Що таке роумінг wifi. Безшовні Wi-Fi роумінг потрібен він, і як його організувати? Основні елементи технології безшовного wifi

Безшовний роумінг wifi – ефективне поєднання кількох точок доступу до бездротової мережі Інтернет у суцільну систему під керуванням їх мовлення одним центральним пристроєм-контролером. Правильно встановлене та налаштоване обладнання дозволяє користуватись глобальною мережею на будь-яких площах на постійній основі без часткового або повного обриву сигналу. Залежно від поставлених цілей компанія «УмкаПро» завжди готова спроектувати, купити необхідні технічні засоби, змонтувати та налаштувати безшовний Wi-Fi на будь-якому об'єкті в Москві.

Принцип роботи безшовного WIFI

Для покриття великої площі доступом до бездротової мережі Інтернет можна встановити багато автономних точок. Однак у такому варіанті доведеться постійно перемикатися, переміщаючись територією. Це зовсім не практично і незручно. Саме для створення єдиної мережі, в якій при перемиканні між точками доступу сигнал не втрачається, і розроблено безшовний wifi роумінг.

Суть його полягає в одночасному функціонуванні кількох точок доступу. При цьому керування їх мовленням здійснюється одним контролером, яке:

відстежує навантаження на кожну точку доступу;
проводить регулювання сигналу, а також пропускну здатність, залежно від кількості користувачів;
гарантує швидкісний роумінг, з якого можна вільно пересуватися територією без перебою передачі. Контролер постійно спрямовує саме на конкретний пристрій сигнал від точок доступу, які розташовані найближче.

На чому будується безшовний wifi

Роки роботи в даному напрямку дозволяють нам виділити такі типи обладнання, яке є найвдалішим сучасним варіантом для обладнання приватних будинків, офісів, торгових комплексів та інших типів об'єктів:

Безшовний роумінг wifi Mikrotik CAPsMAN – дуже надійний та порівняно недорогий варіант обладнання, який може справитися практично з будь-якими завданнями.
Безшовний роумінг wifi Ubiquiti UniFi - універсальне, безперебійне рішення, що забезпечує постійний рівень зв'язку на будь-яких площах.
Безшовний роумінг wifi Zyxel – найдорожчий варіант обладнання, яке, крім стандартного контролера, представлено і спеціальними точками доступу з функціями контролера.

Незалежно від площі обладнаного об'єкту, фахівці нашої компанії завжди готові якісно спроектувати та встановити Ubiquiti, Zyxel або Mikrotik роумінг wifi. Роки роботи в цьому напрямку дозволяють нам гарантувати бездоганну якість та ефективність роботи змонтованої системи.

У корпоративному середовищі WiFi виконує все більш помітну функцію і грає все більшу за значимістю роль.До WiFi можна підключити смартфон або планшет, але, що важливіше, корпоративний телефон, мобільний термінал збору даних або онлайн-касу для прийому платежів та друку чеків. Добре, якщо необхідна вашому підприємству область дії WiFi мережі невелика, і можна обійтися звичайною недорогою точкою доступу, але як бути, якщо бездротовим зв'язком необхідно покрити тисячі квадратних метрів на кількох поверхах?Варіанти, безперечно, є.

По перше, можна "наплодити" безліч мереж WiFi на безлічі автономних точок доступу. Варіант поганий тим, що таким господарством складно та незручно керувати, при переміщенні територією підприємства деякі мобільні пристрої доведеться перемикати між цими мережами вручну, і, найголовніше, все це доведеться пояснити користувачам, які не завжди добре розуміються на ІТ, і просто неспроможні ввібрати ці премудрості. Плюс у такого рішення лише один: це дешево.

По-друге, можна, можливо мовити одну мережу WiFi за допомогою однотипних автономних точок доступу з підтримкою технології WDS.Головний мінус такого рішення в тому, що переважна, абсолютна та беззаперечна більшість більш-менш доступних за ціною (до 300 USD) точок доступу популярних вендорів потворно працюють у режимі WDS. Мовлення може зникати і відновлюватися, коннективіті між основними та залежними точками доступу порушуватиметься, а мобільні пристрої втрачатимуть зв'язок і, разом з нею, свої функціональні характеристики. Отже, краще залишити цей варіант для справжніх самураїв.

Ідеологічно та технологічно вірним варіантом вважається використання контролера та залежних точок доступу. Саме такий варіант і називається "Безшовний WiFi". Суть його в тому, що точок доступу може бути багато, а управлінням ними та їх мовленням займається один централізований пристрій-контролер. Контролер:

відстежує стан підлеглих точок доступу, навантаження на них;
регулює потужність сигналу та пропускну здатність залежно від кількості клієнтів та характеру їх роботи;
самостійно відновлює необслуговувані через відмову обладнання області за рахунок збільшення зони покриття від ближніх точок доступу;
забезпечує веб-аутентифікацію та динамічні облікові записи для реалізації т.зв. "гостевого доступу" (для деяких контролерів доступні опції на зразок принтерів для генерації та друку тимчасових облікових даних користувачів);
забезпечує швидкий роумінг, за допомогою якого можна вільно переміщатися, наприклад, з WiFi-телефоном між зонами покриття різних точок доступу, не перериваючи розмову і не спостерігаючи при цьому жодних перебоїв зі зв'язком. Контролер при цьому своєчасно "нацьковує" на ваш пристрій сигнал з близько розташованої точки доступу.

Сучасні контролери дозволяють підключати точки доступу WiFi в режимі репітера (т.зв. технологія Mesh) без кабельного підключення до мережі, а також забезпечують інтеграцію з суміжними ІТ-системами (наприклад, Active Directory, сервіси геолокації тощо).

На чому будувати безшовний Wi-Fi

У нашому каталозі рішень вже скрупульозно підібрано та описано варіанти побутових, корпоративних та галузевих WiFi-рішень: . А якщо йти "по верхах", то найуспішніші варіанти безшовного Wi-Fi на ринку представлені такими вендорами:

2. У сегменті middle-end панує інший американський виробник – .Щодо недорогий, Cambium також відрізняється надійністю та високою продуктивністю.

Подібно до Ruckus Unleashed, Cambium також може працювати в режимі управління мережею без контролера. Cambium ця екосистема називається autoPilot, вона підтримує до 32 точок доступу в мережі і до 1000 бездротових клієнтів. Функціонально вона майже не поступається версією з контролером, до того ж не вимагає жодних інвестицій, крім купівлі самих точок доступу - не потрібно купувати ліцензії, сервісні контракти та їх оновлення.

Потрібно швидше, вище, сильніше? Будь ласка! Безкоштовний хмарний контролер cnMaestro підтримує вже до 4000 точок доступу та до 25000 бездротових клієнтів.Софт можна безкоштовно встановити на власний сервер, якщо переконання не дозволяють використовувати хмарні рішення. З функціоналом у Cambium теж все гаразд: тут вам і централізоване управління екосистемою, і послуги геолокації, аналітики, аналізу радіоефіру, інтеграції з суміжними системами ... взагалі все, чого душа хоче.

Недоліком Cambium вважатимуться відносно бідну лінійку точок доступу: . Хоча все необхідне в ній є: є точки доступу з секторними антенами, з підтримкою 802.11ac Wave 2, MU-MIMO 4x4:4, вуличні та для приміщень.Загалом, повний джентльменський набір до ваших послуг!

3. У бюджетному сегменті конкуренція значно вища, але ми виділяємо серед інших зухвалих китайців TP-LINK.Це головний і найцікавіший конкурент Ubiquiti (про який буде нижче), хоча таке порівняння у 2019 році для TP-LINK вже зовсім не приємне.

Для початку давайте розберемося з самим лейблом TP-LINK: взагалі їх два.Є TP-LINK, який робить дешеві домашні роутери та пластмасові світильники, а є TP-LINK, який робить продукти лінійки Enterprise – системи WiFi, комутатори серії Smart, аксесуари до них. Це, власне, 2 різні підприємства, т.к. між цими двома напрямками немає точок перетинуні у галузі наукових розробок, ні у виробничих лініях. І, заради об'єктивності, Enterprise TP-LINK значно вище якістю, ніж його молодший побратим, що спеціалізується на продукції для SOHO.

Тепер до Wi-Fi. TP-LINK має лінійку Auranet CAP- зараз перебуває у певному забутті (але це тимчасово). Стеля рішення – 500 точок доступу, 10000 бездротових клієнтів.Контролери – лише апаратні, на 50 або 500 точок доступу. Точки доступу - у досить старому, "незграбному" дизайні, але з підтримкою чесного безшовного роумінгу відповідно до стандартів 802.11k/v, Beamforming, Band Steering, Airtime Fairness - загалом, набір абсолютно повний. High Density на TP-LINK, звичайно, не забезпечити, але заходи щодо 200-300 користувачів в одному залі ми вже обслуговували, і нарікань у замовників це не викликало.

Друга екосистема у TP-LINK називається Omadaв ній представлені точки доступу серії EAP. Контролер - Omada Controller - випускається в апаратному виконанні (з лімітом 50 точок доступу в 1-й мережі), але є і в програмному, який можна встановити на сервер під керуванням Windows або Linux. Точки доступу EAP виглядають сучасно, і, само собою, вміють все, що потрібно вміти в 2019 році точці доступу, що поважає себе.

4. Наш наступний пацієнт – Ubiquiti серії UniFi.Це коли хочеться красиво та дешево. Причому "красиво" з Ubiquiti буде постійно. вони все підпорядковано дизайну: від упаковки до дизайну інтерфейсів управління. І дизайн справді чи не найкращий у галузі. В цілому ж продукція Ubiquiti характеризується вкрай невисокою ціною за досить високої якості продукту загалом.

Головний мінус Ubiquiti полягає в тому, що справді безшовний роумінг WiFi відповідно до стандартів IEEE він все ж таки не підтримує, пропонуючи натомість його пропрієтарну реалізацію. Яка працює, ну, скажімо, так собі. Тому якщо вам потрібно організувати бездоганну роботу роумінгу клієнтів WiFi з голосовими або відео, то Ubiquiti, як це не сумно, вам вже не підійде. Те саме стосується High Density – це не про Ubiquiti. Взагалі в радіочастині Ubiquiti далекий від ідеалу, але завдяки потужній компонентній базі, дуже широкій лінійці обладнання та правильної маркетингової політики, вони досі є одним з найпопулярніших виробників WiFi-рішень. У Росії в Ubiquiti оголюються ще 2 істотні недоліки: відсутність офіційного сервісу та представництва. Перше означає, що гарантія на території РФ працює трохи краще, ніж ніяк, а друге - що у вас не буде ні техпідтримки, ні сертифікатів на обладнання (що закриває дорогу на державні підприємства і до операторів зв'язку).

Перевага Ubiquiti - в їхній екосистемі UniFi, що включає тепер уже не тільки WiFi-обладнання, але також комутатори, маршрутизатори, відеоспостереження, телефонію, а з недавніх пір навіть деякі компоненти "розумного будинку". Причому управління всім цим господарством доступне через дуже гарні та зручні програми (в т.ч. мобільні), що інтегруються з "хмарою" Ubiquiti, тобто. "порулити" екосистемою UniFi ви зможете з будь-якої точки планети, і це без жодних танців з прокиданням портів, статичними IP-адресами та іншою чехардою. Загалом це дійсно зручно.

5. Mikrotik, Edimax, Wisnetworks, TG-NET тощо. 5-й пункт у цьому списку ми дописуємо лише тому, що число 5 – красивіше, ніж 4. Ну чи репутація у нього краща. Об'єктивно перераховані тут вендори поки не дотягують навіть до рівня Ubiquiti (вони може бути і не гірше, але за сукупністю факторів їх сприйняття ринком все ж таки не такі значні), проте все одно займають на ринку якусь нішу і користуються якоюсь популярністю.

Зухвало похвалимося: у нас накопичився великий досвід розгортання великих мереж Wi-Fi, ми встигли наживо "помацати" найрізноманітніші рішення більшості профільних вендорів, і знаємо їх сильні сторони та підводні камені. Ми готові застосувати свій досвід для проектування та встановлення бездротових мереж на вашому підприємстві. - заощадите свої час та гроші!

802.11R. Швидкеперемикання між точками (хендовер)

Багато виробників Wi-Fi обіцяють безшовне перемикання між точками доступу з використанням свого «геніального» проріетарного протоколу.

Незважаючи на красиві обіцянки, на практиці, затримки при перемиканні (хендовері) можуть виявитися значно більшими за заявлені 50-100 мс (перемикання може займати до 10 секунд при використанні протоколу WPA2-Enterprise). Справа в тому, що рішення про перехід на іншу точку доступу завжди ухвалюється клієнтським обладнанням. Тобто. Ваш смартфон, ноутбук або планшет сам вирішує, коли йому перемикатися і як це зробити.

Часто пропріетарні протоколи відомих виробників Wi-Fi засновані на примусовій деаунтификации пристрою при погіршенні якості сигналу. Іноді в установках Wi-Fi точки можна задавати «агресивність роумінгу» - мінімальне значення сигналу, коли пристрій буде «викинуто» з мережі. Часто клієнтське обладнання некоректно реагує на такий «стусан під зад». Обривається TCP сесія, закачування файлів зупиняється. Обривається з'єднання з поштовим сервером, віртуальною машиною. Підключення до SIP-сервера вимагає повторної аутентифікації.

Досить часто клієнтський пристрій замість того, щоб підключитися до сусідньої точки з кращим сигналом ( до цього рішення його підштовхуєWi-Fiконтролер) безрезультатно намагається відновити з'єднання з колишньою точкою. Ще гірше, якщо пристрій спробує зачепитися за іншу мережу зі списку збережених (наприклад, гостьову мережу).

Але навіть якщо процес перемикання відбувається за планом, суттєвий час забирає повторний обмін ключами (EAP) та авторизація на Radius-сервері (WPA-2 Enterprise).

Для вирішення цих проблем асоціацією Wi-Fi розроблено протокол 802.11R. В даний час більшість мобільних пристроїв його підтримують (Apple, починаючи з iPhone 4S, Samsung Galaxy S4, Sony Xperia Z5 Compact, BlackBerry Passport Silver Edition,...)

Суть 802.11R в тому, що мобільний пристрій знає свої та чужі точки сигналу приналежності до мобільного домену (MDIE). Цей сигнал додається до сигналу радіомаяка (SSID beacon).

Якщо Ваш iPhone побачив точку зі свого мобільного домену з кращим рівнем сигнал/шум, він перш ніж розпочати процедуру перемикання по існуючій нитці проводить попередню авторизацію з іншою точкою мобільного домену.

По-друге, авторизація відбувається за спрощеним сценарієм - замість довгої авторизації на Radius-сервері, клієнтський пристрій обмінюється з контролером Wi-Fi ключем PMK-R1. (Вихідний ключ PMK-R0 передається тільки при первинній автентифікації та зберігається у пам'яті Wi-Fi-контролера).

У момент, коли інша точка «заднім числом» авторизувала пристрій, відбувається власне хендовер. Переналаштування частоти та каналу у смартфоні займає не більше 50 мілісекунд. Найчастіше проходить абсолютно незамтено для користувача.

При виборі рішення для офісної Wi-Fi мережі — звертайте увагу на те, чи підтримує обране обладнання роумінговий протокол 802.11R, зрозумілий для клієнтських пристроїв. Наприклад, обладнання Edimax Pro повністю підтримує цей протокол, тому проблем із роумінгом у більшості випадків не виникає. Однак, якщо ваш пристрій старий і не розуміє протокол 802.11R, існує можливість налаштування агресивності роумінгу на підставі зниження сигналу нижче за порогове значення — як це роблять інші виробники Wi-Fi, подаючи як «інноваційне рішення».

802.11 K.Балансування навантаження у бездротовій мережі

Крім проблем із роумінгом, часто корпоративним користувачам доводиться стикатися з перевантаженістю однієї точки доступу. У класичній реалізації Wi-Fi всі пристрої прагнуть підключитися до точки доступу з найкращим сигналом. Іноді в результаті неправильного розташування точки (помилка радіопланування) на одній точці реєструються всі мешканці офісу, а інші відпочивають.

Через нерівномірне навантаження сильно падає швидкість локальної мережі, тому що радіоефір являє собою один великий «хаб», де пристрої «розмовляють по черзі».

Для згладжування нерівномірності та оптимального розподілу користувачів між точками, що працюють на різних радіоканалах, було розроблено протокол 802.11K.

802.11K працює у зв'язці з 802.11R (як правило, пристрої, що підтримують “R”-стандарт, також підтримують “K”-стандарт).

Якщо мобільний пристрій «бачить» сигнал маяків від інших точок, що перебувають у цьому мобільному домені, пристрій надсилає широкомовний запит «Radio Measurement Request frame», в якому запитує інформацію про поточний стан інших точок доступу в межах зони видимості:

кількості зареєстрованих користувачів

середня швидкість каналу (кількість переданих пакетів)

скільки байт було передано у певний інтервал часу

У розширеній специфікації стандарту смартфон клієнта може запитувати про стан каналу інших мобільних пристроїв, підключених до потенційно цікавої точки доступу, які підтримують стандарт 802.11K. Пристрої відповідають не тільки про реальну статистику, а й про стан сигналу/шуму.

Таким чином, якщо Ваш смартфон бачить 2 і більше точок в межах одного мобільного домену, він вибере точку не з найкращим сигналом, а точку, яка забезпечить більшу швидкість підключення до локальної мережі (менш завантажену).

Умови прийому, кількість користувачів та навантаження на точці може змінюватися динамічно, але використовуючи протокол 802.11K та 802.11R пристрої будуть непомітно перемикатися і навантаження на мережу завжди буде розподілено рівномірно.

Багато виробників, що використовують проіпріетарні протоколи, реалізують подібність 802.11K, коли «перевантажена» точка насильно відключає клієнтів з найгіршими умовами прийому або обмежує максимальну кількість одночасно зареєстрованих пристроїв та відключає реєстрацію, якщо кількість клієнтів перевищила допустимі межі. Дані пропріетарні протоколи не такі ефективні, але все ж таки не дають Wi-Fi мережі обрушитися зовсім.

Як заощадити на радіоплануванні завдяки802.11K

Використання обладнання з підтримкою протоколів 802.11R та 802.11K частково виправляє помилки, допущені під час радіопланування. Динамічні протоколи з підтримкою роумінгу дозволяють уникнути перевантажень окремих точок і розподілити навантаження між точками рівномірно по мережі.

Команда WiFi-solutions рекомендує завжди робити радіопланування, але іноді в невеликих мережах можна розставити точки хаотично. Динамічні протоколи покращать якість Wi-Fi та розподіл навантаження між каналами сусідніх точок.

Застосування динамічних протоколів для безшовного роумінгу дає змогу знизити зони перекриття. Таким чином, забезпечити якісне покриття можна меншою кількістю точок. Економія на обладнанні – до 25%.

Мені потрібна консультація. Зв'яжіться зі мною.

Розбираємось з технологіями роумінгу (Handover, Band steering, IEEE 802.11k, r, v) та проводимо пару наочних експериментів, що демонструють їхню роботу на практиці.

Вступ

Бездротові мережі групи стандартів IEEE 802.11 сьогодні розвиваються надзвичайно швидко, з'являються нові технології, нові підходи та реалізації. Проте зі зростанням кількості стандартів у них дедалі складніше стає розібратися. Сьогодні ми спробуємо описати кілька технологій, що найчастіше зустрічаються, які відносять до роумінгу (процедури повторного підключення до бездротової мережі), а також подивитися, як працює безшовний роумінг на практиці.

Handover або "міграція клієнта"

Підключившись до бездротової мережі, клієнтський пристрій (чи смартфон з Wi-Fi, планшет, ноутбук або ПК, оснащений бездротовою картою) буде підтримувати бездротове підключення у випадку, якщо параметри сигналу залишаються на прийнятному рівні. Однак при переміщенні клієнтського пристрою сигнал від точки доступу, з якою спочатку був встановлений зв'язок, може слабшати, що рано чи пізно призведе до повної неможливості передачу даних. Втративши зв'язок з точкою доступу, клієнтське обладнання зробить вибір нової точки доступу (звісно ж, якщо вона знаходиться в межах доступності) та здійснить підключення до неї. Такий процес і називається handover. Формально handover — процедура міграції між точками доступу, яку ініціює і виконує сам клієнт (hand over — «передавати, віддавати, поступатися»). У разі SSID старої і нової точок навіть зобов'язані збігатися. Більше того, клієнт може потрапляти в іншу IP-підсіть.

Для мінімізації часу, що витрачається на повторне підключення абонента до медіасервісів, необхідно вносити зміни як до опорної проводової інфраструктури (потурбуватися, щоб у клієнта не змінювалися зовнішній та внутрішній IP-адреси), так і процедуру handover, описану нижче.

Handover між точками доступу:

Визначити список потенційних кандидатів (точок доступу) для перемикання.
Встановити CAC-статус (Call Admission Control — контроль доступності дзвінків, тобто, по суті, рівень завантаженості пристрою) нової точки доступу.
Визначити момент для перемикання.
Перейти на нову точку доступу:

У бездротових мережах стандартів IEEE 802.11 всі рішення про перемикання приймаються клієнтською стороною.

Джерело: frankandernest.com

Band steering

Технологія band steering дозволяє бездротовій мережній інфраструктурі пересаджувати клієнта з одного частотного діапазону на інший, зазвичай йдеться про примусове перемикання клієнта з діапазону 2,4 ГГц на діапазон 5 ГГц. Хоча band steering і не відноситься безпосередньо до роумінгу, ми все одно вирішили згадати його тут, оскільки він пов'язаний з перемиканням клієнтського пристрою та підтримується усіма дводіапазонними точками доступу.

У якому випадку може виникнути потреба переключити клієнта на інший частотний діапазон? Наприклад, така необхідність може бути пов'язана з переведенням клієнта з перевантаженого діапазону 2,4 ГГц більш вільний і високошвидкісний 5 ГГц. Але бувають інші причини.

Варто зазначити, що на даний момент не існує стандарту, що жорстко регламентує роботу технології, що описується, тому кожен виробник реалізовує її по-своєму. Однак загальна ідея залишається приблизно схожою: точки доступу не анонсують клієнту, що виконує активний скан, SSID у діапазоні 2,4 ГГц, якщо протягом деякого часу була помічена активність клієнта на частоті 5 ГГц. Тобто точки доступу, по суті, можуть просто замовчати про наявність підтримки діапазону 2,4 ГГц, якщо вдалося встановити наявність підтримки клієнтом частоти 5 ГГц.

Виділяють кілька режимів роботи band steering:

Примусове підключення. У цьому режимі клієнту в принципі не повідомляється про наявність підтримки діапазону 2,4 ГГц, звичайно ж, якщо клієнт має підтримку частоти 5 ГГц.
Переважне підключення. Клієнт примушується до підключення в діапазоні 5 ГГц, тільки якщо RSSI (Received Signal Strength Indicator) вище за певне порогове значення, в іншому випадку клієнту дозволяється підключитися до діапазону 2,4 ГГц.
Балансування навантаження. Частина клієнтів, що підтримують обидва частотні діапазони, підключаються до мережі 2,4 ГГц, а частина - до мережі 5 ГГц. Цей режим не дозволить перевантажити діапазон 5 ГГц, якщо всі бездротові клієнти підтримують обидва частотні діапазони.

Звичайно ж, клієнти з підтримкою лише одного частотного діапазону зможуть підключитися до нього без проблем.

На схемі нижче спробували графічно зобразити суть технології band steering.

Технології та стандарти

Повернемося тепер до процесу перемикання між точками доступу. У стандартній ситуації клієнт максимально довго (наскільки це можливо) підтримувати існуючу асоціацію з точкою доступу. Рівно, поки рівень сигналу дозволяє це робити. Як тільки виникне ситуація, що клієнт не може підтримувати стару асоціацію, запуститься процедура перемикання, описана раніше. Однак handover не відбувається миттєво, для його завершення зазвичай потрібно понад 100 мс, а це вже помітна величина. Існує кілька стандартів керування радіоресурсами робочої групи IEEE 802.11, спрямованих на покращення часу повторного підключення до бездротової мережі: k, r та v. У нашій лінійці Auranet підтримка 802.11k реалізована на точці доступу CAP1200, а в лінійці Omada на точках доступу EAP225 та EAP225-Outdoor реалізовані протоколи 802.11k та 802.11v.

802.11k

Цей стандарт дозволяє бездротовій мережі повідомляти клієнтським пристроям список точок доступу та номерів каналів, на яких вони працюють. Сформований перелік сусідніх точок дозволяє прискорити пошук кандидатів для перемикання. Якщо сигнал поточної точки доступу слабшає (наприклад, клієнт видаляється), пристрій шукатиме сусідні точки доступу з цього списку.

802.11r

Версія r стандарту визначає функцію FT – Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition – швидка передача набору базових служб), що дозволяє прискорити процедуру автентифікації клієнта. FT може використовуватися при перемиканні бездротового клієнта з однієї точки доступу на іншу в межах однієї мережі. Можуть підтримуватися обидва методи аутентифікації: PSK (Preshared Key - загальний ключ) та IEEE 802.1Х. Прискорення здійснюється за рахунок збереження ключів шифрування на всіх точках доступу, тобто клієнту не потрібно під час роумінгу проходити повну процедуру автентифікації із залученням віддаленого сервера.

802.11v

Цей стандарт (Wireless Network Management) дозволяє бездротовим клієнтам обмінюватися службовими даними для покращення загальної продуктивності бездротової мережі. Однією з опцій, що найбільш використовуються, є BTM (BSS Transition Management).
Зазвичай бездротовий клієнт вимірює параметри свого підключення до точки доступу для ухвалення рішення про роумінг. Це означає, що клієнт не має інформації про те, що відбувається з точкою доступу: кількість підключених клієнтів, завантаження пристрою, заплановані перезавантаження і т. д. За допомогою BTM точка доступу може направити запит клієнту на перемикання до іншої точки з кращими умовами роботи , Нехай навіть з дещо гіршим сигналом. Таким чином, стандарт 802.11v не спрямований безпосередньо на прискорення процесу перемикання безпроводового клієнтського пристрою, проте в поєднанні з 802.11k і 802.11r забезпечує більш швидку роботу програм і підвищує зручність роботи з бездротовими мережами Wi-Fi.

IEEE 802.11k в деталях

Стандарт розширює можливості RRM (Radio Resource Management) і дозволяє бездротовим клієнтам з підтримкою 11k вимагати у мережі список сусідніх точок доступу, які потенційно є кандидатами для перемикання. Точка доступу інформує клієнтів про підтримку 802.11k за допомогою спеціального прапора Beacon. Запит відправляється у вигляді керуючого (management) кадру, який називають action frame. Точка доступу відповідає також за допомогою action frame, що містить список сусідніх точок та номери бездротових каналів. Сам список не зберігається на контролері, а генерується автоматично на запит. Також варто відзначити, що цей список залежить від розташування клієнта і містить не всі можливі точки доступу бездротової мережі, а лише сусідні. Тобто два бездротові клієнти, що територіально перебувають у різних місцях, отримають різні списки сусідніх пристроїв.

Володіючи таким списком, клієнтського пристрою немає необхідності виконувати скан (активний або пасивний) всіх бездротових каналів у діапазонах 2,4 та 5 ГГц, що дозволяє скоротити використання бездротових каналів, тобто вивільнити додаткову смугу пропускання. Таким чином, 802.11k дозволяє скоротити час, що витрачається клієнтом на перемикання, а також покращити процес вибору точки доступу для підключення. Крім того, відсутність необхідності в додаткових скануваннях дозволяє продовжити термін життя акумулятора бездротового клієнта. Варто зазначити, що точки доступу, що працюють у двох діапазонах, можуть повідомляти клієнту інформацію про точки з сусіднього частотного діапазону.

Ми вирішили наочно продемонструвати роботу IEEE 802.11k у нашому бездротовому обладнанні, для чого використовували контролер AC50 та точки доступу CAP1200. Як джерело трафіку використовувався один з популярних месенджерів з підтримкою голосових дзвінків, що працює на смартфоні Apple iPhone 8+, який явно підтримує 802.11k. Профіль голосового трафіку наведено нижче.

Як очевидно з діаграми, використаний кодек генерує один голосовий пакет кожні 10 мс. Помітні сплески та провали на графіці пояснюються невеликою варіацією затримки (jitter), яка завжди присутня в бездротових мережах на базі Wi-Fi. Ми налаштували дзеркало трафіку на , до якого підключені обидві точки доступу, що беруть участь в експерименті. Кадри від однієї точки доступу потрапляли до однієї мережевої карти системи збору трафіку, фрейми від другої — до іншої. В отриманих дампах відбирався лише голосовий трафік. Затримкою перемикання можна вважати інтервал часу, що минув з моменту зникнення трафіку через один мережевий інтерфейс, і до його появи на другому інтерфейсі. Звичайно, точність вимірювання не може перевищувати 10 мс, що обумовлено структурою самого трафіку.

Отже, без увімкнення підтримки стандарту 802.11k перемикання бездротового клієнта відбувалося в середньому протягом 120 мс, тоді як активація 802.11k дозволяла скоротити цю затримку до 100 мс. Звичайно ж, ми розуміємо, що хоча затримку перемикання вдалося скоротити на 20%, вона все одно залишається високою. Подальше зменшення затримки стане можливим при спільному використанні стандартів 11k, 11r та 11v, як це вже реалізовано в домашній серії бездротового обладнання.

Однак у 802.11k є ще один козир у рукаві: вибір моменту для перемикання. Ця можливість не настільки очевидна, тому ми хотіли б згадати про неї окремо, продемонструвавши її роботу в реальних умовах. Зазвичай, бездротовий клієнт чекає до останнього, зберігаючи існуючу асоціацію з точкою доступу. І лише коли характеристики бездротового каналу стають дуже поганими, запускається процедура перемикання на нову точку доступу. За допомогою 802.11k можна допомогти клієнту з перемиканням, тобто запропонувати зробити його раніше, не чекаючи значної деградації сигналу (звичайно, йдеться про мобільного клієнта). Саме моменту перемикання присвячено наступний експеримент.

Якісний експеримент

Перейдемо зі стерильної лабораторії на реальний об'єкт замовника. У приміщенні були встановлені дві точки доступу з потужністю випромінювання 10 дБм (10 мВт), бездротовий контролер та необхідна підтримуюча провідна інфраструктура. Схема приміщень та місця встановлення точок доступу наведено нижче.

Бездротовий клієнт переміщався приміщенням, здійснюючи відеодзвінок. Спочатку ми відключили підтримку стандарту 802.11k у контролері та встановили місця, в яких відбувалося перемикання. Як видно з наведеної нижче картинки, це траплялося на значній відстані від «старої» точки доступу, поблизу «нової»; у цих місцях сигнал ставав дуже слабким, а швидкості ледь вистачало передачі відеоконтенту. Спостерігалися помітні лаги в голосі та відео під час перемикання.

Потім ми включили підтримку 802.11k та повторили експеримент. Тепер перемикання відбувалося раніше, у місцях, де сигнал від «старої» точки доступу все ще залишався досить сильним. Лагів у голосі та відео зафіксовано не було. Місце перемикання тепер перемістилося приблизно на середину між точками доступу.

У цьому експерименті ми не ставили собі за мету з'ясувати будь-які чисельні характеристики перемикання, а лише якісно продемонструвати суть спостережуваних відмінностей.

Висновок

Всі описані стандарти та технології покликані покращити досвід використання клієнтом бездротових мереж, зробити його роботу комфортнішою, зменшити вплив дратівливих факторів, підвищити загальну продуктивність бездротової інфраструктури. Сподіваємося, що ми змогли продемонструвати переваги, які отримають користувачі після впровадження даних опцій у бездротових мережах.

Чи можна у 2018 році прожити в офісі без роумінгу? На наш погляд, таке цілком можливе. Але, спробувавши раз переміщатися між кабінетами та поверхами без втрати з'єднання, без необхідності повторно встановлювати голосовий чи відеовиклик, не будучи змушеним багаторазово повторювати сказане чи перепитувати, від цього буде вже нереально відмовитися.

P.S. а ось так можна зробити безшовність не в офісі, а вдома, про що розповімо докладніше в іншій статті.

Коли необхідно покрити великі території сигналом WiFi, підвищити продуктивність, надійність та швидкодію мережі WiFi, у цьому нам може допомогти технологія безшовного роумінгу. Безшовний WiFi - це технологія переходу із зони покриття однієї точки доступу WiFi в зону покриття іншої точки доступу WiFi без значних втрат даних. Можна уявити це як естафетну передачу клієнтського пристрою від однієї точки доступу до іншої. Таким чином можна створити безшовне покриття WiFi на значних територіях: квартири, ресторани, готелі, склади, аеропорти, заміські будинки, стадіони, міста.

Основними особливостями при створенні безшовного Wi-Fi є:

Розрахунок ємності (потужності) мережі залежно від очікуваного числа користувачів мережі.
Планування покриття WiFi в залежності від ємності та відмовостійкості.
Інспекція ефіру на наявність перешкод, перевідбиття, перешкод та інших причин, що впливають на поширення радіосигналу.
Планування частотного плану для кращої перешкоди та швидкодії мережі.
Визначення місць встановлення активного обладнання з урахуванням усіх факторів.

Список можливих вимог, що висуваються до обладнання при організації безшовного WiFi:

Можливість роботи точок доступу WiFi в умовах вуличного використання. Необхідно при покритті вуличних ділянок, а також при використанні в приміщеннях з кліматом, відмінним від кімнатного (склади, морозильні камери, сауни, басейни тощо)
Наявність моделей з різними діаграмами спрямованості(Секторні, всеспрямовані), для можливості створення складних схем покриття WiFi.
Наявність управління потужністю передавача, для можливості створення мереж із високою ємністю.
Простота монтажу та кріплення точок доступу. Можливість живлення по PoE, що дозволяє не прокладати додаткові лінії електроживлення пристроїв. Сумісність із різними клієнтськими пристроями.
Централізоване управління всіма точками доступу. Можливість керування та білінгу трафіку абонентських пристроїв. Простота масштабованості мережі.

Всі ці характеристики задовольняють обладнання від компаній MikroTik і UBIQUITI, яке зможе забезпечити Вам якісний безшовний WiFi в різних умовах: від вашої квартири до вашого міста.