本篇部分內容來源自世界無線局域網應用發展聯盟（WAA）同名白皮書原文。

在河套IT Talk第100期，我們解讀了WAA在其夏季論壇上發布的《企業典型場景高品質WLAN網絡建設白皮書》。白皮書介紹了非常多構建高品質WLAN的技術。我們會通過幾期展開談談這個話題。之前已經聊過了：《射頻資源管理——無線局域網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》，今天，咱們就談談資源調度保障技術。

調度這個詞兒，我們經常聽到。因為調度無非就是在時間、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），以最優化流程完成給定任務。調度問題可以在各個領域中找到，包括計算機系統、通信網絡、制造業、交通運輸、項目管理等。在每個領域中，調度算法或策略可能因所管理的具體系統或流程的特定要求和目標不同而不同。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度過程作比方。想象一家業務超級繁忙的網紅餐廳，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，座位幾乎全滿，但也有一些人不愿意拼桌，導致某些座位被浪費。上菜的服務員們在過道上穿梭，忙得不可開交，卻還是不經意被顧客打斷，被催促著上菜、加水、買單。服務員們焦頭爛額，甚至沒時間收拾顧客離席后的桌子，被大堂經理訓斥也是家常便飯。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，仿佛大家正在經歷一場緊張的戰爭，一刻都不敢停歇。

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

• 人均終端數從單一終端轉變為多終端（人們不是來吃一碗牛肉面，而是要點很多菜）。

• 應用類型從單一數據業務為主轉變成數據、音視頻多種業務混合（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）。

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

• 數據流量的大幅增加，以及不同業務對于時延，丟包，抖動等參數的敏感性不同，就要求無線設備對無線空口資源進行合理的分配、調度，以保證不同業務的差異化服務（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WLAN網絡中，服務質量QoS（Quality of Service）主要通過Wi-Fi多媒體技術WMM（Wi-Fi Multimedia）來完成優先級業務的保障的。通過將業務分成不同的優先級類別，然后通過隨機退避的機制來實現不同優先級業務之間的競爭和調度。但在多用戶多業務場景下，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送數據，這樣的競爭方式可能導致資源利用率低、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絡性能的需求。

為了解決上述問題，以應對復雜的WLAN場景的多用戶體驗，必須要通過一系列的調度技術：VIP用戶，帶寬智能分配，業務識別及差異化調度等。下面，我們就一個一個來講解。

VIP 是指在網絡中，存在的高優先級類別客戶端，需要對該類用戶進行帶寬保障，這類客戶端的流量需要優先保障與調度。這個比較好理解，VIP用戶，不用排隊，直接被領進獨立包間，或者最佳就餐座位，所有被VIP點的菜，必須最快響應，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，其中一種常見的方法是使用特殊的標簽或優先級標識。這些標簽可以在用戶設備或網絡流量中進行標記，以便網絡設備在數據傳輸和資源調度時進行識別和優先處理。

除了使用QoS標記，還可以通過其他方式來識別VIP用戶，例如使用特定的認證方式、MAC地址過濾或者IP地址分配等。這些方法通常需要網絡管理員配置，并在網絡設備上進行相應的設置。

通過特殊標簽或標記，網絡設備可以識別VIP用戶，并優先處理其業務流量，從而保障其在擁擠場景下的網絡連接質量。

帶寬分配，資源保障最主要的目的，是實現客戶端的良好體驗。在前文提到無線資源是有限的，如果設備能夠評估出一個可使用資源門限，一方面減少多設備間資源競爭帶來的空口浪費，另外設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，保障客戶端的網絡體驗。帶寬分配依賴于資源評估算法的支持。資源評估算法，在網絡使用過程中，通過檢測網絡運行參數，如底噪，信道使用率，終端數目等，來大致評估出可使用的網絡帶寬，網絡帶寬隨網絡運行狀態實時動態更新，為后續帶寬分配所使用。

我們在餐廳里面經常看到餐館根據桌子的特點把餐桌分為A類，B類，C類，然后分別進行調度排隊管理，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據信息，為終端分配合理的帶寬使用門限。在保障業務的前提下，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，達到一個資源合理分配使用，多客戶端差異化調度。

3.2終端調度算法

終端調度算法，結合應用識別技術，報文攜帶優先級標簽，高優先級類報文可以獲得優先轉發調度，而多客戶端各自所獲得的有效使用帶寬門限是確定的，在完成高優先級類別調度時，保障了業務優先，同時多客戶端帶寬確定下，又完成了多客戶端的資源保障。

應用識別與調度保障，在AP 或者無線控制器上通過深度包檢測DPI（Deep Packet Inspection）深入解析和檢查數據包中的內容、設備指紋識別DFI （Device Fingerprinting Identification）識別連接到網絡的設備類型和特征等技術，可以將終端用戶的特點、使用的應用情況，進行精準細致的分類，通過配置策略設定，將給不同類別的應用、終端類型進行標記，進行關鍵業務的優先調度和保障，例如，辦公場景中音視頻會議為重要業務，可以通過該技術進行識別并優先調度和保障，從而提升該業務使用體驗。

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備？

動態速率調整，WLAN 網絡使用中，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絡的情況，不同類型終端在標準協議上，約定的最大傳輸速率是確定的，如果網絡存在干擾或低RSSI 情況下，重傳和丟包較高，則會進行降速，如果系統能夠檢測空口環境并統計選速信息，將終端的選速進行一個區間調整，這樣減少高速率出現的丟包與重傳，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，動態速率調整，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。這樣區分之后，就可以動態調整供餐的節奏，避免出現胡子眉毛一把抓的情況。

鏈路優化（OFDMA（正交頻分多址）），該項技術主要是可以通過在頻域上想多個客戶端并發，提升多用戶通信時的效率，具體實現是將頻段子載波分配給不同的客戶端進行并發通信，可根據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，鏈路優化就是類比服務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，避免反復穿梭，節省時間和體力。這種優化策略使得服務員們在有限的時間內能夠服務更多的桌子，提高了整體效率。

增強型MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output），多用戶場景下，不同用戶的業務報文達到AP 時間不一致，報文量也不一樣，導致AP 在轉發業務報文時不能滿足MU 配對的要求，通過增強型MU-MIMO 技術，AP 進行報文預處理，增加MU 配對的成功率，使用MU-MIMO 來同時發送多用戶的業務報文，以此減少空口發送的頻次，提升空口資源的利用率，以此來提升整網的帶寬。

想象一下在繁忙的餐廳中，服務員們手里都提著滿滿的盤子準備上菜。傳統的做法是一個服務員一次只能送一道菜到一個桌子，這樣可能會導致一些桌子等待時間較長。但是，如果服務員們采用增強型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，提高了服務效率。或者直接調動送餐機器人，提升送餐的效率。

空口資源聯合調度，目前網絡上的數據流量，基于TCP 協議的數據流量的比例達到了90%以上。多用戶并發場景下，上行的TCP ACK 與下行MU-PPDU 數據報文存在較大沖突碰撞概率，會導致錯包丟包。針對該場景，通過空口資源聯合調度，多用戶上行業務報文可同一時刻發包，降低了空口上下行碰撞的概率，提升了多用戶的并發能力。

在餐廳內，有些菜品就是受歡迎，顧客的點餐數量很多，后廚成為制作瓶頸，這個時候就可以采取空口資源聯合調度的方法。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，做整體規劃，優先處理那些準備時間較短的菜品，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，資源調度保障是現代無線網絡中的一個關鍵技術領域。通過采用VIP用戶保障、帶寬智能分配、業務識別及差異化調度等技術，無線網絡可以實現對不同業務的差異化服務，提升用戶體驗和網絡效率，提高了網絡的帶寬利用率和多用戶并發能力。這些技術的不斷創新和優化將為未來無線網絡的發展帶來更多可能性，滿足不斷增長的用戶需求。

好了，今天我們就先聊到這兒，下次我們再來談談WLAN中的無感漫游技術。

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