Wireless 9800 WLCでのQoSの理解およびトラブルシューティング（クイックリファレンス）
内容
はじめに
このドキュメントでは、9800ワイヤレスLANコントローラ(WLC)のQoSについて説明します。
前提条件
要件
このドキュメントでは、アップストリームとダウンストリームの両方でトラフィックに優先順位を付け、タグを付ける方法について説明します。 また、ワイヤレスLANコントローラ(WLC)での音声トラフィックのベストプラクティス設定と、一般的な音声関連の問題のトラブルシューティングテクニックについて説明します。
使用するコンポーネント
17.12 Cisco IOS® XEリリースに基づく9800 WLC
このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、クリアな（デフォルト）設定で作業を開始しています。本稼働中のネットワークでは、各コマンドによって起こる可能性がある影響を十分確認してください。
背景説明
IEEE 802.11e規格とWi-Fi Multimedia(WMM)の概要
WMMは、IEEE 802.11e標準に基づくWi-Fi Allianceです。WMMでは、Enhanced Distributed Channel Access(EDCA)方式に基づいて、音声、ビデオ、ベストエフォート、およびバックグラウンドの4つのアクセスカテゴリに従ってトラフィックを優先順位付けすることで、Quality of Service(QoS)機能を提供します。
WMMを有効にすることは、Wi-Fiネットワーク、特に高帯域幅で低遅延のアプリケーションが広く普及している環境で最適なパフォーマンスを実現するために不可欠です。たとえば、802.11nネットワークでは、WMMはこの高速Wi-Fi規格の機能を完全に活用する必要があります。
WMMキューと拡張分散チャネルアクセス(EDCA)
一般に、どのステーションもメディアをリッスンして、フレームを送信する前にメディアがアイドル状態かどうかを確認する必要があります。フレームが送信されると、ステーションはメディアをリッスンして、コリジョンが発生したかどうかを確認します。
ワイヤレスクライアントがコリジョンを検出できない。このために、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が使用されます。固定およびランダムのタイマー(CWmin、CWmax)を使用し、衝突がなく、すべてのクライアントがトラフィックを送信できることを確認できるように、送信されるすべてのフレームに確認応答が必要です。
すでに説明したように、アクセスカテゴリ（キュー）は4つあり、各キューは異なるタイマーを使用します。優先順位の高いフレームは統計的に早く送信され、優先順位の低いフレームには統計的に後で送信されるようにバックオフパラメータが設定されます。
要約すると、4つのキューが存在するだけではQuality of Service(QoS)は保証されません。本当に重要なのは、各キュー内のトラフィックがどのように効果的に管理されているかということです。
QoS 実装
デフォルトでは、Quality of Service(QoS)が設定されていない場合、ネットワークトラフィックはベストエフォート型の配信モデルで同等に扱われます。つまり、すべてのトラフィックは、そのタイプや重要性に関係なく、常に同じ優先順位を持ち、配信される可能性があります。ただし、QoS機能を有効にして適切に設定すると、音声やビデオなどの特定の種類のネットワークトラフィックに優先順位を割り当てることができます。
QoSの設定には、分類とマーキングという2つの主要なコンポーネントが含まれます。
分類：
分類には、アプリケーションのタイプ、送信元/宛先IPアドレス、プロトコル、ポート番号などの特定の基準に基づいて、ネットワークトラフィックを識別して分類することが含まれます。トラフィックは次のクラスまたはキューに分割されます。
- 音声：AC_VO
- ビデオ：AC_VI
- ベストエフォート：AC_BE
- 背景： AC_BK
マーキング：
トラフィックをキューマーキングに分類すると、パケットにQoSマーキングまたはタグを割り当ててプライオリティレベルを示します。
トラフィックをマーキングする方法はいくつかあります。主な2つの標準は、レイヤ2 802.1p CoS（サービスクラス）とレイヤ3 DSCP(Differentiated Services Code Point)です。
レイヤ2「802.1p」CoS（サービスクラス）
802.1p標準では、7つのレベルのCoSがあり、それぞれが0 ～ 7の範囲の値を取ることができる3ビットフィールドで表されます。これらの値はトラフィックのプライオリティを示し、0が最低のプライオリティ、7が最高のプライオリティです。
注：802.1pは802.1q規格のサブセットであり、トランクポートなどでのVLANタグが存在する場合にのみ表示されます。
表1:802.1PとWMMの分類
レイヤ3 DSCP(Differentiated Services Code Point)
DSCPはIPヘッダーのレイヤ3タグで、6ビットを使用して64の異なる値(0 ～ 63)を許可します。
表2:DSCPとWMMの分類
一般的なDSCP値には、音声用に46(EF)、ビデオ用に34(AF41)、ベストエフォート用に0(BE)が指定されています。
デフォルトのDSCP-to-UPマッピング
前に説明したように、イーサネットフレーム内のUPフィールドは3ビットですが、DSCPはIPヘッダー内の6ビットです。
レイヤ3 Differentiated Services Code Point(DSCP)値からレイヤ2ユーザプライオリティ(UP)値を計算するには、どうすればよいですか。
現在、このマッピングに関する特定の標準はありませんが、一般的な方法が使用され、「デフォルトのDSCP-to-UPマッピング」として知られています。
DSCP-to-UPマッピング方式では、DSCPパケットの3ビットのmsbからUP値を取得し、それを正しいアクセスカテゴリにマッピングします。
この方式は、Microsoft Windowsマシンが既知の問題に従ってアクセスする場合に使用します。この問題については詳細に「例#2:DSCPからUPへのマッピングでのMicrosoft Windowsクライアントの既知の問題」を参照してください
表3：デフォルトのDSCPのUPへのマッピング
パケットフローとQoSの信頼
このセクションでは、次のさまざまなシナリオにおけるパケットフローとQoSの信頼について説明します。
- 中央スイッチング：ダウンストリームの信頼。
- 中央スイッチング：アップストリームの信頼。
- FlexConnectのローカルスイッチングの信頼
中央スイッチング：ダウンストリームの信頼
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ダウンストリーム：有線からワイヤレスへのトラフィック。
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ダウンストリームトラフィックはCAPWAPカプセル化されます。
1 - WLC 802.1qトランクポートでイーサネットフレームが受信されます。WLCは、有線ネットワークから送信された内部DSCP値を使用し、それをCAPWAPヘッダーの外部DSCPにマッピングし、WLCで設定されたQoSプロファイルに従って、外部DSCPを最大値にキャッピングします。
2- APがこのイーサネットフレームを受信すると、APは外部DSCP値をUP値にマッピングし、それを正しいACでワイヤレスクライアントに送信します。
中央スイッチング：アップストリームの信頼
- アップストリーム：無線から有線へのトラフィック。
1. ワイヤレスクライアントが802.11e(WMM)フレームを送信し、これがAPで受信されます。
2 - APは元のパケットをCAPWAPヘッダーにカプセル化し、WLCで設定されているQoSプロファイルでそのQoSレベルが許可されている限り、UPを外部DSCP値にマッピングします。パケットは、元のDSCP値で有線ネットワークに送信されます。
Flexconnectのローカルスイッチングの信頼
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Flexconnectローカルスイッチング：ダウンストリームの信頼
ローカルでスイッチされるVLANの場合、FlexConnect APはIPパケットのDSCP値を取得し、任意のQoSポリシー（AVCポリシーなど）を処理し、それをワイヤレスフレームの802.11e UP値にマッピングして、フレームをキューイングします（IPアドレスは変更されません）。その後、クライアントに送信します。
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Flexconnectローカルスイッチング：アップストリームの信頼
クライアントがフレームを送信し、APによって受信されます。APは有線にパケットを送信する前に、元のパケットDSCP値を参照してQoSポリシーを適用します。
アップストリームトラフィックに関する一般的な問題
ワイヤレスクライアントとAPの間のアップストリームシナリオのトラフィックは制御できません。つまり、クライアントから無線で送信されるQoSを制御できません。
動作シナリオでは、トラフィックが正しいアクセスカテゴリに属するように、クライアントは正しいUP値とDSCP値を持つパケットを送信することが想定されます。
クライアントが誤ったUP値を持つトラフィックを送信するとどうなりますか。
例#1：クライアントが「2」のUP値でトラフィックを送信するとき
注：RRMアルゴリズムに必要な情報を収集するために、APはスキャンのためにオフチャネルになります。これは、音声やビデオなどの機密性の高いトラフィックに確実に影響します。
WLAN AdvancedタブでOff Channel Scanning Deferオプションが設定されている。デフォルトでは、UPクラス4、5、および6に対して有効で、時間しきい値は100ミリ秒です。これは、機密トラフィック（音声またはビデオ）が検出された後、APが100ミリ秒間スキャンするためにオフチャネルにならないことを意味します。
ワイヤレスクライアントが音声アプリケーションを使用していると仮定すると、予期されるUP値は「6」ですが、クライアントは誤ったUP値「2」でパケットを送信しました。 その後、APはオフチャネルスキャンを実行し、これはクライアントのパフォーマンスとエクスペリエンスに影響を与えます。
低いUP優先度に対してDefer Scanningを有効にできますか？
答えは「はい」です。UP優先度の低いトラフィックに対してDefer Scanningを有効にすると、アクセスポイントがオフチャネルスキャンを実行するのを効果的に防止でき、RRMと不正検出アルゴリズムの動作に影響を与えます。この課題に対処するには、チャネルのスキャンを容易にしながら、重要なトラフィックに優先順位を付ける別のアプローチが必要です。
例#2:DSCPからUPへのマッピングにおける既知のMicrosoft Windowsクライアントの問題
MS Windowsマシンで見られる一般的な問題は、DSCP値とUP値の間のデフォルトマッピングが使用されている場合に発生します。このマッピングでは、Differentiated Services Code Point(DSCP)値の上位3ビット(msb)からユーザプライオリティ(UP)が決定されます。たとえば、DSCP値がEF(101110)の音声トラフィックの場合は、UP 5(101)にマッピングされます。
デフォルトでは、アップストリームのAPはUP値を信頼します。このため、音声トラフィックは、意図されたDSCP値の音声アクセスカテゴリ(AC_VO)ではなく、DSCP値が34のビデオアクセスカテゴリ(AC_VI)で処理されます。このため、音声フレームの待機時間が長くなり、再試行の可能性が高くなります。
これを修正する方法はありますか。
MS Windowsマシンが正しいDSCP値で音声トラフィックを送信する場合、答えは「はい」になります。
どのように修正できますか。
WLCで「trust DSCP Upstream」オプションを使用するこのオプションにより、APはUPではなく、アップストリームの内部DSCPを信頼するようになります。
トラフィックを上書きするか、またはタグ付けするようにWindowsマシンを設定する詳細な手順については、「WindowsマシンでDSCPタグ付けを有効にする方法」を参照してください。
DSCPまたはCOSのうち、信頼するプロトコルはどれか？
WLCスイッチポートに選択する信頼タイプはどれか？
実際には、任意の信頼オプションを選択できます。ただし、CoSを信頼することを選択した場合のアップストリームシナリオについては、スイッチで設定されたCoS-DSCPマッピングテーブルに基づいて外部DSCP値が書き換えられることに注意する必要があります。
ただし、DSCPを信頼するように選択した場合、スイッチは着信の内部DSCPを信頼するため、外部DSCP値を書き換えません。
ダウンストリームシナリオでは、WLCが接続されているスイッチは、設定されているDSCP-CoSマッピングテーブルに基づいて802.1p値を追加します。CoSを信頼することを選択した場合、外部DSCP値は着信802.1p値に基づいて変更されます。
ただし、DSCPを信頼するように選択した場合、スイッチは外部DSCP値を書き換えません。
上記の例では、ワイヤレスクライアントはSSIDに接続され、ネイティブVLANの管理インターフェイスにマッピングされています。
WLCスイッチポートでCoSを信頼する場合はどうなりますか。
クライアントトラフィックはタグなしのネイティブVLANであるため、トランクポートに到達しますが、802.1qにはタグ付けされません。
これを修正するには、どうすればよいですか。
通常はCoSが推奨されますが、DSCP信頼オプションを使用できます。
ワイヤレスLANコントローラのQoSのベストプラクティス
メタルQoSプロファイル
WLCでは、4つの主要なQoSプロファイル(Platinum、Gold、Silver、Bronze)を設定できます。
● Platinum/Voice:Voice over Wirelessの高品質なサービスを保証します。
●ゴールド/ビデオ：高品質ビデオアプリケーションをサポートします。
●シルバー/ベストエフォート：クライアントの通常の帯域幅をサポートします。これはデフォルト設定です。
●ブロンズ/バックグラウンド：ゲストサービスに対して最小の帯域幅を提供します。
これらのQoSプロファイルの主な目的は、内部DSCPに影響を与えずに、アップストリームとダウンストリームの両方でCAPWAPヘッダーの最大外部DSCP値を制限することです。
注：内部DSCP値はAVCによって変更されます。
ローカルでスイッチされるトラフィックの場合、QoSプロファイルはUP値に基づいてダウンストリームトラフィックに適用されます。この値がデフォルトのWLAN値よりも大きい場合、デフォルトのWLAN値が使用されます。
アップストリームトラフィックの場合、クライアントがデフォルトのWLAN値よりも高いUP値を送信すると、デフォルトのWLAN値が使用されます。
9800 WLCのベストプラクティス設定ガイドの詳細については、『Catalyst 9800ワイヤレスコントローラのワイヤレスQoS
トラブルシューティングの手順：
1. 問題を理解する。
2. 堅実なアクションプランを作成します。
- トラブルシューティングの質問とネットワークトポロジダイアグラムを作成する。
- ログとデバッグを収集します。
- PIヒートマップを要求します。
3. WLC設定を確認します。
4. デバッグの分析
5. VoWLANチェックリストを使用して、ベストプラクティスに従っているかどうかを確認します。
片通話について
主にこの問題は、クライアントとAPの間に非対称電力がある場合に発生します。
APは最大電力で送信できますが、Ciscoの電話などのワイヤレスデバイスはより少ない電力で送信するため、Ciscoの電話はAPからのダウンストリームフレームを受信しますが、APは電話からのアップストリームのフレームを受信しません。
APのTX電力を、ワイヤレスデバイスでサポートされている最大のTX電力よりも高く設定しないことを推奨します。
- アクションプラン：
- クライアント接続をチェックし、安定しており、切断されていないことを確認します。
- RF環境（AP電力、信号強度など）を確認します。
- OTAキャプチャを収集して、音声トラフィックを確認します。単方向トラフィックが見られます。
- ベスト プラクティス:
- DTPCを有効にします。これにより、CCXクライアントはAPの電力に合わせてTX電力を調整できます。
- クライアントデバイスのボリューム設定を確認します。
音声の途切れや不自然な音声について
「途切れる」音声と「ロボットのような」音声は、パケット損失が大きいときや、パケットの遅延が発生しているときに発生します。
Choppy voice（途切れる音声）とは、音声の途切れや遅延を意味します。これらは、不規則に変化するレコードやロボット的なレコードの例です。
- アクションプラン：
- クライアント接続をチェックし、安定しており、切断されていないことを確認します。
- RF環境（チャネル使用率が高い、ノイズおよび干渉デバイスなど）を確認します。
- パスを通じてキャプチャを収集し、パケットドロップを確認します。
- ベスト プラクティス:
- WLCのQoS設定を確認します。
- 有線側でQoSが設定されていることを確認します。
ローミング時の音声のギャップと欠落について
ある場所から別の場所にローミングしているときに、ユーザが音声の途切れや接続断を報告することがあります。
- アクションプラン：
- RF環境を確認し、AP間のカバレッジセルが良好であることを確認します。
- PIヒートマップを取得します。
- パスを通じてキャプチャを収集し、パケットドロップを確認します。
- ベスト プラクティス:
- クライアント接続をチェックし、安定しており、切断されていないことを確認します。
- 宛先APのRSSI値を–67以上にする
参考資料
ワイヤレスQoSの推奨事項
『Application Visibility and Control Deployment Guide for Cisco Catalyst 9800 Series Wireless Controller』
更新履歴
| 改定 | 発行日 | コメント |
|---|---|---|
2.0 |
06-Apr-2025
|
修正済み誤字 |
1.0 |
18-Apr-2024
|
初版 |
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