一、什麼是無線漫遊?
一台無線終端設備(STA)透過連接Wi-Fi取得上網體驗,Wi-Fi名稱(SSID)是由無線存取網(Access Point, AP)提供的,因為一台AP設備的覆蓋範圍有限,所以無線網路覆蓋通常是由多台AP組成的,無線終端在無線網路區域中移動時,就會連接到不同的AP. 無線漫遊是指無線終端在移動到兩個AP覆蓋範圍的臨界區域時,無線終端與新的AP進行關聯與原有AP斷開關聯,且在此過程中保持不間斷的網路連線。
二、什麼是傳統漫遊?
傳統的漫遊技術定義了無線終端漫遊的基本過程:當無線終端逐漸遠離目前關聯的AP時,終端感知到訊號強度逐漸下降,就會廣播偵測封包感知週邊AP的存在並與之互動。 當無線終端的訊號達到漫遊的閘限值之後,無線終端觸發漫遊,與新的AP進行關聯、與原有AP斷開連接,完成AP的切換。此過程中,無線終端的漫遊行為是由無線終端自己控制的,終端本身來決定漫遊觸發機制和漫遊判斷邏輯。 由於不同廠商的無線終端實現存在差異,訊號門限值和評判標準不同,無線終端漫遊效果也各有差異。傳統的無線漫遊技術推出後,初步解決了無線終端在AP間移動時業務連續性問題,但在實際使用上仍面臨一些難題。
三、傳統漫遊中的難題
- 掉包嚴重
在終端決定的漫遊過程中,無線終端沒有整個無線網路的視角。 重新挑選出一個可用AP, 再進行切換,此過程耗時長,導致丟包嚴重。
- 漫遊觸發不及時
有些無線終端對漫遊很遲鈍,這種遲鈍表現在無線終端會優先維持已經關聯的AP. 只要目前關聯的AP訊號沒有衰減到不能用的地步,即使周圍有訊號更好的AP可以接入,無線終端仍然會保持掛在原來接入的AP,不會進行主動切換。 這種現像也被稱為黏性,發生這種行為的終端也被稱為黏性終端。
- 選擇的漫遊目標AP不是最適合的AP
無線終端在決策漫遊到哪個AP的時候,通常會連接到提供最強訊號的AP, 這種情況可能會導致某一個AP連接多個終端,而其他AP利用率低的情況,從而導致整個網路的效能 降低。 訊號強度並不是決定無線連結品質的唯一因素,還需要考慮AP的負載情況,周圍訊號幹擾等情況。在進行漫遊目標AP的決策時,若選擇了訊號強度最好的AP進行切換,但該AP已經關聯了許多其他的無線終端,那麼切換後的無線網路品質仍舊體驗不佳。 」
- 關聯新AP的過程較長
無線終端在使用WPA/WPA2加密或802.1x認證的網路中漫遊時,在接入新的AP前,網路需要對無線終端的合法性進行校驗,導致終端漫遊切換時間過長,漫遊過程中用戶體驗變差。
四、Fast Roaming
802.11k/v/r能夠有效地解決傳統漫遊過程中的上述問題。 支援k/v/r協議的漫遊與傳統漫遊的差別就是k/v/r漫遊是由AC, AP和無線終端一起決定的。
4-1 802.11k協議介紹
802.11k協議:無線區域網路頻譜資源測量協議(Radio Resource Measurement of Wireless LANs, RRM)。802.11k協議提供了AP與終端機互相申請測量對方無線狀態的介面。802.11k協議可以事先告知無線終端可以選哪些AP, 在設備要進行漫遊時能夠快速選擇漫遊AP. 當無線終端偵測到目前連接的AP提供的無線網路不佳,向AP發起請求,請求AP提供一份可以漫遊的AP的列表和AP的相關信息,讓無線終端了解附近的AP的情況。 當AP偵測到關聯的無線終端逐漸遠離時,會要求無線終端收集周圍的AP資訊並回饋,AP再結合自己的鄰居AP的信息,再回饋給無線終端推薦漫遊的AP. 所以,有了 802.11k, AP 可以回覆 Wi-Fi 客戶端的鄰近報告(Neighbor Report)請求,讓它們明白周遭更好的 RF 環境。
4-2 802.11v協議介紹
802.11v協議:無線網路管理協議(Wireless Network Management, WNM),802.11v允許無線設備與AP交換有關網路拓撲的信息,包括有關訊號環境的信息,促進無線網路的整體改進。AP不僅會回應無線設備的鄰居AP報告請求,還會評估無線終端的連接質量,並引導無線終端漫遊到提供更好的上網體驗的最佳AP, 從而進一步平衡AP之間的負載。簡而言之,802.11v的作用是讓終端可以請求漫遊目標,而AP給無線終端一個建議漫遊的目標AP. 當設備通過上面的802.11k和802.11v的協調後,就可以確定無線終端要漫遊的目標AP. 在802.11k/v的合作下,解決了無線終端在漫遊過程中何時漫遊漫遊到那個AP的問題。
4-3 802.11r協議介紹
802.11r可使用一種名為快速BSS切換(Fast BSS Transition, FT)的功能更快進行認證,從而提高裝置登入新AP的效率。 終端在加密無線網路環境中漫遊時,每次都需要重新關聯驗證無線密碼,而透過802.11r協議簡化了WPA2認證的步驟,漫遊的速度就會變得更快。所以,802.11r讓STA在AP間切換時,不用重新認證,加速關聯過程。降低漫遊過程中的延遲,解決了怎樣快速漫遊的問題。
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