉強說得過去，人多了不打起來才怪。

同理，當(dāng)多個終端同時競爭無線信道資源時，它們會在遇到碰撞時隨機選擇一個延遲時間后再次嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣的競爭方式可能導(dǎo)致資源利用率低、時延較高以及傳輸效率下降。特別是在大量終端同時競爭時，這種隨機競爭機制的效率將進一步降低，很難滿足新場景對網(wǎng)絡(luò)性能的需求。

為了解決上述問題，以應(yīng)對復(fù)雜的WLAN場景的多用戶體驗，必須要通過一系列的調(diào)度技術(shù)：VIP用戶，帶寬智能分配，業(yè)務(wù)識別及差異化調(diào)度等。下面，我們就一個一個來講解。

VIP 是指在網(wǎng)絡(luò)中，存在的高優(yōu)先級類別客戶端，需要對該類用戶進行帶寬保障，這類客戶端的流量需要優(yōu)先保障與調(diào)度。這個比較好理解，VIP用戶，不用排隊，直接被領(lǐng)進獨立包間，或者最佳就餐座位，所有被VIP點的菜，必須最快響應(yīng)，最好的大廚來親自上陣。

識別VIP用戶可以通過多種方式實現(xiàn)，其中一種常見的方法是使用特殊的標(biāo)簽或優(yōu)先級標(biāo)識。這些標(biāo)簽可以在用戶設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)流量中進行標(biāo)記，以便網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸和資源調(diào)度時進行識別和優(yōu)先處理。

除了使用QoS標(biāo)記，還可以通過其他方式來識別VIP用戶，例如使用特定的認(rèn)證方式、MAC地址過濾或者IP地址分配等。這些方法通常需要網(wǎng)絡(luò)管理員配置，并在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進行相應(yīng)的設(shè)置。

通過特殊標(biāo)簽或標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以識別VIP用戶，并優(yōu)先處理其業(yè)務(wù)流量，從而保障其在擁擠場景下的網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量。

帶寬分配，資源保障最主要的目的，是實現(xiàn)客戶端的良好體驗。在前文提到無線資源是有限的，如果設(shè)備能夠評估出一個可使用資源門限，一方面減少多設(shè)備間資源競爭帶來的空口浪費，另外設(shè)備下的客戶端能夠在有限資源下，得到一個合理到資源分配，保障客戶端的網(wǎng)絡(luò)體驗。帶寬分配依賴于資源評估算法的支持。資源評估算法，在網(wǎng)絡(luò)使用過程中，通過檢測網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)，如底噪，信道使用率，終端數(shù)目等，來大致評估出可使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬，網(wǎng)絡(luò)帶寬隨網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)實時動態(tài)更新，為后續(xù)帶寬分配所使用。

我們在餐廳里面經(jīng)?？吹讲宛^根據(jù)桌子的特點把餐桌分為A類，B類，C類，然后分別進行調(diào)度排隊管理，這樣就是典型的一種帶寬智能分配邏輯。

帶寬分配主要包含兩部分資源評估算法：帶寬分配算法，終端調(diào)度算法。

3.1帶寬分配算法

帶寬分配算法，在多客戶端場景下，通過檢測各個終端的流量大小與類型，可以評估出終端屬性。帶寬分配算法則跟蹤采集到的數(shù)據(jù)信息，為終端分配合理的帶寬使用門限。在保障業(yè)務(wù)的前提下，終端不能超過該門限值。如果判定存在空閑帶寬情況下，則大流量終端可以搶占空閑帶寬，達(dá)到一個資源合理分配使用，多客戶端差異化調(diào)度。

3.2終端調(diào)度算法

終端調(diào)度算法，結(jié)合應(yīng)用識別技術(shù)，報文攜帶優(yōu)先級標(biāo)簽，高優(yōu)先級類報文可以獲得優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度，而多客戶端各自所獲得的有效使用帶寬門限是確定的，在完成高優(yōu)先級類別調(diào)度時，保障了業(yè)務(wù)優(yōu)先，同時多客戶端帶寬確定下，又完成了多客戶端的資源保障。

應(yīng)用識別與調(diào)度保障，在AP 或者無線控制器上通過深度包檢測DPI（Deep Packet Inspection）深入解析和檢查數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容、設(shè)備指紋識別DFI （Device Fingerprinting Identification）識別連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備類型和特征等技術(shù)，可以將終端用戶的特點、使用的應(yīng)用情況，進行精準(zhǔn)細(xì)致的分類，通過配置策略設(shè)定，將給不同類別的應(yīng)用、終端類型進行標(biāo)記，進行關(guān)鍵業(yè)務(wù)的優(yōu)先調(diào)度和保障，例如，辦公場景中音視頻會議為重要業(yè)務(wù)，可以通過該技術(shù)進行識別并優(yōu)先調(diào)度和保障，從而提升該業(yè)務(wù)使用體驗。

如果還用餐廳就餐作為類比：DPI就類似于顧客點完的菜單解讀，快速識別每道菜的成分、烹飪方法、烹飪周期，以達(dá)到快速制定菜品的制作策略，比如涼菜先上，甜品要放在最后，周期長的菜要第一時間開始啟動制作等等。DFI就有些類似顧客識別，比如老顧客是不是還是喜歡點老三樣啊，要不要看到這個顧客在排隊，后廚就要提前做好某些原材料準(zhǔn)備？

動態(tài)速率調(diào)整，WLAN 網(wǎng)絡(luò)使用中，存在多類型終端，如Wi-Fi4，Wi-Fi5，Wi-Fi6 等終端可能同時使用無線網(wǎng)絡(luò)的情況，不同類型終端在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議上，約定的最大傳輸速率是確定的，如果網(wǎng)絡(luò)存在干擾或低RSSI 情況下，重傳和丟包較高，則會進行降速，如果系統(tǒng)能夠檢測空口環(huán)境并統(tǒng)計選速信息，將終端的選速進行一個區(qū)間調(diào)整，這樣減少高速率出現(xiàn)的丟包與重傳，減少空口競爭，從而提升空口使用效率。

還是回到餐廳就餐做類比，動態(tài)速率調(diào)整，就好比把顧客分為孩子、大人，男人女人，瘦子和胖子等等，不同類似的顧客，有的吃得多，有的吃得少，有的吃得快，有的吃得慢。這樣區(qū)分之后，就可以動態(tài)調(diào)整供餐的節(jié)奏，避免出現(xiàn)胡子眉毛一把抓的情況。

鏈路優(yōu)化（OFDMA（正交頻分多址）），該項技術(shù)主要是可以通過在頻域上想多個客戶端并發(fā)，提升多用戶通信時的效率，具體實現(xiàn)是將頻段子載波分配給不同的客戶端進行并發(fā)通信，可根據(jù)客戶端需求劃分資源單元（RU），靈活的RU分配可為多個客戶端提供高效的體驗速度。

如果類比餐廳就餐，鏈路優(yōu)化就是類比服務(wù)員們在餐桌之間穿梭，上菜和端盤的場景。為了提高效率，服務(wù)員們會靈活選擇路徑，將相鄰桌子的點餐一并處理，避免反復(fù)穿梭，節(jié)省時間和體力。這種優(yōu)化策略使得服務(wù)員們在有限的時間內(nèi)能夠服務(wù)更多的桌子，提高了整體效率。

增強型MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output），多用戶場景下，不同用戶的業(yè)務(wù)報文達(dá)到AP 時間不一致，報文量也不一樣，導(dǎo)致AP 在轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)報文時不能滿足MU 配對的要求，通過增強型MU-MIMO 技術(shù)，AP 進行報文預(yù)處理，增加MU 配對的成功率，使用MU-MIMO 來同時發(fā)送多用戶的業(yè)務(wù)報文，以此減少空口發(fā)送的頻次，提升空口資源的利用率，以此來提升整網(wǎng)的帶寬。

想象一下在繁忙的餐廳中，服務(wù)員們手里都提著滿滿的盤子準(zhǔn)備上菜。傳統(tǒng)的做法是一個服務(wù)員一次只能送一道菜到一個桌子，這樣可能會導(dǎo)致一些桌子等待時間較長。但是，如果服務(wù)員們采用增強型MU-MIMO的策略，他們可以利用雙手同時送多道菜到不同桌子，這樣能夠減少等待時間，提高了服務(wù)效率。或者直接調(diào)動送餐機器人，提升送餐的效率。

空口資源聯(lián)合調(diào)度，目前網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量，基于TCP 協(xié)議的數(shù)據(jù)流量的比例達(dá)到了90%以上。多用戶并發(fā)場景下，上行的TCP ACK 與下行MU-PPDU 數(shù)據(jù)報文存在較大沖突碰撞概率，會導(dǎo)致錯包丟包。針對該場景，通過空口資源聯(lián)合調(diào)度，多用戶上行業(yè)務(wù)報文可同一時刻發(fā)包，降低了空口上下行碰撞的概率，提升了多用戶的并發(fā)能力。

在餐廳內(nèi)，有些菜品就是受歡迎，顧客的點餐數(shù)量很多，后廚成為制作瓶頸，這個時候就可以采取空口資源聯(lián)合調(diào)度的方法。在這種情況下，將同一時刻點餐的多位顧客的菜品一起提交給廚房，廚師們會在一次性收到多個訂單后，做整體規(guī)劃，優(yōu)先處理那些準(zhǔn)備時間較短的菜品，并采用大份處理，再拆分小份上桌的總體策略，這樣就減少了擁塞的概率，提高了廚房的工作效率，確保每位顧客都能夠及時享用到美食。

綜上所述，資源調(diào)度保障是現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)中的一個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。通過采用VIP用戶保障、帶寬智能分配、業(yè)務(wù)識別及差異化調(diào)度等技術(shù)，無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對不同業(yè)務(wù)的差異化服務(wù)，提升用戶體驗和網(wǎng)絡(luò)效率，提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率和多用戶并發(fā)能力。這些技術(shù)的不斷創(chuàng)新和優(yōu)化將為未來無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來更多可能性，滿足不斷增長的用戶需求。

好了，今天我們就先聊到這兒，下次我們再來談?wù)刉LAN中的無感漫游技術(shù)。

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