Что такое wifi роуминг. Бесшовный Wifi роуминг нужен ли он, и как его организовать? Основные элементы технологии бесшовного wifi

Бесшовный роуминг wifi – эффективное объединение нескольких точек доступа к беспроводной сети Интернет в сплошную систему под управлением их вещания одним центральным устройством-контроллером. Правильно установленное и настроенное оборудование позволяет пользоваться глобальной сетью на любых площадях на постоянной основе без частичного или полного обрыва сигнала. В зависимости от поставленных целей компания «УмкаПро» всегда готова спроектировать, купить необходимые технические средства, смонтировать и настроить бесшовный Wi Fi на любом объекте в Москве.

Принцип работы бесшовного WIFI

Для покрытия большой площади доступом к беспроводной сети Интернет можно установить многочисленное количество автономных точек. Однако в таком варианте придется постоянно переключаться, перемещаясь по территории. Это вовсе не практично и неудобно. Именно для создания единой сети, в которой при переключении между точками доступа сигнал не теряется, и был разработан бесшовный wifi роуминг.

Суть его работы заключается в одновременном функционировании нескольких точек доступа. При этом управление их вещанием осуществляется одним контроллером, которое:

отслеживает нагрузку на каждую точку доступа;
производит регулировку сигнала, а также пропускную способность, зависимо от количества пользователей;
гарантирует скоростной роуминг, посредством которого можно свободно передвигаться по территории без перебоя передачи данных. Контроллер постоянно направляет именно на конкретное устройство сигнал от тех точек доступа, которые расположены ближе всего.

На чем строится бесшовный wifi

Годы работы в данном направлении позволяют нам выделить следующие типы оборудования, которое является самыми удачным современным вариантом для оборудования частных домов, офисов, торговых комплексов и прочих типов объектов:

Бесшовный роуминг wifi Mikrotik CAPsMAN – очень надежный и сравнительно недорогой вариант оборудования, который способен справиться практически с любыми задачами.
Бесшовный роуминг wifi Ubiquiti UniFi – самое универсальное, бесперебойное решение, обеспечивающее постоянный уровень связи на любых площадях.
Бесшовный роуминг wifi Zyxel – более дорогостоящий вариант оборудования, которое кроме стандартного контролера представлено и специальными точками доступа с функциями контроллера.

Независимо от площади оборудуемого объекта, специалисты нашей компании всегда готовы качественно спроектировать и установить Ubiquiti, Zyxel или Mikrotik роуминг wifi. Годы работы в данном направлении позволяют нам гарантировать безупречное качество и эффективность работы смонтированной системы.

В корпоративной среде WiFi выполняет все более заметную функцию и играет все возрастающую по значимости роль. К WiFi можно подключить смартфон или планшет, но, что гораздо важнее, корпоративный телефон, мобильный терминал сбора данных или онлайн-кассу для приема платежей и печати чеков. Хорошо, если необходимая вашему предприятию область действия WiFi-сети невелика, и можно обойтись обыкновенной недорогой точкой доступа, но как быть, если беспроводной связью необходимо покрыть тысячи квадратных метров на нескольких этажах? Варианты, безусловно, есть.

Во-первых , можно "наплодить" множество сетей WiFi на множестве автономных точек доступа. Вариант плох тем, что таким хозяйством сложно и неудобно управлять , при перемещении по территории предприятия некоторые мобильные устройства придется переключать между этими сетями вручную, и, самое главное, все это придется объяснить пользователям, которые не всегда хорошо понимают в ИТ, и просто неспособны впитать эти премудрости. Плюс у такого решения только один: это дешево .

Во-вторых , можно вещать одну сеть WiFi с помощью однотипных автономных точек доступа с поддержкой технологии WDS . Главный минус такого решения в том, что подавляющее, абсолютное и безоговорочное большинство более-менее доступных по цене (до 300 USD) точек доступа популярных вендоров безобразно работают в режиме WDS . Вещание может пропадать и восстанавливаться, коннективити между основными и зависимыми точками доступа будет нарушаться, а мобильные устройства будут терять связь и, вместе с ней, свои функциональные характеристики. Так что лучше оставить этот вариант для настоящих самураев.

Идеологически и технологически верным вариантом считается использование контроллера и зависимых точек доступа. Именно такой вариант и называется "бесшовный WiFi". Суть его в том, что точек доступа может быть много, а управлением ими и их вещанием занимается одно централизованное устройство-контроллер. Контроллер:

отслеживает состояние подчиненных точек доступа, нагрузку на них;
регулирует мощность сигнала и пропускную способность в зависимости от количества клиентов и характера их работы;
самостоятельно восстанавливает необслуживаемые из-за отказов оборудования области за счет увеличения зоны покрытия от ближних точек доступа;
обеспечивает веб-аутентификацию и динамические учетные записи для реализации т.н. "гостевого доступа" (для некоторых контроллеров доступны опции вроде принтеров для генерации и печати временных учетных данных пользователей);
обеспечивает быстрый роуминг, с помощью которого вы можете свободно перемещаться, например, с WiFi-телефоном между зонами покрытия разных точек доступа, не прерывая разговор и не наблюдая при этом никаких перебоев со связью. Контроллер при этом своевременно "натравливает" на ваше устройство сигнал с наиболее близко расположенной точки доступа.

Современные контроллеры позволяют подключать точки доступа по WiFi в режиме репитера (т.н. технология Mesh) без кабельного подключения к сети, а также обеспечивают интеграцию со смежными ИТ-системами (например, Active Directory, сервисы геолокации и т. д.).

На чем строить бесшовный Wi-Fi

В нашем каталоге решений уже скрупулезно подобраны и описаны варианты бытовых, корпоративных и отраслевых WiFi-решений: . А если идти "по верхам", то наиболее удачные варианты бесшовного Wi-Fi на рынке представлены следующими вендорами:

2. В сегменте middle-end царствует другой американский производитель - . Относительно недорогой, Cambium также отличается надежностью и высокой производительностью.

Подобно Ruckus Unleashed, Cambium также может работать в режиме управления сетью без контроллера. У Cambium эта экосистема называется autoPilot, она поддерживает до 32 точек доступа в сети и до 1000 беспроводных клиентов. Функционально она почти не уступает версии с контроллером, к тому же не требует никаких инвестиций, помимо покупки самих точек доступа - не нужно покупать лицензий, сервисных контрактов и их обновлений.

Надо быстрее, выше, сильнее? Пожалуйста! Бесплатный облачный контроллер cnMaestro поддерживает уже до 4000 точек доступа и до 25000 беспроводных клиентов. Софт можно совершенно бесплатно установить на собственный сервер, если убеждения не позволяют использовать облачные решения. С функционалом у Cambium тоже все в порядке: тут вам и централизованное управление экосистемой, и сервисы геолокации, аналитики, анализа радиоэфира, интеграции со смежными системами... в общем все, чего душа желает.

Недостатком Cambium можно считать относительно бедную линейку точек доступа: . Хотя все необходимое в ней присутствует: есть точки доступа с секторными антеннами, с поддержкой 802.11ac Wave 2, MU-MIMO 4x4:4, уличные и для помещений. В общем, полный джентельменский набор к вашим услугам!

3. В бюджетном сегменте конкуренция значительно выше, но мы выделяем среди прочих дерзких китайцев TP-LINK. Это главный и наиболее интересный конкурент Ubiquiti (о котором будет ниже), хотя такое сравнение в 2019 году для TP-LINK уже вовсе не лестное.

Для начала давайте разберемся с самим лейблом TP-LINK: вообще-то их два. Есть TP-LINK, который делает дешевые домашние роутеры и пластмассовые свитчи, а есть TP-LINK, который делает продукты линейки Enterprise - системы WiFi, коммутаторы серии Smart, аксессуары к ним. Это, фактически, 2 разные компании, т.к. между этими двумя направлениями нет точек пересечения ни в области научных разработок, ни в производственных линиях. И, объективности ради, Enterprise TP-LINK значительно выше качеством, чем его младший собрат, специализирующийся на продукции для SOHO.

Теперь к WiFi. У TP-LINK есть линейка Auranet CAP - в настоящий момент находящаяся в некотором забытии (но это временно). Потолок решения - 500 точек доступа, 10000 беспроводных клиентов. Контроллеры - только аппаратные, на 50 или 500 точек доступа. Точки доступа - в достаточно старом, "топорном" дизайне, но с поддержкой честного бесшовного роуминга в соответствии со стандартами 802.11k/v, Beamforming, Band Steering, Airtime Fairness - в общем, набор совершенно полный. High Density на TP-LINK, конечно, не обеспечить, но мероприятия по 200-300 пользователей в одном зале мы уже обслуживали, и нареканий у заказчиков это не вызвало.

Вторая экосистема у TP-LINK называется Omada , в ней представлены точки доступа серии EAP. Контроллер - Omada Controller - выпускается в аппаратном исполнении (с лимитом в 50 точек доступа в 1-й сети), но есть и в программном, который можно установить на сервер под управлением Windows или Linux. Точки доступа EAP выглядят современно, и, само собой, умеют все, что нужно уметь в 2019 году уважающей себя точке доступа.

4. Наш следущий пациент - Ubiquiti серии UniFi. Это когда хочется красиво и дешево. Причем "красиво" с Ubiquiti будет постоянно, т.к. у них все подчинено дизайну: от упаковки до дизайна интерфейсов управления. И дизайн действительно едва ли не лучший в отрасли. В целом же продукция Ubiquiti характеризуется крайне невысокой ценой при достаточно высоком качестве продукта в целом.

Главный минус Ubiquiti заключается в том, что подлинно бесшовный роуминг WiFi в соответствии со стандартами IEEE он все же не поддерживает, предлагая взамен его проприетарную реализацию. Которая работает, ну, скажем, так себе. Поэтому если вам нужно организовать безупречную работу роуминга клиентов WiFi с голосовыми или видеоприложениями, то Ubiquiti, как это ни печально, вам уже не подойдет. Тоже самое касается High Density - это не про Ubiquiti. Вообще в радиочасти Ubiquiti далек от идеала, но благодаря мощной компонентной базе, очень широкой линейке оборудования и правильной маркетинговой политики, они до сих пор являются одним из самых популярных производителей WiFi-решений. В России у Ubiquiti обнажаются еще 2 существенных недостатка: отсутствие официального сервиса и представительства. Первое значит, что гарантия на территории РФ работает чуть лучше, чем никак, а второе - что у вас не будет ни техподдержки, ни сертификатов на оборудование (что закрывает ему дорогу на государственные предприятия и к операторам связи).

Преимущество Ubiquiti - в их экосистеме UniFi, включающей в себя теперь уже не только WiFi-оборудование, но также коммутаторы, маршрутизаторы, видеонаблюдение, телефонию, а с недавних пор даже некоторые компоненты "умного дома". Причем управление всем этим хозяйством доступно через очень красивые и удобные приложения (в т.ч. мобильные), интегрирующиеся с "облаком" Ubiquiti, т.е. "порулить" экосистемой UniFi вы сможете из любой точки планеты, и это без всяких плясок с пробросом портов, статическими IP-адресами и прочей чехарды. В общем, это действительно удобно.

5. Mikrotik, Edimax, Wisnetworks, TG-NET и т. д. 5-й пункт в этом списке мы дописываем только потому, что число 5 - красивее, чем 4. Ну или репутация у него лучше. Объективно перечисленные тут вендоры пока не дотягивают даже до уровня Ubiquiti (они может быть и не хуже, но по совокупности факторов их восприятия рынком все же не так значительны), однако все равно занимают на рынке какую-то нишу и пользуются какой-то популярностью.

Дерзко похвастаемся: у нас накопился обширный опыт развертывания больших сетей Wi-Fi, мы успели вживую "пощупать" самые разнообразные решения большинства профильных вендоров, и знаем их сильные стороны и подводные камни. Мы готовы применить свой опыт для проектирования и инсталляции беспроводных сетей на вашем предприятии. - сэкономите свои время и деньги!

802.11R. Быстрое переключение между точками (хэндовер)

Многие производители Wi-Fi обещают бесшовное переключение между точками доступа с использованием своего «гениального» прориэтарного протокола.

Не смотря на красивые обещания, на практике, задержки при переключении (хэндовере) могут оказаться существенно больше заявленных 50-100 мс (переключение может занимать до 10 секунд при использовании протокола WPA2-Enterprise). Дело в том, что решение о переходе на другую точку доступа всегда принимается клиентским оборудованием. Т.е. Ваш смартфон, ноутбук или планшет сам решает когда ему переключаться и как это сделать.

Часто проприэтарные протоколы известных производителей Wi-Fi основаны на принудительной деаунтификации устройства при ухудшении качества сигнала. Иногда в настройках Wi-Fi точки можно задавать «агрессивность роуминга» - минимальное значение сигнала, при котором устройство будет «выброшено» из сети. Часто клиентское оборудование некорректно реагирует на такой «пинок под зад». Обрывается TCP сессия, закачка файлов останавливается. Обрывается соединение с почтовым сервером, виртуальной машиной. Подключение к SIP-серверу требует повторной аутентификации.

Довольно часто клиентское устройство вместо того, чтобы подключиться к соседней точке с лучшим сигналом (к данному решению его подталкивает Wi-Fi контроллер ) безрезультатно пытается восстановить соединение с прежней точкой. Ещё хуже, если устройство попытается зацепиться за другую сеть из списка сохранённых (например гостевую сеть).

Но даже если процесс переключения проходит по плану, существенное время отнимает повторный обмен ключами (EAP) и авторизация на Radius-сервере (WPA-2 Enterprise).

Для решения данных проблем ассоциацией Wi-Fi был разработан протокол 802.11R. В настоящее время большинство мобильных устройств его поддерживают (Apple начиная с iPhone 4S, Samsung Galaxy S4, Sony Xperia Z5 Compact, BlackBerry Passport Silver Edition,...)

Суть 802.11R в том, что мобильное устройство знает свои и чужие точки по сигналу принадлежности к мобильному домену (MDIE). Данный сигнал добавляется в сигнал радиомаяка (SSID beacon).

Если Ваш iPhone увидил точку из своего мобильного домена с лучшим уровнем сигнал/шум, он прежде чем начать процедуру переключения по существующей «нитке» проводит предварительную авторизацию с другой точкой мобильного домена.

Во-вторых, авторизация проходит по упрощённому сценарию — вместо долгой авторизации на Radius-сервере, клиентское устройство обменивается с контроллером Wi-Fi ключём PMK-R1. (Исходный ключ PMK-R0 передаётся только при первичной аутентификации и хранится в памяти Wi-Fi-контроллера).

В момент, когда другая точка «задним числом» авторизовала устройство, происходит собственно хэндовер. Перенастройка частоты и канала в смартфоне занимает не более 50 милисекунд. В большинстве случаев проходит абсолютно незамтено для пользователя.

При выборе решения для офисной Wi-Fi сети — обращайте внимание на то, поддерживает ли выбранное оборудование открытый роуминговый протокол 802.11R, понятный для клиентских устройств. Например, оборудование Edimax Pro полностью поддерживает данный протокол, поэтому проблем с роумингом в большинстве случаев не возникает. Однако, если ваше устройство старое и не понимает протокол 802.11R, существует возможность настройки агрессивности роуминга на основании снижения сигнала ниже порогового значения — как это делают другие производители Wi-Fi, подавая как «инновационное решение».

802.11 K. Балансировка нагрузки в беспроводной сети

Помимо проблем с роумингом, часто корпоративным пользователям приходится сталкиваться с перегруженностью одной точки доступа. В классической реализации Wi-Fi все устройства стремятся подключиться к точке доступа с лучшим сигналом. Иногда в результате неправильного расположения точки (ошибка радиопланирования) на одной точке регистрируются все «обитатели офиса», а остальные «отдыхают».

Из-за неравномерной нагрузки сильно падает скорость локальной сети, т. к. радиоэфир представляет из себя один большой «хаб», где устройства «говорят по очереди».

Для сглаживания неравномерности и оптимального распределения пользователей между точками, работающими на разных радиоканалах был разработан протокол 802.11K.

802.11K работает в связке с 802.11R (как правило, устройства поддерживающие “R”-стандарт, также поддерживают “K”-стандарт).

Если мобильное устройство «видит» сигнал маяков от других точек, состоящих в этом же мобильном домене, устройство отсылает широковещательный запрос «Radio Measurement Request frame», в котором запрашивает информацию о текущем состоянии других точек доступа в пределах зоны видимости:

количестве зарегистрированных пользователей

средняя скорость канала (количество переданных пакетов)

сколько байт было передано в определённый интервал времени

В расширенной спецификации стандарта смартфон клиента может запрашивать о состоянии канала у других мобильных устройств, подключённых к потенциально интересной точке доступа, которые поддерживают стандарт 802.11K. Устройства отвечают не только о реальной статистике, но и о состоянии сигнал/шум.

Таким образом, если Ваш смартфон видит 2 и более точек в пределах одного мобильного домена, он выберет точку не с лучшим сигналом, а точку, которая обеспечит большую скорость подключения к локальной сети (менее загруженную).

Условия приёма, количество пользователей и нагрузка на точке может меняться динамически, но используя протокол 802.11K и 802.11R устройства будут незаметно переключаться и нагрузка на сеть будет всегда распределена равномерно.

Многие производители, использующие проиприэтарные протоколы реализуют подобие 802.11K, когда «перегруженная» точка насильно отключает клиентов с худшими условиями приёма или ограничивает максимальное количество одновременно зарегистрированных устройств и отключает регистрацию, если количество клиентов превысило допустимы пределы. Данные проприэтарные протоколы не так эффективны, но всё же не дают Wi-Fi сети обрушиться совсем.

Как сэкономить на радиопланировании благодаря 802.11K

Использование оборудования с поддержкой протоколов 802.11R и 802.11K отчасти исправляют ошибки, допущенные во время радиопланирования. Динамические протоколы с поддержкой роуминга позволяют недопустить перегрузок отдельных точек и распределить нагрузку между точками равномерно по сети.

Команда WiFi-solutions рекомендует всегда делать радиопланирование, но иногда в небольших сетях, можно расставить точки хаотически. Динамические протоколы улучшат качество Wi-Fi и распределение нагрузки между каналами соседних точек.

Применение динамических протоколов для бесшовного роуминга позволяет снизить зоны перекрытия. Таким образом, обеспечить качественное покрытие можно меньшим количеством точек. Экономия на оборудовании — до 25%.

Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.

Разбираемся с технологиями роуминга (Handover, Band steering, IEEE 802.11k, r, v) и проводим пару наглядных экспериментов, демонстрирующих их работу на практике.

Введение

Беспроводные сети группы стандартов IEEE 802.11 сегодня развиваются чрезвычайно быстро, появляются новые технологии, новые подходы и реализации. Однако с ростом количества стандартов в них все сложнее становится разобраться. Сегодня мы попытаемся описать несколько наиболее часто встречающихся технологий, которые относят к роумингу (процедуре повторного подключения к беспроводной сети), а также посмотреть, как работает бесшовный роуминг на практике.

Handover или «миграция клиента»

Подключившись к беспроводной сети, клиентское устройство (будь то смартфон с Wi-Fi, планшет, ноутбук или ПК, оснащенный беспроводной картой) будет поддерживать беспроводное подключение в случае, если параметры сигнала остаются на приемлемом уровне. Однако при перемещении клиентского устройства сигнал от точки доступа, с которой изначально была установлена связь, может ослабевать, что рано или поздно приведет к полной невозможности осуществлять передачу данных. Потеряв связь с точкой доступа, клиентское оборудование произведет выбор новой точки доступа (конечно же, если она находится в пределах доступности) и осуществит подключение к ней. Такой процесс и называется handover. Формально handover — процедура миграции между точками доступа, инициируемая и выполняемая самим клиентом (hand over — «передавать, отдавать, уступать»). В данном случае SSID старой и новой точек даже не обязаны совпадать. Более того, клиент может попадать в совершенно иную IP-подсеть.

Для минимизации времени, затрачиваемого на повторное подключение абонента к медиасервисам, необходимо вносить изменения как в опорную проводную инфраструктуру (позаботиться, чтобы у клиента не менялись внешний и внутренний IP-адреса), так и в процедуру handover, описанную ниже.

Handover между точками доступа:

Определить список потенциальных кандидатов (точек доступа) для переключения.
Установить CAC-статус (Call Admission Control — контроль доступности вызовов, то есть, по сути, степень загруженности устройства) новой точки доступа.
Определить момент для переключения.
Переключиться на новую точку доступа:

В беспроводных сетях стандартов IEEE 802.11 все решения о переключении принимаются клиентской стороной.

Источник: frankandernest.com

Band steering

Технология band steering позволяет беспроводной сетевой инфраструктуре пересаживать клиента с одного частотного диапазона на другой, обычно речь идет о принудительном переключении клиента с диапазона 2,4 ГГц в диапазон 5 ГГц. Хотя band steering и не относится непосредственно к роумингу, мы все равно решили упомянуть его здесь, так как он связан с переключением клиентского устройства и поддерживается всеми нашими двухдиапазонными точками доступа.

В каком случае может возникнуть необходимость переключить клиента в другой частотный диапазон? Например, такая необходимость может быть связана с переводом клиента из перегруженного диапазона 2,4 ГГц в более свободный и высокоскоростной 5 ГГц. Но бывают и другие причины.

Стоит отметить, что на данный момент не существует стандарта, жестко регламентирующего работу описываемой технологии, поэтому каждый производитель реализовывает ее по-своему. Однако общая идея остается примерно схожей: точки доступа не анонсируют клиенту, выполняющему активный скан, SSID в диапазоне 2,4 ГГц, если в течение некоторого времени была замечена активность данного клиента на частоте 5 ГГц. То есть точки доступа, по сути, могут просто умолчать о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, в случае если удалось установить наличие поддержки клиентом частоты 5 ГГц.

Выделяют несколько режимов работы band steering:

Принудительное подключение. В этом режиме клиенту в принципе не сообщается о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, конечно же, если клиент обладает поддержкой частоты 5 ГГц.
Предпочтительное подключение. Клиент принуждается к подключению в диапазоне 5 ГГц, только если RSSI (Received Signal Strength Indicator) выше определенного порогового значения, в противном случае клиенту позволяется подключиться к диапазону 2,4 ГГц.
Балансировка нагрузки. Часть клиентов, поддерживающих оба частотных диапазона, подключаются к сети 2,4 ГГц, а часть — к сети 5 ГГц. Данный режим не позволит перегрузить диапазон 5 ГГц, если все беспроводные клиенты поддерживают оба частотных диапазона.

Конечно же, клиенты с поддержкой только какого-либо одного частотного диапазона смогут подключиться к нему без проблем.

На схеме ниже мы попытались графически изобразить суть технологии band steering.

Технологии и стандарты

Вернемся теперь к самому процессу переключения между точками доступа. В стандартной ситуации клиент будет максимально долго (насколько это возможно) поддерживать существующую ассоциацию с точкой доступа. Ровно до тех пор, пока уровень сигнала позволяет это делать. Как только возникнет ситуация, что клиент более не может поддерживать старую ассоциацию, запустится процедура переключения, описанная ранее. Однако handover не происходит мгновенно, для его завершения обычно требуется более 100 мс, а это уже заметная величина. Существует несколько стандартов управления радиоресурсами рабочей группы IEEE 802.11, направленных на улучшение времени повторного подключения к беспроводной сети: k, r и v. В нашей линейке Auranet поддержка 802.11k реализована на точке доступа CAP1200, а в линейке Omada на точках доступа EAP225 и EAP225-Outdoor реализованы протоколы 802.11k и 802.11v.

802.11k

Данный стандарт позволяет беспроводной сети сообщать клиентским устройствам список соседних точек доступа и номеров каналов, на которых они работают. Сформированный список соседних точек позволяет ускорить поиск кандидатов для переключения. Если сигнал текущей точки доступа ослабевает (например, клиент удаляется), устройство будет искать соседние точки доступа из этого списка.

802.11r

Версия r стандарта определяет функцию FT — Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition — быстрая передача набора базовых служб), позволяющую ускорить процедуру аутентификации клиента. FT может использоваться при переключении беспроводного клиента с одной точки доступа на другую в рамках одной сети. Могут поддерживаться оба метода аутентификации: PSK (Preshared Key — общий ключ) и IEEE 802.1Х. Ускорение осуществляется за счет сохранения ключей шифрования на всех точках доступа, то есть клиенту не требуется при роуминге проходить полную процедуру аутентификации с привлечением удаленного сервера.

802.11v

Данный стандарт (Wireless Network Management) позволяет беспроводным клиентам обмениваться служебными данными для улучшения общей производительности беспроводной сети. Одной из наиболее используемых опций является BTM (BSS Transition Management).
Обычно беспроводной клиент измеряет параметры своего подключения к точке доступа для принятия решения о роуминге. Это означает, что клиент не имеет информации о том, что происходит с самой точкой доступа: количество подключенных клиентов, загрузка устройства, запланированные перезагрузки и т. д. С помощью BTM точка доступа может направить запрос клиенту на переключение к другой точке с лучшими условиями работы, пусть даже с несколько худшим сигналом. Таким образом, стандарт 802.11v не направлен непосредственно на ускорение процесса переключения клиентского беспроводного устройства, однако в сочетании с 802.11k и 802.11r обеспечивает более быструю работу программ и повышает удобство работы с беспроводными сетями Wi-Fi.

IEEE 802.11k в деталях

Стандарт расширяет возможности RRM (Radio Resource Management) и позволяет беспроводным клиентам с поддержкой 11k запрашивать у сети список соседних точек доступа, потенциально являющихся кандидатами для переключения. Точка доступа информирует клиентов о поддержке 802.11k с помощью специального флага в Beacon. Запрос отправляется в виде управляющего (management) фрейма, который называют action frame. Точка доступа отвечает также с помощью action frame, содержащего список соседних точек и номера их беспроводных каналов. Сам список не хранится на контроллере, а генерируется автоматически по запросу. Также стоит отметить, что данный список зависит от местоположения клиента и содержит не все возможные точки доступа беспроводной сети, а лишь соседние. То есть два беспроводных клиента, территориально находящиеся в разных местах, получат различные списки соседних устройств.

Обладая таким списком, клиентскому устройству нет необходимости выполнять скан (активный или пассивный) всех беспроводных каналов в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, что позволяет сократить использование беспроводных каналов, то есть высвободить дополнительную полосу пропускания. Таким образом, 802.11k позволяет сократить время, затрачиваемое клиентом на переключение, а также улучшить сам процесс выбора точки доступа для подключения. Кроме этого, отсутствие необходимости в дополнительных сканированиях позволяет продлить срок жизни аккумулятора беспроводного клиента. Стоит отметить, что точки доступа, работающие в двух диапазонах, могут сообщать клиенту информацию о точках из соседнего частотного диапазона.

Мы решили наглядно продемонстрировать работу IEEE 802.11k в нашем беспроводном оборудовании, для чего использовали контроллер AC50 и точки доступа CAP1200. В качестве источника трафика использовался один из популярных мессенджеров с поддержкой голосовых звонков, работающий на смартфоне Apple iPhone 8+, заведомо поддерживающий 802.11k. Профиль голосового трафика представлен ниже.

Как видно из диаграммы, использованный кодек генерирует один голосовой пакет каждые 10 мс. Заметные всплески и провалы на графике объясняются небольшой вариацией задержки (jitter), всегда присутствующей в беспроводных сетях на базе Wi-Fi. Мы настроили зеркалирование трафика на , к которому подключены обе точки доступа, участвующие в эксперименте. Кадры от одной точки доступа попадали в одну сетевую карту системы сбора трафика, фреймы от второй — во вторую. В полученных дампах отбирался только голосовой трафик. Задержкой переключения можно считать интервал времени, прошедший с момента пропадания трафика через один сетевой интерфейс, и до его появления на втором интерфейсе. Конечно же, точность измерения не может превышать 10 мс, что обусловлено структурой самого трафика.

Итак, без включения поддержки стандарта 802.11k переключение беспроводного клиента происходило в среднем в течение 120 мс, тогда как активация 802.11k позволяла сократить эту задержку до 100 мс. Конечно же, мы понимаем, что, хотя задержку переключения удалось сократить на 20 %, она все равно остается высокой. Дальнейшее уменьшение задержки станет возможным при совместном использовании стандартов 11k, 11r и 11v, как это уже реализовано в домашней серии беспроводного оборудования .

Однако у 802.11k есть еще один козырь в рукаве: выбор момента для переключения. Данная возможность не столь очевидна, поэтому мы бы хотели упомянуть о ней отдельно, продемонстрировав ее работу в реальных условиях. Обычно беспроводной клиент ждет до последнего, сохраняя существующую ассоциацию с точкой доступа. И только когда характеристики беспроводного канала становятся совсем плохими, запускается процедура переключения на новую точку доступа. С помощью 802.11k можно помочь клиенту с переключением, то есть предложить произвести его раньше, не дожидаясь значительной деградации сигнала (конечно же, речь идет о мобильном клиенте). Именно моменту переключения посвящен наш следующий эксперимент.

Качественный эксперимент

Переместимся из стерильной лаборатории на реальный объект заказчика. В помещении были установлены две точки доступа с мощностью излучения 10 дБм (10 мВт), беспроводной контроллер и необходимая поддерживающая проводная инфраструктура. Схема помещений и места установки точек доступа представлены ниже.

Беспроводной клиент перемещался по помещению, совершая видеозвонок. Сначала мы отключили поддержку стандарта 802.11k в контроллере и установили места, в которых происходило переключение. Как видно из представленной ниже картинки, это случалось на значительном удалении от «старой» точки доступа, вблизи «новой»; в этих местах сигнал становился очень слабым, а скорости едва хватало для передачи видеоконтента. Наблюдались заметные лаги в голосе и видео при переключении.

Затем мы включили поддержку 802.11k и повторили эксперимент. Теперь переключение происходило раньше, в местах, где сигнал от «старой» точки доступа все еще оставался достаточно сильным. Лагов в голосе и видео зафиксировано не было. Место переключения теперь переместилось примерно на середину между точками доступа.

В этом эксперименте мы не ставили перед собой цели выяснить какие бы то ни было численные характеристики переключения, а лишь качественно продемонстрировать суть наблюдаемых различий.

Заключение

Все описанные стандарты и технологии призваны улучшить опыт использования клиентом беспроводных сетей, сделать его работу более комфортной, уменьшить влияние раздражающих факторов, повысить общую производительность беспроводной инфраструктуры. Надеемся, что мы смогли наглядно продемонстрировать преимущества, которые получат пользователи после внедрения данных опций в беспроводных сетях.

Можно ли в 2018 году прожить в офисе без роуминга? На наш взгляд, такое вполне возможно. Но, попробовав раз перемещаться между кабинетами и этажами без потери соединения, без необходимости повторно устанавливать голосовой или видеовызов, не будучи вынужденным многократно повторять сказанное или переспрашивать, — от этого будет уже нереально отказаться.

P.S. а вот так можно сделать бесшовность не в офисе, а дома, о чем подробнее расскажем в другой статье.

Когда необходимо покрыть большие территории сигналом WiFi, повысить производительность, надежность и быстродействие сети WiFi, в этом нам может помочь технология бесшовного роуминга. Бесшовный WiFi - это технология перехода из зоны покрытия одной точки доступа WiFi в зону покрытия другой точки доступа WiFi, без значительных потерь данных. Можно представить это, как эстафетную передачу клиентского устройства от одной точки доступа к другой. Таким образом, можно создать бесшовное покрытие WiFi на значительных территориях: квартиры, рестораны, отели, склады, аэропорты, загородные дома, стадионы, города.

Основными особенностями при создании бесшовного WiFi являются:

Расчет емкости (мощности) сети в зависимости от предполагаемого числа пользователей сети.
Планирование покрытия WiFi в зависимости от емкости и отказоустойчивости.
Инспекция эфира на наличие помех, переотражений, препятствий и других причин, влияющих на распространение радиосигнала.
Планирование частотного плана для лучшей помехозащищенности и быстродействия сети.
Определение мест установки активного оборудования с учетом всех факторов.

Список возможных требований, предъявляемых к оборудованию при организации бесшовного WiFi:

Возможность работы точек доступа WiFi в условиях уличного использования . Необходимо при покрытии уличных участков, а так же при использовании в помещениях с климатом отличным от комнатного (склады, морозильные камеры, сауны, бассейны и т.п.)
Наличие моделей с разными диаграммами направленности (секторные, всенаправленные), для возможности создания сложных схем покрытия WiFi.
Наличие управления мощностью передатчика , для возможности создания сетей с высокой емкостью.
Простота монтажа и крепления точек доступа . Возможность питания по PoE, что позволяет не прокладывать дополнительные линии для электропитания устройств. Совместимость с различными клиентскими устройствами.
Централизованное управление всеми точками доступа . Возможность управления и биллинга трафика абонентских устройств. Простота масштабируемости сети.

Всеми этими характеристикам удовлетворяет оборудование от компаний MikroTik и UBIQUITI, которое сможет обеспечить Вам качественный бесшовный WiFi в различных условиях: от вашей квартиры до вашего города.