思科统一无线QoS技术说明

简介

本文档介绍在思科无线局域网控制器(WLC)和控制器连接的基础设施设备上处理服务质量(QoS)的技术。 思科无线产品的QoS是一个经常被忽视的领域，随着数据速率的增加，这一领域变得愈发重要。

QoS核对表是一个快速指南，说明如何正确设置QoS。本文档后面的部分介绍有关有线网络的设置和其他信息，以便可以完全实现无线QoS。

如果您熟悉QoS条款和无线技术，请从核对表开始；否则，请先阅读说明。

如果您熟悉有线QoS，但不熟悉无线QoS，请务必阅读Wi-Fi多媒体(WMM)上的说明，以了解无线QoS为何比有线QoS重要得多。

QoS核对表

1. 展开WLANs，然后单击QoS选项卡。
2. 对于每个WLAN，从WMM策略(WMM Policy)下拉列表中选择允许(Allowed)。
3. 对于每个WLAN，从服务质量(QoS)下拉列表中选择适当的QoS级别：
   
   
   • 选择Platinum，用于与其他类型的流量进行无线VoIP通信。
   • 对于没有语音流量的视频流网络，选择Gold only。
   • 选择Silver，用于所有没有语音或视频流量的通用数据网络。
   • 为所有访客网络选择Bronze。
     
     
     
     
4. 在Wireless（无线）菜单上，单击QoS，然后单击Profiles。
   
   
5. 从Protocol Type下拉列表中选择802.1p，然后在802.1p Tag字段中输入相应的标记：
   
   
   • 白金级= 5
   • 金牌= 4
   • 银牌= 3
   • 铜牌= 1
     
     

注：在7.5之前的版本中，建议将语音的。1p标记设置为6（尽管实际上这实际上是使用CoS 5标记的）。对于platinum .1p，版本7.5之后的版本默认为5。这只是表面变化，行为保持不变。

其他准则包括：

• 如果依靠服务类别(CoS)，则应标记所有接口。None应设置为VLAN 0，因为这表明它们位于本征VLAN中。
• 如果依靠CoS，连接到WLC的交换机端口应是使用mls qos trust cos命令设置的中继端口。
• 连接到本地模式接入点(AP)和混合远程边缘接入点(H-REAP)/无本地交换的FlexConnect AP的交换机端口无线LAN(WLAN)应该是使用mls qos trust dscp命令设置的接入端口。
• 如果依靠CoS，连接到至少具有一个本地交换WLAN的H-REAP/FlexConnect AP的交换机端口应该使用mls qos trust cos命令设置中继端口。

WMM

在WLAN上启用WMM以创建最简单的QoS实施；此选项位于WLAN配置菜单中的QoS选项卡上。 其他WMM策略设置包括：

• Disabled - WMM未在WLAN上使用。
• 必需 — 客户端必须支持WMM，否则不允许其访问WLAN。
• Allowed — 支持WMM的客户端可以使用它，而不支持WMM的客户端仍然可以连接到网络。 

WMM是一项Wi-Fi联盟认证，是完整的802.11e IEEE标准的子集。

WMM允许无线站（客户端和AP）优先处理它们发送的每个数据包，并将其分类到以下四种访问类别之一：

• 语音(AC_VO)
• 视频(AC_VI)
• 尽力而为(AC_BE)
• 背景(AC_BK) 

为便于计算，请仅在处理802.11a/g/n时数字发生偏差时才查看802.11b。 如果没有WMM，所有数据包在无线争用算法、分布式协调功能(DCF)中都有相同的优先权。  在传输数据包之前，工作站会计算一个随机回退计时器，该计时器必须具备才能尝试发送数据包。  如果没有WWM和标准DCF，则每个传输都具有相同的优先级，因为它们被赋予了相同的回退变量。该变量是介于0和31之间的随机回退，如果发生冲突且必须重试数据包，则顶端会翻倍，最大值为1023。 

注：以下图像仅供参考，不反映WLC值。

使用WMM时，不同访问类队列中的数据包根据不同的随机回退变量进行优先排序。

当前回退数字如下：

• AC_VO -范围为3至7
• AC_VI -范围为7至15
• AC_BE和AC_BK — 范围为15至1,023

因此，具有较高优先级流量要发送的站点更可能首先发送其消息，并且在发生冲突时允许重试更频繁。 

WMM还缩短高优先级数据包的帧间间隔要求，以便语音和视频可以突发发送，而不需要等待更低优先级数据之间的时间。此外，需要WMM才能获得802.11n和802.11ac数据速率。这意味着禁用WMM或非WMM客户端时，最大可用数据速率为54 Mbps。

这种对DCF的修改称为增强型分布式信道接入(EDCA)，基本上是WMM认证从802.11e中抽取的内容，802.11e提出了第二个介质接入机制。

CoS和DSCP交换机操作

差分服务代码点(DSCP)是IP报头第3层中的标记，因此它在数据包的整个传输过程中始终存在。DSCP包含一个十六进制/十进制值，但通常转换为友好名称。

例如，语音数据包通常标记为“加速转发”(EF)，其十进制值为46。下表提供了对应的内容：

DSCP名称	二进制	十进制	IP 优先权
CS0	000 000	0	0
CS1	001 000	8	1
AF11	001 010	10	1
AF12	001 100	12	1
AF13	001 110	14	1
CS2	010 000	16	2
AF21	010 010	18	2
AF22	010 100	20	2
AF23	010 110	22	2
CS3	011 000	24	3
AF31	011 010	26	3
AF32	011 100	28	3
AF33	011 110	30	3
CS4	100 000	32	4
AF41	100 010	34	4
AF42	100 100	36	4
AF43	100 110	38	4
CS5	101 000	40	5
EF	101 110	46	5
CS6	110 000	48	6
CS7	111 000	56	7

呼叫信令通常标记为CS3，而语音标记为EF。通常需要记住友好名称，而不是实际值。

IP电话甚至软件应用程序发送标记为EF的语音流量。

CoS是位于802.1q VLAN标记报头中的第2层标记，也称为802.1p；因此，它仅在存在VLAN标记时存在，例如在中继端口上。因此，当数据包路由到另一个子网或数据包通过接入端口时，该标记将消失。

两个值完全可以共存，并且它们始终在中继端口上共存。

当您在端口上输入mls qos trust dscp命令时，交换机将在传入数据包上使用DSCP值，以便将数据包放在正确的队列（内部语音、视频或尽力而为队列）中。当数据包在另一个端口上重新发送时，交换机将CoS标记设置为与DSCP匹配，这样两个值之间就不会发生冲突；如果CoS标记存在，则表示该端口为中继端口。

当您在端口上输入mls qos trust cos命令时，交换机将在传入数据包上使用CoS标记，以便将数据包放在正确的队列中。当重新发送数据包时，交换机将使DSCP值与CoS对应。

使用此系统时，不能出现不匹配的情况，因为总是重写一个值以匹配另一个值（受信任值）。因此，您可以在接入端口上信任DSCP，在中继端口上信任CoS。CoS值由交换机在中继端口上退出时重写，即使从接入端口进入时该值不存在。

在交换机上全局输入mls qos命令后，交换机要求您在交换机端口上运行mls qos trust cos或mls qos trust dscp命令。否则，CoS和DSCP值都会被覆盖为0。如果没有mls qos命令的全局配置，则任何标记保持原样，但交换机根本不使用优先级队列。

同一流量类别的不同UP标记

语音在有线网络上标记为CoS 5，但在WMM/802.11e上标记为6。这经常混淆于802.1p标准和WMM标准。越来越多的供应商实际上在将802.11e/WMM标准更改为无线上传5位语音（Microsoft和Lync就是一个著名的例子），因此他们基本上使用802.1p表，而不是无线上传802.11e。由于思科仍然尊重802.11e标准，并且在空中将语音标记为6，因此必须注意这一点。这是信任DSCP over CoS的另一个原因。

这就是为增加灵活性，8.1 WLC软件的第一个维护版本增加了手动QoS映射支持的原因。这意味着，管理员可以决定继续信任原始DSCP值，而不是像以前那样使用静态映射表（例如，UP 5在有线DSCP中不会标记为语音，而是标记为视频）。因此，对于最典型的使用案例，您可以决定信任Microsoft Lync Windows客户端将发送的DSCP EF并将其保持为语音标记，而不是注意到它通过UP 5发送并通过网络降级为视频DSCP。

QoS配置文件

WMM配置文件的第一个角色（白金、金牌、银牌、铜牌）是设置上限（允许客户端使用的最高QoS级别）。例如，如果您在WLAN上设置银牌配置文件，则客户端可以发送后台流量或尽力传输流量，但不允许发送语音或视频。如果发送语音或视频，则视为尽力而为。

同样，如果设置白金级，则允许客户端使用任何QoS标记/类别。这并不意味着一切都被看成是声音。这意味着，如果笔记本电脑发送语音流量，则视为语音流量；如果笔记本电脑发送尽力而为流量（大多数笔记本电脑发送此流量），则也视为尽力而为流量。

WMM配置文件的另一个角色是定义非QoS流量的标记。如果WMM设置为允许，客户端仍允许发送非QoS帧。不要混淆两种不同的情况：

• 如果笔记本电脑支持WMM（大多数笔记本电脑支持WMM）并发送QoS数据帧，则如果不标记流量，则使用标记0。
• 如果笔记本电脑不支持WMM并发送没有QoS字段的简单数据帧，则WLC会将这些数据帧转换为QoS配置文件。例如，如果配置白金级，数据帧将被转换为语音标记。

QoS配置文件允许您采用无线空间中使用的WMM值，并将其转换为有线网络上的QoS标记。  WLC上的配置使用建议的802.11e映射，即定义WMM的方式，例如语音=白金= 6、视频=金牌= 5、尽力而为=银牌= 3、背景=铜牌= 1。

在有线端，Cisco路由器和交换机可以在第3层的DSCP或第2层的CoS标记上运行。CoS标记存在于添加到数据包的802.1p/q标记中，用于标记数据包所属的VLAN。  此802.1q标记长度为16位；12位用于VLAN ID（0到4095），1位不使用，3位用于CoS标记(0-7)。  由于CoS值6和7在有线网络上具有特殊意义，因此思科不会发送白金、金牌、银牌和铜牌上定义为6、5、3和1的WMM值。相反，思科会将其转换为CoS值5、4、0和1，如下表所示：

访问类	服务质量	WMM值	思科翻译的CoS值
语音	WMM白金级	802.11e 6	802.1p 5
视频	WMM金牌认证	802.11e 5	802.1p 4
尽力	WMM银牌	802.11e 0	802.1p 0
背景	WMM铜级	802.11e 1	802.1p 1

与更高优先级QoS配置文件关联的无线流量在有线端被赋予更高优先级。根据WMM到802.11e到802.1q标记分配的CoS值由AP和WLC维护，以便在WLC剥离CAPWAP报头并将其发送到有线网络后，无线接入点的控制和调配(CAPWAP)数据包被赋予与数据包相同级别的有线QoS。 

同样，从有线网络路由到无线客户端的流量具有与其关联的CoS值，思科会将其复制到发往AP的CAPWAP数据包。然后，AP使用CoS值来确定要使用的正确WMM队列。

标记的WLC接口

将WLC管理接口留在无标记/本征VLAN上很常见。  由于前面讨论过的CoS标记，如果在WLC上启用802.1p标记，这不是明智的选择。如果没有802.1q标记，则无法将CoS标记放在管理接口上，QoS会失败。 

即使未将任何WLAN置于管理接口上，您仍可能会遇到以下方面的QoS问题：

• WLC向其AP发送的CAPWAP控制数据包
• 内部WLC通信
• 源自管理接口的后端身份验证

因此，请确保所有WLC接口都位于标记的VLAN上。

DSCP建议

由于越来越多的供应商在无线上使用类似802.1p的标记，而不是原始的802.11e表（即语音以5UP而不是6发送），思科现在建议信任端到端DSCP，以避免混淆和不匹配。DSCP还提供更多值和选择，对本地VLAN的恢复能力更强，因此在整个网络中保留更可靠。

7.2版本之后的行为更改

在WLC版本7.2之前，内部CAPWAP DSCP值没有封顶。首先需要坚持的一点是，自版本8.1起，内部DSCP值未更改且仍未修改。因此，如果终端（无线或有线）在金牌（=视频）WLAN上发送DSCP数据包，则会在AP和WLC之间实施金牌标记，但原始数据包保留其原始DSCP标记。

现在修改的内容是有线到无线数据包，这些数据包的DSCP值高于WLAN可以容忍的水平。现在信任DSCP的WLC重写外部CAPWAP封装的DSCP值，以便匹配WLAN最大值。同样的重写也发生在另一个方向。

相关信息

• 无线局域网控制器和轻量级AP上的QoS配置示例
• 8.0上的QOS — 解释WLC的DSCP封顶行为的视频
• 技术支持和文档 - Cisco Systems