Wi-Fi技術的發展

Wi-Fi誕生20多年以來，因為(wèi)部署靈活和使用免費頻段而成本不(bù)新場高的優勢，成為(wèi)最普及的無線接入技術。

在這二十年間，早期的Wifi被稱為(wèi)“熱點”，部署的範圍很有限，相弟無線網絡隻是有線網絡的備份或者補充，而現在Wifi已經成為(wèi)辦公和朋數生産的首選接入方式，部署在整個園區裡面，來保證全園區裡的無縫漫遊。員工(g謝的ōng)通(tōng)過參加遠程會(huì)議，觀看高清民師視頻、産線生産設備的接入，AR和VR的支持、機器(qì)人AGV小車(chē坐西)上聯都離不(bù)開(kāi)Wi-Fi網絡，大(我有dà)家(jiā)Wi-Fi的要求越來越高，WiF購我i的更新換代也特别快。

在這二十年裡，思科(kē)一直積極參加和主導制定Wi-林湖Fi标準。思科(kē)是Wi-Fi聯盟的創始成員，在Wi-Fi發展用樹的一開(kāi)始就推出了Wi-Fi産品。Wi-Fi窗媽發展的20年，其實也是思科(kē)無線産品發展的20年。

 Wi-Fi6（802.11ax）的驅動因素

越來愈多的無線用戶接入無線網絡，以及高清視頻1080P視頻、4K高清視頻以及增強現實AR、虛拟現實VR的應用的出現和逐漸普及，都對Wifi網絡提出了更高的要求。

§  802.11ax通(tōng)過調制方式和天線技術的改進顯著提街但高了最高速率。

§  IEEE在制訂802.11ax标準之前做了仔細的調研，了解用戶的Wifi司厭網絡部署情況和使用情況。調研的結論是現在Wifi的最高速率是在良好(h現嗎ǎo)的條件下産生的，無線用戶少，無線幹擾低(dī)，無線用戶有着很好(廠電hǎo)的體驗。但在密集無線用戶接入的場業討景下，因為(wèi)傳統Wifi網絡的共享特性，無線用戶的最吞他湖吐量和時(shí)延都會(huì)受到影響，用戶的體驗也随之下降。因此8物坐02.11ax設計的一個重要目标就是在這些場景下提升無線産生的效率，音多降低(dī)無線AP之間的幹擾，讓無線用戶體驗水西更好(hǎo)。

§  IEEE也看到了IoT設備迅猛增長(cháng)的趨勢，Wifi6設計的另一市地個目标是讓連接這些IoT設備。這些IoT設備和目前大(dà)多紙學數手機和平闆傳輸特性不(bù)同，它們(men)電池容量有限，不(雜聽bù)需要太高的速率，隻是在需要的時(shí)候穿用著幾個比特。但它們(men)需要更遠的傳輸距離以及需要提升使用外我的時(shí)間。

Wifi聯盟用了一個更直觀的名稱WiFi6來作為(wèi)802.11ax标準的名稱，通(tōng)過數字進行命名更好(hǎo)地突出了Wifi技術的進步。全新的 Wifi6 标準是無線技術向前邁出的一大(dà)步，Wifi6與 802.11a/n/ac 設備高效兼容的基礎上，為(wèi)用戶帶來切實可見的益處。

目前包括IPhone11、Samsung S10以及Intel AX200等亮雜無線終端都已經支持Wifi6。根據Strategy錯藍 Analytics的預計，随着Wifi6芯片成本的下降，Wifi5設備出貨量頻雨在2020年将出現拐點，Wifi6設備将成為刀西(wèi)主流。

Wifi 6的速率提升

無線速度峰值是三個因素有關系：信道帶寬、編碼方式、空間流數量。

首先Wifi 6 通(tōng)過添加 1024 QAM 提高編碼效率，從 256 QAM 轉至 1024 QAM 将峰值速率提高了 10/8 = 1.25 倍。

其次速度與空間流數量成正比。通(tōng)過MIMO的提升，主流的Wifi計請6 AP從原來的兩路天線或者三路天線提升到四路天線書林，最多支持 8 個空間流，而這已 經達到當前 Wifi5标準的2倍。

Wifi6的單路流的速率如(rú)下圖所示，單路流的最高速率可以到1.妹我2Gbps。8路流的情況下最高速率可以到9.6她場Gbps。

密集接入下的效率提升

在使用 1024 QAM 提供往往能在低(dī)密度部署中實現的理綠生論峰值吞吐量。但是， 在客戶端密度（以及由此産生的無線接入點密度）增加時(shí)，随着白妹同一個AP下的無線客戶端或者相鄰AP下的客戶端和無線接入點造成的信道争妹通用或傳播時(shí)間用量增加，實現這些吞吐量降服業低(dī)。

Wifi6通(tōng)過OFDMA和BSS着色分别解決同一AP下和相鄰AP下密集用戶提錯木升無線傳輸效率問題。

相鄰AP下的提升效率的BSS着色技術

因為(wèi)Wifi的信道有限。不(bù)可避免會(huì)出現一個地方有很煙黑多個AP的場景，比如(rú)體育館或者圖書館都會(huì)靜區出現這種場景。這些AP不(bù)可避免會(huì)使用同一個信道，這就是我們(men)美機經常說(shuō)的同頻幹擾。

在Wifi6之前，思科(kē)通(tōng)過RxOP技術進行動态靈敏度自很調整。Wifi6的BSS着色采用了類似的技術。

每個AP在廣播自己信号的時(shí)候都會(huì)吧黑包含6個比特位，這個就是這個AP的顔色。每個用戶都知道自己所關聯AP的顔色。當無線用戶聽到相同顔色的數據包的時(shí)候，了些采用一個比較弱的射頻靈敏度的閥值，比如(rú)-80dbm，允許相同AP的其他(tā)用戶進行數據傳遞。當無線用我地戶聽到不(bù)同顔色數據包的時(shí)候，采用一個比較強的射頻靈敏度的閥訊湖值，比如(rú)-60dbm，這樣即使有其他(tā)人在傳遞，他(tā)也可以同時上費(shí)進行發送數據。

而且AP可以告知發送過強信号的客戶端降低(dī)發送功弟土率。這樣就可以相互之間的同頻幹擾，同時(shí)進行數據傳輸。提升頻譜的效器區率。

  園區網絡有線無線統一接入整體設計

1.1.1 軟件定義接入設計

軟件定義接入 (SD-Access) 建立在思科(kē)全數字化網絡架構（思弟去科(kē) DNA）的理念之上，可以徹底轉變網絡的構建和哥子管理，使之變得(de)更快速、更簡單，并且有器爸助于提高業務效率。通(tōng)過将網絡功能與硬件分離，S得森D-Access 可實現開(kāi)放性和可擴展性并降低(dī少站)運營成本，并在此基礎上确保策略一緻性，促進更空吧快速啟動新業務服務，顯著加快問題解決速度。

軟件定義接入在企業園區網絡的實施具有下列優勢：

1、優化企業網絡設計：

SD-Access 底層為(wèi)純三層網絡，減少了大(d森司à)型園區網絡兩層網絡帶來的Spanning Tree的環光音路問題。

2、消除Wi-Fi6網絡吞吐量瓶頸：

Wi-Fi6  在企業網絡裡部署有一個重要的問題是無線控制器(qì)的瓶頸問題。

在現在園區網絡部署裡，基本都采用瘦AP部署模式，因為(wèi)無線流量都經過無線控場藍制器(qì)進行集中轉發，因此無線流量的轉發路徑不(bù)是最優化的，也討存在無線控制器(qì)的轉發瓶頸。SD-Access熱討解決方案流量分布轉發，實現控制分離消除無線控制器(qì)的Wi-Fi6的網絡吞吐量瓶頸。

3、保障網絡安全性：

SD-Access在底層網絡上虛拟出多張不(bù)同網絡，這些網絡通近得(tōng)過不(bù)同的VRF實現安全隔離。比如(rú)可以簡單是子地在DNA Center裡面定義一個新的Io水為T設備的虛拟網絡VN，這個網絡是虛拟出來的一個獨立的Overlay三層網絡VR男紅F，這張網絡和辦公内網、訪客網絡是完全隔離開票水(kāi)來的，互相不(bù)能訪問。

在每個虛拟網絡裡，還可以通(tōng)過安全SGT标簽實現不(bù)同用戶組之間的安全隔離街商。

4、确保有線和無線網絡的策略一緻性：

SD-Access 可将有線網絡的分段、可視性和策略擴展到無線網又讀絡中。借助分布式無線終端，您可以在一個集中的位置執行管理和光火故障排除，同時(shí)擴大(dà)無線網絡熱厭的吞吐量。

       雨火SD-Access的網絡架構如(rú)下圖所示：

在SD-Access的網絡架構裡：

Fabric交換矩陣是各種網絡設備的集合，包括費開交換矩陣邊緣節點、中間節點，以及矩陣邊界節點和相應東也的控制平面 節點。根據您對可擴展性和性能的需求，您可以在一個地理位置設置一個交換矩陣域，水物也可以在一個位置設置多個交換矩陣域。這些Fabric交換矩美城陣，可以通(tōng)過思科(kē) DNA  Center進行方便的創建和配置。ISE 是利用思科(kē) 務村DNA 中心以編程方式定義策略和分段 (SGT) 裡作的平台。

控制平面節點是一個數據庫，用于跟蹤交換矩陣域中的所有終端，包括有線和無空黑線終端，并将它們(men)映射到相應的交換矩陣邊緣到窗節點。控制平面節點實現了用戶或設備與身份（IP 地址）的分離。

Fabric Edge Node邊緣節點負責對不(bù)同虛拟網絡的有線銀房和無線終端，使用控制平面節點對有線和無線終端進行身份驗證（靜态、802.1X森鄉、Active Directory）和注冊，轉發數據流量。而中間節點是第舞黃 3 層（在邊緣節點和邊界節點之間建立連接）的一部分，隻負責将流量進行三討頻層轉發，不(bù)識别具體的虛拟網絡。如(rú)果要和外界開得通(tōng)信，需要使用邊界節點，邊界節點是交讀校換矩陣域與交換矩陣外部網絡之間的網關。它們(me女鄉n)負責将傳統的第 3 層網絡和各個交換矩陣Fabric進行流量交互。

下面說(shuō)明SD-Access如(rú)何在大(dà)型園區網絡裡消除慢理Wi-Fi6的無線控制器(qì)轉發瓶頸。

和有一些廠家(jiā)為(wèi)了減輕無線控制器(qì)白術的轉發壓力簡單地使用本地轉發不(bù)同，思科(kē)的分布式轉發日用沒有使用Flexconnect的本地轉發技術用在了在大(dà)型園區網絡裡。簡單的本地轉發為(w商家èi)了減少廣播風暴的問題，需要将不(bù)同的樓層的AP的無線用戶劃分到不(bù)同的網段。因此如(rú)果無線用戶如(rú個術)果到不(bù)同的樓層，比如(rú)去一個會(huì)議室，它需要重新獲取一讀站遍IP地址，有很多時(shí)候如(rú)果IP地址更新不(bù)及時(shí)的情況，無線網絡就中斷了，體驗很不現請(bù)好(hǎo)。

要解決這種大(dà)型園區網絡的本地轉發，思科(kē)通(tōng)過軟件定義上笑網絡的SDN技術實現控制和轉發平面分離，通(tōng)過AP之間支持VXLAN技術解決無縫漫遊問題。

首先接入層交換機通(tōng)過底層的三層網絡連接到園區網絡，因此不(bù)腦又存在廣播風暴的問題。

其次，無線AP和無線控制器(qì)之間隻有CAPWAP的控制平面，沒有數據平面。當用無線用戶連兵飛接到無線AP時(shí)，無線AP會(huì)通(tōng)過CAPWAP的控制隧道告訴無線控制器(qì)，無線控制器(q線雨ì)會(huì)告訴園區網絡這個無線用戶連接在哪個接入層交換機的哪年報個AP下面。而無線用戶的數據流量不(bù)會(huì)發送給無線控制器(qì)，那在解決了無線控制器(qì)的瓶頸問題。

第三，AP直接支持VXLAN封裝。VXLAN技術是一種隧道技術，VXLAN包括兩層數據包文，内層才是用戶的IP數據包。

當無線用戶将無線數據包發送給AP的時(shí)候，AP将用戶的數據包封裝在VXLAN隧道裡，發送給接入層交換機，接入層交換機根據VXLAN的包頭進行尋址找到目标用戶連接的交換機，中間的網絡隻要看VXLAN的外層數據報文，将數據包發送給目标用戶連接的交換機科空就可以，無線流量不(bù)經過無線控制器(qì)。

而且當無線用戶漫遊時(shí)連接的AP跨交換機時(shí)，無線用戶維持的地址不(bù)變。無線AP會(huì)通(tōng)過CAPWAP的控制隧道告訴無線控制器(qì)來更新這吧妹個無線用戶現在連接在哪個接入層交換機的哪個AP下面。這樣其他(tā)用戶的回程報文就發往這台交換機。

通(tōng)過這種轉發架構，無線控制器(qì)可以集中配置，流量是按照農做最優路徑進行轉發，沒有無線控制器(qì)的轉發瓶頸問妹討題，而且也實現了全園區網絡的無縫漫遊問題，可以很好(hǎ內外o)地支持Wi-Fi6的高帶寬網絡在園區網絡的部署。