Bezproblemowa sieć Wi-Fi. Bezproblemowy roaming WiFi - co to jest i po co?! Bezproblemowe wifi

802.11R. Szybkoprzełączanie między punktami (przekazanie)

Wielu dostawców Wi-Fi obiecuje bezproblemowe przełączanie hotspotów za pomocą ich pomysłowego, zastrzeżonego protokołu.

Pomimo pięknych obietnic w praktyce opóźnienia podczas przełączania (handover) mogą być znacznie większe niż deklarowane 50-100 ms (przełączanie może zająć nawet 10 sekund przy użyciu protokołu WPA2-Enterprise). Faktem jest, że decyzję o przejściu na inny punkt dostępowy zawsze podejmuje sprzęt klienta. Te. Twój smartfon, laptop lub tablet decyduje, kiedy go przełączyć i jak to zrobić.

Często zastrzeżone protokoły znanych producentów Wi-Fi opierają się na wymuszonej de-uwierzytelnianiu urządzenia w przypadku pogorszenia jakości sygnału. Czasami w ustawieniach Wi-Fi punktu można ustawić „agresywność roamingu” - minimalną wartość sygnału, przy której urządzenie zostanie „wyrzucone” z sieci. Często sprzęt klienta nie reaguje poprawnie na takie kopnięcie w tyłek. Sesja TCP zostaje zakończona, przesyłanie plików zostaje zatrzymane. Połączenie z serwerem pocztowym, maszyna wirtualna zostaje rozłączona. Połączenie z serwerem SIP wymaga ponownego uwierzytelnienia.

Dość często urządzenie klienckie zamiast łączyć się z sąsiednim punktem z lepszym sygnałem ( do tej decyzji popycha goWi-Fikontroler) na próżno próbuje ponownie połączyć się z poprzednim punktem. Jeszcze gorzej jest, gdy urządzenie próbuje przyłączyć się do innej sieci z listy zapisanych (na przykład sieci dla gości).

Ale nawet jeśli proces przełączania przebiega zgodnie z planem, wymiana kluczy (EAP) i autoryzacja na serwerze Radius (WPA-2 Enterprise) zajmują dużo czasu.

Aby rozwiązać te problemy, stowarzyszenie Wi-Fi opracowało protokół 802.11R. Obecnie obsługuje go większość urządzeń mobilnych (Apple od iPhone 4S, Samsung Galaxy S4, Sony Xperia Z5 Compact, BlackBerry Passport Silver Edition, ...)

Istotą standardu 802.11R jest to, że urządzenie mobilne rozpoznaje punkty własne i innych na podstawie sygnału członkostwa w domenie mobilnej (MDIE). Ten sygnał jest dodawany do beaconu SSID.

Jeśli Twój iPhone widzi punkt ze swojej domeny mobilnej z lepszym poziomem sygnału do szumu, dokonuje wstępnej autoryzacji w innym punkcie domeny mobilnej przed rozpoczęciem procedury przełączania na istniejącym „wątku”.

Po drugie, autoryzacja przebiega według uproszczonego scenariusza - zamiast długiej autoryzacji na serwerze Radius, urządzenie klienckie wymienia klucz PMK-R1 z kontrolerem Wi-Fi. (Oryginalny klucz PMK-R0 jest przesyłany tylko podczas uwierzytelniania podstawowego i jest przechowywany w pamięci kontrolera Wi-Fi).

W momencie, gdy inny punkt „z mocą wsteczną” autoryzuje urządzenie, następuje faktyczne przekazanie. Rekonfiguracja częstotliwości i kanału w smartfonie zajmuje nie więcej niż 50 milisekund. W większości przypadków pozostaje to zupełnie niezauważone dla użytkownika.

Wybierając rozwiązanie dla biurowej sieci Wi-Fi, zwróć uwagę, czy wybrany sprzęt obsługuje otwarty protokół roamingowy 802.11R, co jest zrozumiałe dla urządzeń klienckich. Przykładowo sprzęt Edimax Pro w pełni obsługuje ten protokół, więc w większości przypadków problemy z roamingiem nie pojawiają się. Jeśli jednak Twoje urządzenie jest stare i nie rozumie protokołu 802.11R, możliwe jest dostrojenie agresywności roamingu na podstawie spadków sygnału poniżej progu - tak jak robią to inni producenci Wi-Fi, prezentując go jako „innowacyjne rozwiązanie”.

802.11 K.Równoważenie obciążenia w sieci bezprzewodowej

Oprócz problemów z roamingiem, użytkownicy korporacyjni często borykają się z przeciążeniem jednego punktu dostępowego. W klasycznej implementacji Wi-Fi wszystkie urządzenia mają tendencję do łączenia się z punktem dostępowym z najlepszym sygnałem. Zdarza się, że w wyniku błędnej lokalizacji punktu (błąd planowania radiowego) wszyscy „mieszkańcy biura” są rejestrowani w jednym punkcie, a pozostali „odpoczywają”.

Ze względu na nierównomierne obciążenie prędkość sieci lokalnej znacznie spada, ponieważ transmisja radiowa jest jednym wielkim „hubem”, w którym urządzenia „mówią po kolei”.

W celu wygładzenia nierówności i optymalnego rozmieszczenia użytkowników pomiędzy punktami pracującymi na różnych kanałach radiowych opracowano protokół 802.11K.

802.11K działa w połączeniu z 802.11R (z reguły urządzenia obsługujące standard „R” obsługują również standard „K”).

Jeżeli urządzenie mobilne „widzi” sygnał beacon z innych punktów w tej samej domenie mobilnej, wysyła rozgłoszone żądanie „Radio Measurement Request Frame”, w którym żąda informacji o aktualnym stanie innych punktów dostępowych w zasięgu widoczności :

liczba zarejestrowanych użytkowników

średnia prędkość kanału (liczba przesyłanych pakietów)

ile bajtów zostało przesłanych w określonym przedziale czasu

W rozszerzonej specyfikacji standardu smartfon klienta może odpytywać o stan kanału z innych urządzeń mobilnych podłączonych do potencjalnie interesującego punktu dostępowego obsługującego standard 802.11K. Urządzenia reagują nie tylko na rzeczywiste statystyki, ale również na stan sygnału/szumów.

Tak więc, jeśli smartfon widzi 2 lub więcej punktów w tej samej domenie mobilnej, wybierze punkt nie z najlepszym sygnałem, ale punkt, który zapewni szybsze połączenie z siecią lokalną (mniej zajęty).

Warunki odbioru, liczba użytkowników i obciążenie punktu mogą się zmieniać dynamicznie, ale korzystając z protokołów 802.11K i 802.11R, urządzenia będą się przełączać płynnie, a obciążenie sieci zawsze będzie równomiernie rozłożone.

Wielu dostawców korzystających z protokołów własnościowych implementuje podobieństwo do standardu 802.11K, w którym przeciążony punkt wymusza rozłączenie klientów z gorszymi warunkami odbioru lub ogranicza maksymalną liczbę jednocześnie zarejestrowanych urządzeń i wyłącza rejestrację, jeśli liczba klientów przekracza dopuszczalne limity. Te zastrzeżone protokoły nie są tak skuteczne, ale nadal zapobiegają załamaniu się sieci Wi-Fi.

Jak zaoszczędzić pieniądze na planowaniu radia z802.11K

Zastosowanie sprzętu obsługującego protokoły 802.11R i 802.11K częściowo koryguje błędy popełnione podczas planowania radiowego. Protokoły dynamiczne z obsługą roamingu pomagają uniknąć przeciążenia poszczególnych punktów i równomiernie rozłożyć obciążenie między punktami w całej sieci.

Zespół ds. rozwiązań Wi-Fi zaleca, aby zawsze planować radio, ale czasami w małych sieciach można kropkować chaotycznie. Protokoły dynamiczne poprawią jakość Wi-Fi i równoważenie obciążenia między sąsiednimi łączami.

Użycie protokołów dynamicznych do płynnego roamingu może zmniejszyć obszar zasięgu. W ten sposób możesz zapewnić wysokiej jakości pokrycie z mniejszą liczbą punktów. Oszczędności na sprzęcie - do 25%.

Potrzebuję konsultacji. Bądź ze mną w kontakcie.

W dzisiejszych czasach popularność zyskują różne urządzenia bezprzewodowe, dla których szybki dostęp do sieci możliwy jest tylko przez WiFi. Są to Ipad/Iphone oraz inne gadżety mobilne. Gdy chcesz zorganizować dostęp do WiFi na powierzchni 30 mkw. m., to zainstalowanie zwykłego Dlinka za 1200 rubli rozwiąże wszystkie twoje problemy, ale jeśli masz obszar> 500 mkw. m. a to tylko jedno piętro, to rozwiązanie nie zadziała. Jeśli korzystasz ze zwykłych punktów dostępowych lub routerów, to każdy router będzie miał własną nazwę sieci (unikalny identyfikator SSID) lub routery będą musiały być rozłożone daleko, aby obszary pokrycia się nie nakładały, a to doprowadzi do pojawienia się obszary o bardzo złej jakości odbioru lub ogólnie brak sygnału. Jakieś pół roku temu zetknąłem się z tym samym problemem, rozwiązanie zostało szybko znalezione - UniFi.

Przykład instalacji WiFi UniFi w myjni samochodowej z wieloma budynkami.

UniFi zapewnia zasięg sieci bezprzewodowej w okręgu szkolnym Arcadia California.

UniFi zapewnia bezprzewodowy dostęp do ekskluzywnych hoteli w Peru.

Możliwości hotspotów UniFi WiFi:

Jedna sieć dla wszystkich punktów WiFi.

Atrakcyjny design.

Łatwy w instalacji, PoE.

Pokazuje obszar zasięgu i lokalizację punktów dostępu na ekranie administratora.

Scentralizowane zarządzanie siecią bezprzewodową.

Sieci gościnne bez dostępu do sieci LAN.

Tworzenie tymczasowych haseł dla użytkowników-gości.

Automatyczne aktualizacje oprogramowania w punktach dostępowych.

Wysoka skalowalność: do 100 lub więcej punktów.

Wiele sieci bezprzewodowych ze zróżnicowanymi prawami dostępu.

Separacja ruchu użytkowników sieci przez VLAN.

Szybki roaming w sieci podczas przełączania między punktami dostępowymi.

Śledzenie ruchu użytkowników, identyfikowanie źródeł zwiększonego obciążenia sieci.

Duży obszar pokrycia.

Możliwość generowania jednorazowych haseł tymczasowych (dotyczy miejsc publicznych: hoteli, kawiarni itp.)

Punkty łączące w trybie wzmacniaka.

Przegląd funkcji kontrolera UniFi znajduje się tutaj.

Wdrożenie WiFi z Ubiquity w hotelach w Peru tutaj (tłumaczenie).

Kontroler sprzętowy dla Ubiquiti UniFi. Klucz do chmury UniFi.

Jak to wygląda w praktyce:

Na jednym z komputerów w sieci zainstalowany jest kontroler oprogramowania, na którym dokonywane są wszystkie ustawienia sieci bezprzewodowej.

Wszystkie ustawienia punktów i parametrów sieci są następnie dokonywane za pośrednictwem tego sterownika. Poniżej kilka zrzutów ekranu ustawień i wyglądu.

To jest plan budynku pokazujący lokalizacje punktów.

Konfigurowanie sieci dla gości bez dostępu do zasobów firmowych.

Monitorowanie aktywnych klientów.

Monitorowanie punktu dostępu.

Widok z góry.

Proces instalacji i konfiguracji jest niezwykle prosty:

1. Umieść kropki i podłącz je do sieci lokalnej, UniFi obsługuje PoE, więc do ich podłączenia potrzebne jest tylko gniazdo Ethernet.

2. Zainstaluj oprogramowanie sterownika na dowolnym komputerze w sieci, skonfiguruj parametry sieci WiFi, zainicjuj punkty, po inicjalizacji ustawienia ze sterownika zostaną zastosowane do punktu, a punkt będzie gotowy do pracy. Nawet gdy kontroler jest wyłączony, ustawienia punktów są zapisywane.

Gdy konieczne jest pokrycie dużych obszarów sygnałem WiFi, aby poprawić wydajność, niezawodność i szybkość sieci WiFi, może nam w tym pomóc bezproblemowa technologia roamingu. Bezproblemowe WiFi to technologia umożliwiająca przejście z obszaru zasięgu jednego punktu dostępowego WiFi do obszaru zasięgu innego punktu dostępowego WiFi, bez znaczącej utraty danych. Pomyśl o tym jako o przekazaniu urządzenia klienckiego z jednego punktu dostępowego do drugiego. W ten sposób możesz stworzyć bezproblemowy zasięg Wi-Fi na dużych obszarach: mieszkaniach, restauracjach, hotelach, magazynach, lotniskach, domach wiejskich, stadionach, miastach.

Główne cechy podczas tworzenia bezproblemowego WiFi to:

• Obliczanie przepustowości (mocy) sieci w zależności od przewidywanej liczby użytkowników sieci.
• Planowanie zasięgu Wi-Fi w oparciu o pojemność i odporność.
• Inspekcja powietrza pod kątem obecności zakłóceń, wielokrotnych odbić, przeszkód i innych przyczyn wpływających na propagację sygnału radiowego.
• Planowanie planu częstotliwości dla lepszej odporności na zakłócenia i wydajności sieci.
• Wyznaczenie miejsc instalacji sprzętu aktywnego z uwzględnieniem wszystkich czynników.

Lista możliwych wymagań dotyczących sprzętu podczas organizowania bezproblemowego WiFi:

1. Zewnętrzny hotspot Wi-Fi... Niezbędna przy zakrywaniu terenów zewnętrznych, a także w pomieszczeniach o klimacie innym niż pokojowy (magazyny, mroźnie, sauny, baseny itp.)
2. Dostępność modeli o różnych charakterystykach promieniowania(sektorowe, dookólne), z możliwością tworzenia złożonych schematów zasięgu WiFi.
3. Dostępność sterowania mocą nadajnika, za możliwość tworzenia sieci o dużej przepustowości.
4. Łatwe w montażu i bezpieczne punkty dostępu... Możliwość zasilania PoE, co eliminuje konieczność stosowania dodatkowych linii zasilających do zasilania urządzeń. Kompatybilny z różnymi urządzeniami klienckimi.
5. Scentralizowane zarządzanie wszystkimi punktami dostępowymi... Możliwość zarządzania i rozliczania ruchu urządzeń abonenckich. Łatwość skalowalności sieci.

Wszystkie te cechy spełnia sprzęt firm MikroTik i UBIQUITI, który może zapewnić Ci wysokiej jakości bezproblemowe WiFi w różnych warunkach: od Twojego mieszkania po Twoje miasto.

Te pytania są często zadawane przez klientów, którzy potrzebują złożonej sieci korporacyjnej w dużym obszarze przedsiębiorstwa.

Na bazie Wifi zaproponowano technologię umożliwiającą dostęp do firmowej sieci komputerowej w magazynach, biurach i obiektach przemysłowych.

Jak wiecie, Wifi to standard komunikacji bezprzewodowej na nielicencjonowanych częstotliwościach. Wady tego standardu to ograniczony zasięg poszczególnych punktów dostępowych, problem ten rozwiązuje się poprzez łączenie poszczególnych sieci w jedną multisieć.

Bezproblemowy roaming realizowane jest podłączenie użytkowników do lokalnych, strefowych multisieci wielu dostawców. Takie podejście jest obecnie wdrażane dla sieci heterogenicznych, na przykład w celu połączenia usług WiMAX, Wi-Fi, GSM, CDMA, GPRS, UMTS.

W przypadku Bezproblemowy roaming Wi-Fi istnieje kombinacja różnych punktów dostępowych, a zapewnienie przejścia abonenta między sieciami Wi-Fi jest niezauważalne dla użytkownika.

Ogólnie rzecz biorąc, bezproblemowy roaming Wi-Fi zapewnia nieprzerwane połączenie abonentów podczas przekraczania granic sieci.

Wiele firm zaproponowało już technologię „bezproblemowego” dostępu. Na przykład dla heterogenicznych sieci Wi-Fi „bezproblemowy roaming” został opracowany przez Cisco, a Motorola, Microtik i Aruba są aktywnie zaangażowane w bezproblemowy korporacyjny roaming Wi-Fi. Są to prawdopodobnie najjaśniejsze oferty na dzisiejszym rynku, więc postaramy się porównać je pod kątem dwóch występujących problemów, wdrażając bezproblemową sieć Wi-Fi w magazynie i Wi-Fi w hotelach.

Podstawowe elementy bezproblemowej technologii Wi-Fi

Rozwój „płynnych” technologii i sieci to główny nurt nowoczesnego rozwoju technologicznego.

W nowoczesnych sieciach producenci starają się łączyć moc obliczeniową sieci, zarówno w infrastrukturze homogenicznej (tego samego typu), jak i heterogenicznej (różnego typu). Takie podejście jest podyktowane szeroką gamą standardów sieciowych, w tym zarówno z komutacją pakietów, jak i obwodami.

W przypadku sieci strefowych takie rozwiązania są powszechnie określane jako sieci wielousługowe. W przypadku lokalnych sieci korporacyjnych istnieje wiele aplikacji sieciowych, które muszą być negocjowane i bezwarunkowo dostępne między nimi bez powiadomienia użytkownika.

Technologia jest realizowana przy użyciu specjalnego oprogramowania, które przechowuje adres IP klienta w sieci lokalnej lub strefowej, co jednocześnie zapewnia gwarantowane dostarczenie danych i nieprzerwany ruch podczas przemieszczania się między sieciami.

W ten sposób zakłada się również nieprzerwane działanie aplikacji.

W chwili obecnej opracowywany jest paradygmat „bezproblemowego dostępu WiFi”, który jest realizowany w ramach wirtualnych sieci lokalnych VLAN – Virtual LAN.

Bezproblemowy roaming wifi Motorola, Microtik, Aruba

Jeśli mówimy o proponowanych rozwiązaniach technologicznych, warto zwrócić uwagę na trzy firmy działające w tym segmencie - Motorola, Microtik, Unifi, firmy te aktywnie ze sobą konkurują. Funkcje technologiczne i pomysł są zapożyczone z sieci komórkowych, w których ta bezproblemowa funkcja roamingu jest znana jako „funkcja przekazywania”.

W wyniku wdrożenia bezproblemowego roamingu dostęp do sieci jest zapewniony bez przerwy podczas przemieszczania się między sieciami. Technologia jest wdrażana przy użyciu specjalnego sprzętu sieciowego.

Bezproblemowy roaming wifi Motorola, Microtik, Aruba oferuje podobne podstawowe funkcje: domyślnie działa w trybach Bridge/Router, funkcja przywracania DHCP i opcja przekaźnika DHCP 82.

Jeśli chcesz wdrożyć sieć Wi-Fi w hotelach, warto wybrać Wi-Fi firmy Motorola, które zapewnia:

• dostęp przez HTTP/HTTPS, SSHv2, Telnet, SNMP (v2c, v3)
• Funkcja Captive Portal, która zarządza kontami użytkowników i szyfruje ruch.

Jeśli korzystasz z bezproblemowego roamingu Wi-Fi Microtik, są też całkiem spore możliwości, zwłaszcza w przypadku sprzętu sieciowego dostępnego na rynku, uwierzytelnianie użytkownika jest wtedy realizowane w oparciu o oprogramowanie firm trzecich.

Bezproblemowe roamingowe Wi-Fi Unifi jest pod wieloma względami tanią i niestabilną repliką aktywnie oferującą swój sprzęt do wdrażania złożonych sieci Wi-Fi. Nie polecamy tego sprzętu.

Jednocześnie nadal chcę podkreślić funkcje płynnego Wi-Fi Motoroli, które kieruje ruch w wielu bezprzewodowych sieciach za pomocą „natywnego” oprogramowania i serwera promieniowego, wbudowanego bilingu abonenta z wysokiej jakości uwierzytelnianiem i pakietem szyfrowanie (WEP, WPA, WPA2) jest obsługiwane.

Ta opcja jest szczególnie polecana w przypadku sieci korporacyjnych, gdy konieczne jest zapewnienie dostępu do sieci w całej firmie, w tym w przypadku konieczności zainstalowania Wi-Fi w magazynie, produkcji lub biurze w trybie bezpiecznym ze zmniejszonym ryzykiem przechwycenia ruchu.

W przypadku w pełni funkcjonalnych wielousługowych sieci Wi-Fi Motorola, korzystając ze SMART RF, wdraża możliwość wyboru kanałów i poziomów mocy na porcie w routerach WiFi Motorola, co pozwala na konfigurację i optymalizację ruchu.

Tym samym VLAN (wirtualna sieć lokalna) pozwala rozwiązać maksymalnie zadania korporacyjne i realizować w oparciu o sieć bezprzewodową.

Bezproblemowy roaming wifi mikrotik pozwala na organizowanie niedrogich sieci bezprzewodowych, ale i tak jest znacznie gorszy od Motoroli, pomimo podobnych technologicznie ofert.

Wszystkie firmy oferują kompletny zestaw sprzętu, który pozwala na wdrażanie dużych sieci Wi-Fi, łączenie poszczególnych punktów dostępowych w jedną sieć i zapewnianie wydajnego routingu.

Jednocześnie optymalny zakres funkcji wymaganych w nowoczesnych sieciach korporacyjnych realizowany jest tylko w Wi-Fi Motorola, oczywiście w dużej mierze dotyczy to bezpieczeństwa sieci i blokowania dostępu.

Jednocześnie, na przykład, motorola bezproblemowa roamingu wifi może być polecana jako niedrogie rozwiązanie z pełnym zakresem funkcji do organizowania wifi dla hoteli. Znowu dotyczy to zarówno apartamentów hotelowych, jak i małych hoteli, które nie dbają szczególnie o bezpieczeństwo przechwytywania ruchu klientów w sieci wewnętrznej.

Można powiedzieć o proponowanych technologiach spółek giełdowych, które nadal rozwijają, aktualizacje są wydawane co sześć miesięcy, nowe oprogramowanie sprzętowe sprzętu. Ponadto oferowane są wszystkie rozwiązania, dzięki którym użytkownicy mogą stale aktualizować swoje sieci, w tym z wykorzystaniem starszych urządzeń, które nie przeszkadzają w realizacji nowych funkcji.

Jeśli mimo wszystko rozważymy bezprzewodową sieć lokalną opartą na sprzęcie proponowanych firm, to mimo wszystko Motorola zaproponowała znacznie bardziej zaawansowaną wersję - Motorola wifi jest domyślnie polecana przez naszą firmę.

Rozumiemy technologie roamingowe (Handover, Band Steering, IEEE 802.11k, r, v) i przeprowadzamy kilka wizualnych eksperymentów, które demonstrują ich działanie w praktyce.

Wstęp

Sieci bezprzewodowe z grupy standardów IEEE 802.11 rozwijają się dziś niezwykle szybko, pojawiają się nowe technologie, nowe podejścia i wdrożenia. Jednak wraz ze wzrostem liczby standardów coraz trudniej jest je zrozumieć. Dzisiaj postaramy się opisać kilka najpopularniejszych technologii, które określa się mianem roamingu (procedura ponownego łączenia się z siecią bezprzewodową), a także zobaczyć, jak działa bezproblemowy roaming w praktyce.

Przekazanie lub „migracja klienta”

Po podłączeniu do sieci bezprzewodowej urządzenie klienckie (smartfon z Wi-Fi, tablet, laptop lub komputer PC wyposażony w kartę bezprzewodową) utrzyma połączenie bezprzewodowe, o ile parametry sygnału pozostaną na akceptowalnym poziomie. Jednak gdy urządzenie klienckie się poruszy, sygnał z punktu dostępowego, z którym pierwotnie nawiązano połączenie, może słabnąć, co prędzej czy później doprowadzi do całkowitej niemożności transmisji danych. Po utracie połączenia z punktem dostępowym sprzęt klienta wybierze nowy punkt dostępowy (oczywiście, jeśli jest w zasięgu) i połączy się z nim. Ten proces nazywa się przekazaniem. Formalnie handover to procedura migracji pomiędzy punktami dostępowymi, inicjowana i wykonywana przez samego klienta (przekazanie - „przekaż, oddaj, zrezygnuj”). W takim przypadku identyfikatory SSID starych i nowych punktów nawet nie muszą się zgadzać. Co więcej, klient może znaleźć się w zupełnie innej podsieci IP.

Aby zminimalizować czas poświęcany na ponowne podłączenie abonenta do usług medialnych, konieczne jest wprowadzenie zmian zarówno w przewodowej infrastrukturze szkieletowej (upewnij się, że zewnętrzne i wewnętrzne adresy IP klienta nie ulegają zmianie), jak i w opisanej poniżej procedurze przekazywania.

Przekazanie między punktami dostępowymi:

1. Określ listę potencjalnych kandydatów (punktów dostępu) do przełączenia.
2. Ustaw status CAC (Call Admission Control - kontrola dostępności połączeń, czyli w rzeczywistości stopień przeciążenia urządzenia) nowego punktu dostępowego.
3. Określ moment przełączenia.
4. Przełącz się na nowy punkt dostępu:

W sieciach bezprzewodowych IEEE 802.11 wszystkie decyzje o przekazaniu są podejmowane po stronie klienta.

Źródło: frankandernest.com

Sterowanie pasmem

Technologia sterowania pasmem umożliwia infrastrukturze sieci bezprzewodowej przenoszenie klienta z jednego pasma częstotliwości do drugiego, zwykle wymuszone przełączanie klienta z pasma 2,4 GHz na pasmo 5 GHz. Chociaż sterowanie pasmem nie jest bezpośrednio związane z roamingiem, postanowiliśmy wspomnieć o tym tutaj, ponieważ jest związane z przełączaniem urządzeń klienckich i jest obsługiwane przez wszystkie nasze dwuzakresowe punkty dostępowe.

Kiedy może być konieczne przełączenie klienta na inny zakres częstotliwości? Na przykład taka potrzeba może być związana z przeniesieniem klienta z przeciążonego pasma 2,4 GHz do bardziej wolnego i szybkiego pasma 5 GHz. Ale są też inne powody.

Należy zauważyć, że w tej chwili nie ma standardu, który ściśle reguluje działanie opisywanej technologii, dlatego każdy producent wdraża ją na swój sposób. Jednak ogólna idea pozostaje mniej więcej taka sama: punkty dostępowe nie ogłaszają identyfikatora SSID w paśmie 2,4 GHz klientowi wykonującemu aktywne skanowanie, jeśli aktywność tego klienta na częstotliwości 5 GHz została zauważona od jakiegoś czasu. Oznacza to, że punkty dostępowe w rzeczywistości mogą po prostu milczeć o dostępności wsparcia dla pasma 2,4 GHz, jeśli było możliwe ustalenie dostępności obsługi klienta dla częstotliwości 5 GHz.

Istnieje kilka trybów pracy sterowania pasmem:

1. Wymuś połączenie. W tym trybie klient w zasadzie nie jest informowany o dostępności wsparcia dla pasma 2,4 GHz, oczywiście jeśli klient ma wsparcie dla częstotliwości 5 GHz.
2. Preferowane połączenie. Klient jest zmuszony do łączenia się w paśmie 5 GHz tylko wtedy, gdy wskaźnik RSSI (wskaźnik siły odbieranego sygnału) przekracza określony próg, w przeciwnym razie klient może łączyć się w paśmie 2,4 GHz.
3. Równoważenie obciążenia. Niektórzy klienci obsługujący oba pasma częstotliwości łączą się z siecią 2,4 GHz, a niektórzy z siecią 5 GHz. Ten tryb nie spowoduje przeciążenia pasma 5 GHz, jeśli wszyscy klienci bezprzewodowi obsługują oba pasma częstotliwości.

Oczywiście klienci z obsługą tylko jednego pasma częstotliwości będą mogli się z nim bez problemu połączyć.

Na poniższym schemacie staraliśmy się graficznie przedstawić istotę technologii sterowania pasmem.

Technologie i standardy

Wróćmy teraz do samego procesu przełączania się między punktami dostępowymi. W typowej sytuacji klient będzie jak najdłużej utrzymywał istniejące skojarzenie z punktem dostępowym. Dokładnie tak długo, jak pozwala na to poziom sygnału. Gdy tylko zaistnieje sytuacja, że ​​klient nie może dłużej utrzymywać starego skojarzenia, rozpocznie się opisana wcześniej procedura przełączania. Jednak przekazanie nie następuje natychmiast, zwykle trwa ponad 100 ms, co jest już zauważalną ilością. Istnieje kilka standardów zarządzania zasobami radiowymi grupy roboczej IEEE 802.11 mających na celu skrócenie czasu ponownego połączenia bezprzewodowego: k, r i v. W naszej linii Auranet zaimplementowano obsługę 802.11k w punkcie dostępowym CAP1200, aw linii Omada w punktach dostępowych EAP225 i EAP225-Outdoor zaimplementowano protokoły 802.11k i 802.11v.

802.11k

Ten standard umożliwia sieci bezprzewodowej przekazywanie do urządzeń klienckich listy sąsiednich punktów dostępowych i numerów kanałów, na których działają. Wygenerowana lista sąsiednich punktów umożliwia przyspieszenie wyszukiwania kandydatów do przełączenia. Jeśli sygnał bieżącego punktu dostępowego słabnie (na przykład klient zostanie usunięty), urządzenie będzie szukać sąsiednich punktów dostępowych z tej listy.

802.11r

Wersja r standardu definiuje funkcję FT - Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition) w celu przyspieszenia procedury uwierzytelniania klienta. FT może być używany podczas przełączania klienta bezprzewodowego z jednego punktu dostępowego do drugiego w tej samej sieci. Obsługiwane są obie metody uwierzytelniania: PSK (klucz wstępny) i IEEE 802.1X. Przyspieszenie odbywa się poprzez przechowywanie kluczy szyfrowania we wszystkich punktach dostępowych, co oznacza, że ​​klient nie musi przechodzić pełnej procedury uwierzytelniania podczas roamingu z udziałem zdalnego serwera.

802.11v

Ten standard (Wireless Network Management) umożliwia klientom bezprzewodowym wymianę danych usług w celu poprawy ogólnej wydajności sieci bezprzewodowej. Jedną z najczęściej używanych opcji jest BTM (BSS Transition Management).
Zazwyczaj klient bezprzewodowy mierzy swoje połączenie z punktem dostępu, aby podjąć decyzję o roamingu. Oznacza to, że klient nie ma informacji o tym, co dzieje się z samym punktem dostępowym: liczba podłączonych klientów, rozruch urządzenia, zaplanowane restarty itp. Za pomocą BTM punkt dostępowy może wysłać do klienta prośbę o przełączenie na inny punkt z lepszymi warunkami pracy, nawet z nieco gorszym sygnałem. Tak więc standard 802.11v nie ma na celu bezpośrednio przyspieszenia procesu przełączania klienckiego urządzenia bezprzewodowego, ale w połączeniu z 802.11k i 802.11r zapewnia szybsze działanie programu i poprawia wygodę pracy z sieciami bezprzewodowymi Wi-Fi.

IEEE 802.11k w szczegółach

Standard rozszerza możliwości Zarządzania Zasobami Radiowymi (RRM) i umożliwia klientom bezprzewodowym obsługującym 11k zapytania do sieci w celu uzyskania listy potencjalnych punktów dostępu peer-to-peer. Punkt dostępowy informuje klientów o obsłudze standardu 802.11k za pomocą specjalnej flagi w sygnale nawigacyjnym. Żądanie wysyłane jest w postaci ramki zarządzającej zwanej ramką akcji. Punkt dostępowy odpowiada również ramką działania zawierającą listę sąsiednich punktów i ich numerów kanałów bezprzewodowych. Sama lista nie jest przechowywana w kontrolerze, ale jest generowana automatycznie na żądanie. Warto również zauważyć, że lista ta zależy od lokalizacji klienta i nie zawiera wszystkich możliwych bezprzewodowych punktów dostępowych, a jedynie sąsiednie. Oznacza to, że dwóch klientów bezprzewodowych znajdujących się w różnych lokalizacjach otrzyma różne listy sąsiednich urządzeń.

Przy takiej liście urządzenie klienckie nie musi skanować (aktywnych lub pasywnych) wszystkich kanałów bezprzewodowych w pasmach 2,4 i 5 GHz, co ogranicza wykorzystanie kanałów bezprzewodowych, czyli zwalnia dodatkową przepustowość. W ten sposób 802.11k pozwala skrócić czas spędzany przez klienta na przełączanie, a także usprawnić proces wyboru punktu dostępowego do połączenia. Ponadto wyeliminowanie konieczności wykonywania dodatkowych skanów pomaga wydłużyć żywotność baterii klienta bezprzewodowego. Warto zauważyć, że punkty dostępowe pracujące w dwóch pasmach mogą informować klienta o punktach z sąsiedniego pasma częstotliwości.

Postanowiliśmy zademonstrować wizualnie działanie standardu IEEE 802.11k w naszym sprzęcie bezprzewodowym, do którego wykorzystaliśmy kontroler AC50 oraz punkty dostępowe CAP1200. Jako źródło ruchu wykorzystaliśmy jeden z popularnych komunikatorów internetowych z obsługą połączeń głosowych, działający na smartfonie Apple iPhone 8+, świadomie obsługującym standard 802.11k. Profil ruchu głosowego pokazano poniżej.

Jak widać na diagramie, zastosowany kodek generuje jeden pakiet głosowy co 10 ms. Zauważalne skoki i spadki na wykresie wynikają z niewielkich różnic w opóźnieniach (jitter), które zawsze występują w sieciach bezprzewodowych opartych na Wi-Fi. Skonfigurowaliśmy dublowanie ruchu, z którym połączone są oba punkty dostępowe biorące udział w eksperymencie. Ramki z jednego punktu dostępowego wpadały do ​​jednej karty sieciowej systemu zbierania ruchu, ramki z drugiego - do drugiej. W odebranych zrzutach próbkowany był tylko ruch głosowy. Opóźnienie przełączania można uznać za przedział czasowy od momentu utraty ruchu przez jeden interfejs sieciowy do momentu pojawienia się na drugim interfejsie. Oczywiście dokładność pomiaru nie może przekraczać 10 ms, co wynika ze struktury samego ruchu.

Tak więc bez włączenia obsługi standardu 802.11k przełączanie klienta bezprzewodowego trwało średnio 120 ms, podczas gdy aktywacja 802.11k pozwoliła na zmniejszenie tego opóźnienia do 100 ms. Oczywiście rozumiemy, że chociaż opóźnienie przełączania zostało zmniejszone o 20%, nadal pozostaje wysokie. Dalsze zmniejszenie opóźnień będzie możliwe, gdy standardy 11k, 11r i 11v będą używane razem, co zostało już zaimplementowane w domowych urządzeniach bezprzewodowych.

Jednak 802.11k ma jeszcze jeden w zanadrzu: czas na przełączenie. Ta możliwość nie jest tak oczywista, dlatego chcielibyśmy o niej wspomnieć osobno, demonstrując jej działanie w warunkach rzeczywistych. Zazwyczaj klient bezprzewodowy czeka do końca, utrzymując istniejące powiązanie z punktem dostępowym. I dopiero wtedy, gdy charakterystyka kanału bezprzewodowego stanie się całkowicie zła, rozpoczyna się procedura przełączania na nowy punkt dostępu. Za pomocą 802.11k możesz pomóc klientowi z przełącznikiem, czyli zaproponować zrobienie tego wcześniej, nie czekając na znaczną degradację sygnału (oczywiście mówimy o kliencie mobilnym). Nasz kolejny eksperyment poświęcony jest momentowi przełączenia.

Eksperyment jakościowy

Przenieśmy się ze sterylnego laboratorium do rzeczywistej siedziby klienta. W pomieszczeniu zainstalowano dwa punkty dostępowe 10 dBm (10 mW), bezprzewodowy kontroler oraz niezbędną wspierającą infrastrukturę przewodową. Poniżej przedstawiono rozkład pomieszczeń oraz lokalizację punktów dostępu.

Klient bezprzewodowy poruszał się po pokoju, wykonując wideorozmowę. Najpierw wyłączyliśmy obsługę standardu 802.11k w kontrolerze i ustawiliśmy miejsca, w których nastąpiła zmiana. Jak widać na poniższym obrazku, wydarzyło się to w znacznej odległości od „starego” punktu dostępowego, w pobliżu „nowego”; w tych miejscach sygnał stał się bardzo słaby, a prędkość ledwo wystarczała do przesyłania treści wideo. Podczas przełączania wystąpiły zauważalne opóźnienia w głosie i wideo.

Następnie włączyliśmy obsługę 802.11k i powtórzyliśmy eksperyment. Przełączenie nastąpiło teraz wcześniej, w miejscach, gdzie sygnał ze „starego” punktu dostępowego był jeszcze wystarczająco silny. Nie było opóźnień w głosie ani wideo. Punkt przełączania przesunął się teraz mniej więcej w połowie drogi między punktami dostępu.

W tym eksperymencie nie stawialiśmy sobie za cel wyjaśnienia jakichkolwiek liczbowych cech przełączania, a jedynie jakościowe wykazanie istoty obserwowanych różnic.

Wniosek

Wszystkie opisane standardy i technologie mają na celu poprawę doświadczenia klienta w korzystaniu z sieci bezprzewodowych, zwiększenie komfortu pracy, zmniejszenie wpływu irytujących czynników oraz zwiększenie ogólnej wydajności infrastruktury bezprzewodowej. Mamy nadzieję, że udało nam się jasno wykazać korzyści, jakie uzyskają użytkownicy po wdrożeniu tych opcji w sieciach bezprzewodowych.

Czy w 2018 roku można mieszkać w biurze bez roamingu? Naszym zdaniem jest to całkiem możliwe. Jednak po jednokrotnej próbie przejścia między biurami i piętrami bez utraty połączenia, bez konieczności ponownego nawiązywania połączenia głosowego lub wideo, bez konieczności powtarzania tego, co zostało powiedziane lub ponownego zapytania, odmowa nie będzie już realistyczna.

PS ale w ten sposób można uzyskać płynność nie w biurze, ale w domu, o czym szerzej w innym artykule.