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什么是无缝漫游 or 快速漫游?

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  •   sevian · 82 天前 · 1205 次点击
    这是一个创建于 82 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    最近在研究 mesh 漫游的时候正好搜到,古早时期 unifi 有个技术零切换无缝漫游( Zero-Handoff ),这太牛了啊,为啥现在设备上面没有这个功能呢?然后就顺便研究知道了整个漫游的升级之路,就给大家分享一下我的发现吧。

    首先什么是漫游?举两个生活中最常见的例子。 当使用手机通话时,手机的信号会自动切换为信号更为强大的蜂窝网络,以保证通话信号的连贯性,因此通话不会被挂断而且连续性很好,这种基站的切换就是典型的无缝漫游。

    再比如,入住酒店时我们会发现,同一个场所可能会使用很多不同的 WiFi 用户名(无线 SSID ),例如酒店大厅 WIFI 、客房 WIFI 等。通常我们连接了酒店大厅 WIFI 后,进入客房时大厅的 WIFI 就没有信号了,需要自己再次手动连接客房的 WIF 。

    理论:WI-FI 无缝漫游是通过多个 WI-FI 基站(部署 AP ),实现大范围的网络覆盖,通过控制器 AC 实现 WI-FI 信号切换控制。WI-FI 信号切换分主动切换和被动切换。主动切换部署成本高系统复杂,适合商业用户,例如酒店。 被动切换即可设定 AP 的 RSSI 阈值,将信号不稳定的设备下线,保证网络信号的稳定,对于视频通话、手游等的应用提供更加舒服的用户体验。现阶段的漫游都是使用 IEEE 的 802.11 标准。

    什么是 802.11k/v/r 标准?(现行主流无缝漫游技术标准)

    802.11k:

    通过创建优化的频道列表,802.11k 标准可帮助设备快速搜索附近可作为漫游目标的接入点。如果当前接入点的信号强度变弱,您的设备将进行扫描来确定是否有此列表中的目标接入点。

    802.11r:

    当您的设备从一个接入点漫游至同一网络上的另一个接入点时,802.11r 可使用一种名为“快速基本服务集转换 (FT)”的功能更快地进行认证。FT 适用于预共享密钥 (PSK) 和 802.1X 认证方法。

    802.11v

    苹果目前支持的 802.11v 功能:基本服务集 (BSS) 转换管理、紧急解除关联、定向多播服务 (DMS)、BSS 最大空闲服务

    具备“紧急解除关联”功能的 BSS 转换管理可向网络的控制层提供附近接入点的负载信息,从而影响客户端漫游。设备在确定可能的漫游目标时会考量这些信息。

    DMS 可优化无线网络上的多播流量传输。设备会利用这些信息来增强多播通信,并保持电池续航能力。

    “BSS 最大空闲服务”有助于客户端和接入点在没有流量传输时,高效地决定保持关联的时长。设备会利用这些信息来保持电池续航能力。

    802.11k 和 802.11v 能够加快搜索最佳目标 AP 的速度,当您将这项功能与 FT 更快的 AP 关联功能结合使用时,App 的运行速度会加快。

    参考: https://support.apple.com/zh-cn/HT202628

    什么场景需要无缝漫游

    1 、对网络稳定快速有较高需求 在使用 wifi 网络中,我们需要手动切断 wifi 信号,即便设定了相同的 SSID 及密码能都实现自动切换,但因为没有 AC 控制器的配合每次切换后,无线设备都需要从新获取 IP 并注册等操作,因此会造成较大的网络间断。这种间断对于多数的日常使用如看电影、微信其实影响不大,但对于手游、视频聊天、直播等却是致命的。

    2 、有老人、小孩的家庭使用漫游,可以避免在切换信号时需要再次连接并重新输入密码,避免了老人小孩不会操作的困扰。 漫游可以避免在切换信号时再次输入密码,有老人和小孩的家挺就可以在切换时所不断造成的操作困扰了。

    UniFi 产品的漫游升级之路

    (零切换无缝漫游和快速漫游的对比) UniFi 可以说专注漫游有十多年了,第一代产品应用的是零切换漫游( Zero-Handoff Roaming 即 ZHO ),这是一项属于 UniFi 的技术。但是零切换技术存在一些限制。启用零切换之后,为了保证没有延迟的漫游效果,所有 AP 会在相同的无线信道上,将整个网络转化成为了单个 AP 。这样做可以非常有效的消除漫游延迟,从而实现零切换技术,但是所有无限流量都集中在单个信道上会导致,互相竞争,从而造成多个客户端在线的时候网络延时非常高。

    而如果禁用零切换技术,AP 之间的漫游时间就会变得很长,之后进入第二代的 AC 产品,UniFi 对于漫游技术进行了更迭。 在早先应用 802.11r 由于没有 BSS 切换,当客户端连接到任何安全网络的访问点时,即启动验证过程。

    WPA 企业漫游协议

    在 WPA2 企业网络上,须在授予网络访问权限之前完成以下操作: 1 、802.11 认证消息交换
    2 、重新关联消息交换
    3 、EAP 请求、响应身份交换
    4 、接入请求和 challenge 报文交换
    5 、EAP 请求、响应
    6 、RADIUS 接入请求、接受交换
    7 、向客户发送成功消息
    8 、Nonce-value 交换
    9 、临时密钥,确认交换

    上述九项中的八项都是交换,各需要两个步骤。总共 17 步。

    更新采用 BSS 切换后,允许客户端保存主密钥(省略步骤 3-7 )并对数据包进行分组,建立连接只需四步即可。第 8 、9 步的数据封包重新组合到了第 1 、2 步,实现仅需两次数据交换的过程: 1 、客户端和 AP 交换 802.11 认证消息和 nonce-values 2 、客户端和 AP 交换重新关联消息和临时密钥、确认交换

    快速漫游协议通过减少 802.11r 的认证步骤,快速漫游明显缩短了 UniFi AP 的切换时间。这种改善在 WPA2-企业网络上最为明显。BSS 切换通过允许客户端与网络上的任何 AP 快速协商,同样可减少 WPA2-个人( WPA2-PSK )网络上的操作步骤。 像 802.11r 一样,UniFi 快速漫游在加密网络中精减步骤以优化漫游。

    详细 UniFi 设备关于快速漫游和零切换漫游的对比测试:

    经过对比在启用零切换无缝漫游,启用快速漫游,普通运行切换之间延迟对比是 0s,0.6s,1.6s ,但是在下载 /上传速度的对比为,200/223 mbps ,231/256 mbps ,232/270 mbps 。 由此可见经过升级的快速漫游,虽然在切换上存在了 0.6s 的延迟,但是对比普通切换漫游延迟已经降低了 95%,且在运行过程中的速度损失极小。因此对于速度和移动性都要求较高的网络环境 UniFi 的快速漫游就是理想选择。当然考虑用户在网络中的多样化需求,从而设计满足特定项目的需求是非常重要的。比如说,在客户端并发在线较少且需要最短延迟时间的情况下,零切换漫游就能满足需求了。

    参考:https://help.ui.com.cn/articles/115000115061/

    PS:快速漫游并不能保证快速漫游时间。即使使用快速漫游,只有通过良好的网络规划才能实现出色的漫游 - 包括正确的 Tx 功率设置和足够的小区重叠。 最后快速漫游功能需要在 UniFiOS 设置中启用,但是现在市面上还是存在少数设备缺少 802.11r 技术或者在兼容性方面存在问题,这些旧的设备在做快速漫游时会存在网速的损失。 ( UAP-AC 和 UAP-AC v2 是唯一不支持快速漫游的机型。AC 系列的其余产品均支持快速漫游。)

    目前在官网上能看见的 AP 都是支持快速漫游的。https://store.ui.com.cn/collections/unifi-network-wireless

    注意事项:在做漫游规划的时候要注意 AP 信号的覆盖区域的重叠情况,如果太多交叉重叠会导致信号干扰严重,环境底噪大,如果没有重叠会导致无限网格信号盲区。其次无线 AP 必须是设置相同 SSID ,分别设置了 2.4G 和 5G 的话也无法跨信号漫游。并且需要注意 SSID 的大小写,另外最好使用英文。最后无线 AP 与无线客户端必须处于同一 VLAN 、同一 IP 地址段。

    2 条回复    2022-05-27 12:02:06 +08:00
    lxr760
        1
    lxr760  
       82 天前
    严格意义上说,不存在完美的无缝漫游。不管怎么样,切换都是有时间的。只是由于技术的发展,这个时间越来越短,已经不会有使用上感知的情况。比如你切换 ap 的时候,游戏不掉线,视频不卡。


    同样,电网切换也是这样。比如你家停电,从市电切到 UPS 。你电脑不会断电,不会重启。
    huaes
        2
    huaes  
       82 天前
    想起还有个 802.11ak ,市场总会选出最优解
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