Aruba 802.11ax黑科技连载二 BSS着色技术

在我们为城市运营中心、体育馆、公寓楼以及写字楼这类实体建筑搭建网络的时候，经常遇到太多AP孤立安装或全部AP被当做整体网络来管理的现象，出现了很多交叉覆盖的情况。只要有AP采用相同信道，这一区域的用户体验都会下降，这是因为为了避免冲突而使用的Wi-Fi算法相当落后。

作为下一代Wi-Fi标准（也被成为Wi-Fi 6）, 802.11ax其中的一个关注点便是提升物理网络的性能，为了实现这一目的，这一全新标准纳入了全新功能，即实现更多同步传输，这一功能也被称作“空间复用”或者“BSS着色”（BSS coloring）。

BBS着色功能可识别两个相距不远但并不相邻的AP和设备，能够在同一时间内实现安全传输而不会相互影响。这类传输，在802.11ax标准出现之前是不为信道接入协议所允许的， 802.11ax协议出现后这一问题就迎刃而解了。

802.11技术中过时的电压检测规则

802.11b标准问世之初，Wi-Fi数据传输使用载波监听多路访问/冲突避免技术（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA）实现接入控制。CSMA/CA设定了一系列规则，统一地作用于所有设备之上，以保证其实现同等接入。当某个设备（客户端或者AP）收听到Wi-Fi帧高于某个预设的“电压检测”阈值的时候，便会等待其发送完毕后再发送自己的帧。

这一算法相当复杂，其核心为电压检测阈值，属于空闲信道评估(Clear-Channel Assessment，CCA) 算法的一部分。开发这样的算法是为了确保两个相邻的设备不会同时发送帧给对方，避免相互影响，或两个帧中的某个帧出现接收错误。

在802.11ax标准以前，相对较低的电压检测阈值可以有效防止帧冲突，但却降低了网络性能。在一个大概60-80平米的办公空间，企业级无线局域网需要16个AP才能覆盖整个楼层，为高密用户提供高速率数据传输。但是，可用40MHz和80MHz信道相对有限，有些AP可能会使用同一信道。如果采用传统的电压检测阈值，同一信道里的任一AP或客户端互相都能听到。在这种情况下，某一特定时间里只能有一个用户或者AP能够传输数据，哪怕他们不在同一区域。

这种安排可谓安全，因为避免过度冲突和重试至关重要。但是从某种程度上来说，性能也因此受到了限制，即使增加AP也不能扩展网络容量；这种局面给人添堵，因为没有机会可以做到更好。

借助BSS着色技术实现更好空间复用

传统Wi-Fi 使用单个CCA电压检测值，根据数据包电压等级来确定信道是否“空闲”。而对于802.11ax标准来说，它基于两个值来判断，一个是AP和它相邻的客户端设备（当前信号强度为-82 dBm），另外一个是更多远程蜂窝（可能为-62 dBm），远程蜂窝不会受到本地传输的影响。

何为临近AP？其定义为在和客户端进行数据传输时被不同“颜色”标记的AP。该标签将附加于802.11ax preamble码上：6bits将分配给63个可能数值上面。当某个网络被正确标记后，处于办公建筑里不同区域的蜂窝可以同步传输数据，并且不会发生较高的重新传输和出错率，而以前根据CCA，这些蜂窝只能依次传输数据，不能实现同步。

BSS染色之前与之后

电压检测阈值的变化与传输功率控制相关联，以确保功率充足能够送达指定接收端以及更多接受端。此外，它还与请求发送帧RTS和允许发送帧CTS相关联，从而确定传输信道。当然这些都太过具体，动态变化的电压检测阈值才是较大的提升。

AP控制软件的机遇

全新功能为企业级AP供应商提供了新的机会，他们可以开发新的WLAN控制算法，提升不同条件下的网络容量。问题关键是如何借助BSS着色功能在WLAN中分配“颜色”，这取决于AP的判断：如果探测到临近或者搭接网络有所变动， AP便可动态修改着色计划。

借助MU-MIMO系统和OFDMA技术，AP现在可通过对网络行为的控制实现上行和下行链路的传输。

总之，我们希望BSS着色功能能够实现显著的性能提升，特别是在高密Wi-Fi场景中，尤其企业级部署自是不在话下。