Problemen oplossen met Technote of QoS for Wireless LAN Controller

Inleiding

In dit document worden de technieken beschreven voor het verwerken van Quality of Service (QoS) op een Cisco Wireless LAN Controller (WLC) en de infrastructuurapparaten waarmee de controller verbinding maakt. QoS voor draadloze producten van Cisco is een vaak over het hoofd gezien gebied dat kritischer wordt met de toename van gegevenssnelheden.

Achtergrondinformatie 

De QoS-checklist is een snelle handleiding die uitlegt hoe u QoS correct kunt instellen. In de volgende gedeelten van dit document worden instellingen en andere informatie over bekabelde netwerken uitgelegd, zodat draadloze QoS volledig kan worden gerealiseerd.

Als u bekend bent met de QoS-voorwaarden en draadloze technologie, begint u met de checklist; anders leest u eerst de uitleg.

Als u bekend bent met bekabelde QoS, maar niet met draadloze QoS, moet u de uitleg op Wi-Fi Multimedia (WMM) lezen om te begrijpen waarom draadloze QoS veel belangrijker is dan bekabelde QoS.

QoS-controlelijst

1. Vouw WLANsuit en klik op het QoS .
2. Kies voor elk WLAN Allowed in de vervolgkeuzelijst WMM-beleid.
3. Kies voor elk WLAN het juiste QoS-niveau in de vervolgkeuzelijst Quality of Service (QoS):
   
   
   • Kies Platinum voor draadloze VoIP-communicatie met andere soorten verkeer.
   • Kies Gold alleen voor netwerken die video streamen zonder spraakverkeer.
   • Kies Silver voor alle algemene datanetwerken zonder spraak- of videoverkeer.
   • Kies Brons voor alle gastnetwerken.
     
     
4. Klik in het menu Draadloos op QoSen klik Profiles.
   
   
5. Kies 802.1p uit de vervolgkeuzelijst Protocoltype en voer de juiste tag in het 802.1p Tag in:
   
   
   • Platina = 5
   • Goud = 4
   • Zilver = 3
   • Brons = 1
     
     

Opmerking: In versies vóór versie 7.5 werd aanbevolen om de .1p-tag in te stellen op 6 voor spraak (hoewel dit in werkelijkheid zou markeren met CoS 5). Versies na versie 7.5 standaard naar 5 voor platina .1p. Dit is alleen een cosmetische verandering, het gedrag blijft hetzelfde.

Aanvullende richtlijnen zijn onder meer:

• Als u vertrouwt op Class of Service (CoS), moeten alle interfaces worden getagd. Geen van deze opties kan worden ingesteld op VLAN 0, omdat dit aangeeft dat ze zich in het oorspronkelijke VLAN bevinden.
• Als u afhankelijk bent van CoS, moeten switchpoorten die zijn aangesloten op de WLC trunk-poorten zijn ingesteld met de mls qos trust cos -opdracht.
• Schakelpoorten die zijn verbonden met toegangspunten in de lokale modus (AP's) en Hybrid Remote Edge Access Point (H-REAP)/FlexConnect AP's zonder lokaal switching Wireless LAN's (WLAN's) moeten toegangspoorten zijn die zijn ingesteld met de opdracht mls qos trust dscp .
• Als u afhankelijk bent van CoS, moeten switchpoorten die zijn aangesloten op H-REAP/FlexConnect AP's met ten minste één lokaal geschakeld WLAN, trunkpoorten zijn die zijn ingesteld met de opdracht mls qos trust cos .

WMM

Schakel WMM op een WLAN in om de eenvoudigste implementatie van QoS te maken; deze optie staat op het tabblad QoS in het configuratiemenu van het WLAN. Andere WMM-beleidsinstellingen zijn:

• Disabled - WMM is niet in gebruik op het WLAN.
• Required - Klanten moeten WMM ondersteunen, anders hebben ze geen toegang tot het WLAN.
• Allowed - Klanten die WMM ondersteunen, kunnen het gebruiken, terwijl degenen die WMM niet ondersteunen, nog steeds verbinding kunnen maken met het netwerk.

WMM is een Wi-Fi Alliance-certificering, die een subset is van de volledige 802.11e IEEE-standaard.

Met WMM kunnen draadloze stations (clients en toegangspunten) elk pakket dat ze verzenden, prioriteren en classificeren in een van de vier toegangsklassen:

• Spraak (AC_VO)
• Video (AC_VI)
• Beste inspanning (AC_BE)
• Achtergrond (AC_BK)

Voor een eenvoudige berekening, kijk naar 802.11b alleen als de getallen scheef wanneer u te maken met 802.11a / g / n. Zonder WMM krijgen alle pakketten dezelfde voorkeur in het draadloze contentie-algoritme, Distributed Coordination Function (DCF). Voordat een pakket wordt verzonden, berekent het station een willekeurige backoff-timer, die het station moet hebben voordat het het pakket probeert te verzenden. Zonder WWM en met standaard DCF heeft elke transmissie dezelfde prioriteit omdat ze allemaal dezelfde backoff-variabele krijgen. De variabele is een willekeurige back-off tussen 0 en 31, waarbij het bovenste uiteinde verdubbelt, tot maximaal 1023, als er een botsing optreedt en het pakket opnieuw moet worden geprobeerd.

Opmerking: de volgende afbeelding is alleen bedoeld voor referentiedoeleinden en geeft de WLC-waarden niet weer.

Bij WMM worden pakketten in de verschillende wachtrijen van de toegangsklasse geprioriteerd op basis van verschillende willekeurige back-offvariabelen.

De huidige back-offnummers zijn als volgt:

• AC_VO - varieert van 3 tot 7
• AC_VI - varieert van 7 tot 15
• AC_BE en AC_BK - tussen 15 en 1023

Zo is het veel waarschijnlijker dat een station met verkeer met een hogere prioriteit het bericht eerst verstuurd krijgt en vaker opnieuw mag proberen in het geval van botsingen.

WMM verkort ook de Interframe Spacing-vereisten voor pakketten met hoge prioriteit, zodat spraak en video in bursts kunnen worden verzonden zonder dat u tussendoor zoveel mogelijk hoeft te wachten op gegevens met lagere prioriteit. Bovendien is WMM nodig om 802.11n- en 802.11ac-gegevenssnelheden te verkrijgen. Dit betekent dat bij WMM uitgeschakeld of voor niet-WMM-clients, de maximale bruikbare gegevenssnelheid 54 Mbps is.

Deze wijziging van de DCF wordt Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) genoemd en is in wezen wat de WMM-certificering uit de 802.11e haalde, die een tweede medium-toegangsmechanisme voorstelde.

CoS- en DSCP-Switch

Differentiated Services Code Point (DSCP) is een tag in laag 3 van de IP-header, zodat deze altijd overleeft tijdens de reis van het pakket. DSCP bevat een hexadecimale waarde, maar wordt meestal vertaald in een vriendelijke naam.

Een spraakpakket wordt bijvoorbeeld meestal getagd Expedited Forwarding (EF), met een decimale waarde van 46. Deze tabel geeft de correspondentie:

Oproepsignalering wordt vaak getagd als CS3, terwijl spraak EF is. Je moet meestal de vriendelijke namen onthouden in plaats van de werkelijke waarden.

IP-telefoons of zelfs softwaretoepassingen verzenden spraakverkeer dat is getagd als EF.

CoS is een Layer 2-tag, ook wel 802.1p genoemd, die in de 802.1q VLAN-tagheader zit; daarom is deze alleen aanwezig wanneer een VLAN-tag aanwezig is, zoals op trunk-poorten. Om deze reden is het een niet-overlevende tag die verdwijnt wanneer het pakket wordt gerouteerd naar een ander subnet of wanneer het pakket door een toegangspoort gaat.

Het is volkomen acceptabel dat beide waarden naast elkaar bestaan en dat ze altijd naast elkaar bestaan op de havens van de stam.

Wanneer u de opdracht mls qos trust dscp op een poort invoert, gebruikt de switch de DSCP-waarde op inkomende pakketten om de pakketten in de juiste wachtrij te plaatsen (interne spraak, video of best effort queue). Wanneer het pakketje op een andere poort wordt weergegeven, stelt de switch de CoS-tag in op de DSCP zodat er geen conflict is tussen de twee waarden; als de CoS-tag aanwezig is, is het een trunk-poort.

Wanneer u de mls qos trust cos -opdracht op een poort invoert, gebruikt de switch de CoS-markering op binnenkomende pakketten om het pakket in de juiste wachtrij te plaatsen. Wanneer het pakketje opnieuw wordt verzonden, zorgt de switch ervoor dat de DSCP-waarde overeenkomt met de CoS.

Met dit systeem kun je geen mismatch hebben, omdat de ene waarde altijd wordt herschreven om de andere (de vertrouwde) te evenaren. U kunt DSCP dus vertrouwen op toegangspoorten en CoS op trunk-poorten. De CoS-waarde wordt door de switch herschreven bij het verlaten van een trunk-poort, zelfs als de waarde niet aanwezig was bij het binnendringen vanuit een toegangspoort.

Zodra u de mls qos opdracht globaal op een switch invoert, moet de switch de mls qos trust cos of mls qos trust dscp opdracht op switchports uitvoeren. Als u dat niet doet, worden zowel de CoS- als de DSCP-waarden overschreven naar 0. Zonder de globale configuratie van de mls qos -opdracht blijft elke tag zoals deze is, maar de switch gebruikt helemaal geen prioriteitswachtrijen.

Verschillende UP-markeringen voor dezelfde verkeersklasse

Voice is getagd als CoS 5 over een bekabeld netwerk, maar als 6 op WMM / 802.11e. Dit wordt vaak verward tussen de 802.1p-standaard en de WMM-standaard. Steeds meer leveranciers breken zelfs de 802.11e / WMM-standaard omdat ze voice als UP 5 over de lucht taggen (Microsoft met Lync is een beroemd voorbeeld), dus ze gebruiken in principe de 802.1p-tabel in plaats van 802.11e over de lucht. Dit is iets om rekening mee te houden, omdat Cisco nog steeds de 802.11e-standaard respecteert en voice-tags als 6 over the air plaatst. Dit is een andere reden om DSCP over CoS te vertrouwen.

Dit is de reden waarom, voor extra flexibiliteit, de eerste onderhoudsrelease van de 8.1 WLC-software de ondersteuning van een handmatige QoS-kaart toevoegt. Dit betekent dat in plaats van een statische mapping tabel zoals voorheen (bijvoorbeeld, een UP van 5 is niet getagd als stem in de bekabelde DSCP, maar video in plaats daarvan), de beheerder kan besluiten om nog steeds vertrouwen op de oorspronkelijke DSCP waarde. Als zodanig, voor de meest klassieke use case, kunt u beslissen om de DSCP EF die een Microsoft Lync Windows-clients verzendt te vertrouwen en houdt het getagd als stem in plaats van merkt dat het wordt verzonden met UP 5 en downgrades naar een video DSCP over het netwerk.

QoS-profielen

De eerste rol van een WMM-profiel (platina, goud, zilver, brons) is het instellen van het plafond (het maximale niveau van QoS dat klanten mogen gebruiken). Als u bijvoorbeeld een zilver profiel instelt op een WLAN, kunnen clients achtergrondverkeer of best effort-verkeer verzenden, maar mogen ze geen spraak of video verzenden. Als stem of video wordt verzonden, worden ze behandeld als de beste inspanning.

Op dezelfde manier, als u platina instelt, mogen de clients elke QoS-tag / -klasse gebruiken. Dat betekent niet dat alles als een stem wordt beschouwd. Het betekent dat als de laptop spraakverkeer verzendt, deze als zodanig wordt behandeld en als de laptop de beste inspanning levert (zoals de meeste laptops verzenden), wordt deze ook als de beste inspanning behandeld.

Een andere rol van WMM-profielen is het definiëren van de tag van niet-QoS-verkeer. Als WMM is ingesteld op Toegestaan, mogen clients nog steeds niet-QoS-frames verzenden. Verwar geen twee verschillende situaties:

• Als een laptop WMM ondersteunt (zoals de overgrote meerderheid van de laptops) en QoS-gegevensframe verzendt, gebruikt deze een tag van 0 als het geen verkeer tagt.
• Als een laptop geen WMM ondersteunt en eenvoudige gegevensframes verzendt zonder QoS-veld, vertaalt de WLC die gegevensframes naar het QoS-profiel. Dataframes worden bijvoorbeeld vertaald als spraaktags als u platina configureert.

Met QoS-profielen kunt u de WMM-waarden die in de draadloze ruimte worden gebruikt, vertalen naar QoS-markeringen op een bekabeld netwerk. De configuratie op de WLC maakt gebruik van de 802.11e-aanbevolen mappings die zijn hoe WMM wordt gedefinieerd, zodat Voice = Platinum = 6, Video = Gold = 5, Best Effort = Silver = 3, Background = Bronze = 1.

Aan de bedrade kant kunnen Cisco-routers en -switches werken op DSCP op laag 3- of CoS-markeringen op laag 2. De CoS-markeringen zijn aanwezig in de 802.1p/q-tag die aan pakketten wordt toegevoegd om het VLAN te markeren waartoe het pakket behoort. Deze 802.1q-tag is 16 bits lang; 12 bits worden gebruikt voor de VLAN ID (0 tot en met 4095), één bit wordt niet gebruikt en drie bits worden gebruikt voor CoS-markeringen (0-7). Omdat CoS-waarden 6 en 7 een speciale betekenis hebben op het bekabelde netwerk, stuurt Cisco niet de WMM-waarden uit die zijn gedefinieerd als 6, 5, 3 en 1 voor platina, goud, zilver en brons. In plaats daarvan vertaalt Cisco ze in de CoS-waarden van 5, 4, 0 en 1, zoals weergegeven in deze tabel:

Draadloos verkeer dat is gekoppeld aan een QoS-profiel met een hogere prioriteit, krijgt een tag met een hogere prioriteit aan de bedrade kant. De CoS-waarde die is toegewezen op basis van de WMM-markering 802.11e-802.1q, wordt door zowel het toegangspunt als de WLC behouden, zodat de pakketten Control and Provisioning of Wireless Access Points (CAPWAP) hetzelfde niveau van bekabelde QoS krijgen als het pakket, zodra de CAPWAP-header door de WLC is uitgekleed en naar het bekabelde netwerk is verzonden.

Op dezelfde manier heeft verkeer van het bekabelde netwerk dat op weg is naar een draadloze client een CoS-waarde die eraan is gekoppeld en die Cisco kopieert naar de CAPWAP-pakketten die naar het toegangspunt gaan. Het toegangspunt gebruikt vervolgens de CoS-waarde om de juiste WMM-wachtrij te bepalen.

Getagde WLC-interfaces

Het is gebruikelijk om de WLC-beheerinterface op een niet-gelabeld/native VLAN te laten staan. Vanwege de eerder besproken CoS-tagging is dit geen verstandige keuze als u 802.1p-markering op de WLC inschakelt. Zonder die 802.1q-tag kun je de CoS-markeringen nergens plaatsen, en QoS mislukt op de beheerinterface. 

Zelfs als u geen WLAN's op de beheerinterface plaatst, kunt u nog steeds QoS-problemen ondervinden met:

• CAPWAP-controlepakketten die door de WLC naar de toegangspunten worden verzonden
• Binnenste WLC-communicatie
• Backend-verificatie die afkomstig is van de beheerinterface

Zorg er daarom voor dat al uw WLC-interfaces zijn gelabeld op VLAN's.

DSCP-aanbeveling

Vanwege het feit dat steeds meer leveranciers 802.1p-achtige markeringen in de lucht gebruiken in plaats van de oorspronkelijke 802.11e-tabel (dat wil zeggen dat de stem wordt verzonden als 5 UP in plaats van 6), raadt Cisco nu aan om DSCP end-to-end te vertrouwen om verwarring en mismatches te voorkomen. DSCP biedt ook meer waarden en keuzes, is veerkrachtiger voor native VLAN's en is daarom betrouwbaarder om in het hele netwerk te worden bewaard.

Post Release 7.2 Gedragsverandering

Vóór de WLC Release 7.2 was er geen aftopping van de interne CAPWAP DSCP-waarde. Het eerste waar je op moet aandringen is dat de innerlijke DSCP-waarde niet is veranderd en nog steeds niet is gewijzigd vanaf Release 8.1. Dus als een eindstation (draadloos of bekabeld) een DSCP-pakket verzendt op een Gold (=video) WLAN, wordt Gold-markering tussen het toegangspunt en WLC afgedwongen, maar het oorspronkelijke pakket behoudt zijn oorspronkelijke DSCP-tagging.

Wat nu wordt gewijzigd, is verbonden met draadloze pakketten die worden geleverd met een DSCP-waarde die hoger is dan het WLAN kan verdragen. De WLC, die nu DSCP vertrouwt, herschrijft de DSCP-waarde van de buitenste CAPWAP-inkapseling om het WLAN-maximum te evenaren. Dezelfde herschrijving vindt ook in de andere richting plaats.

Gerelateerde informatie

• Voorbeeld van QoS op draadloze LAN-controllers en configuratie van lichtgewicht toegangspunten
• QOS op 8.0 - Video die het DSCP-afdekkingsgedrag van WLC verklaart
• Technische ondersteuning en documentatie – Cisco Systems