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什么是WiFi漫游?
时间: 2024-09-09浏览次数:
一台AP的无线信号只能覆盖有限的区域范围。想象一下,如果没有WiFi漫游,那么当我们在WLAN网络中移动到AP信号弱的区域时,我们的无线终端(下文简称为STA,例如手机、平板、笔记本电脑等)与AP之间的网络将会断开。对于语音、视频等业务,网络断开将严重影响我们的使用体验。而WiFi漫游的出

一台AP的无线信号只能覆盖有限的区域范围。想象一下,如果没有WiFi漫游,那么当我们在WLAN网络中移动到AP信号弱的区域时,我们的无线终端(下文简称为STA,例如手机、平板、笔记本电脑等)与AP之间的网络将会断开。对于语音、视频等业务,网络断开将严重影响我们的使用体验。

而WiFi漫游的出现正是为了解决这一问题。如下图所示,AP1和AP2提供相同的接入网络服务(SSID都是huawei-net)。STA移动到两台AP覆盖范围的临界区域时,STA与新的AP2进行关联并与原有AP1断开关联,且在此过程中保持不间断的网络连接。简单来说,就如同手机的移动通话功能,手机从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时,能提供不间断、无缝的通话能力。

WiFi漫游
WiFi漫游
WLAN网络的最大优势就是STA不受物理介质的影响,可以在WLAN覆盖范围内四处移动并且能够保持业务不中断。WiFi漫游提升了用户使用无线网络的体验,解决了以下问题:
  • 保证用户IP地址不变,漫游后仍能访问初次上线时关联的网络,且所能执行的业务保持不变。
  • 避免漫游过程中用户的认证时间过长而导致数据丢包甚至业务中断。

WiFi漫游的工作原理

WiFi漫游的具体过程一般包括如下几个阶段

  1. 触发:STA感知到下行信号低于阈值之后触发信道扫描过程。
  2. 扫描:STA会通过主动扫描或被动扫描的方式发现当前所在位置下可用的AP,并测量用于选网判断的网络信息
    • 主动扫描:STA周期性发送主动扫描帧(Probe request),AP在监听到扫描帧后会进行回复(Probe response),终端收到回复消息后感知AP的存在。
    • 被动扫描:STA通过监听AP周期性发送的Beacon帧来感知AP的存在。

    采用哪种扫描方式一般是由终端的支持情况决定的。手机或电脑的无线网卡,一般来说两种扫描方式都支持;VoIP语音终端一般采用被动扫描方式。

  3. 选网:基于扫描到的各AP信息,选择一个AP作为漫游目标
  4. 切换:基于STA和网络能力,选择与网络侧匹配的漫游方式

WiFi漫游分类

如下图所示,根据STA是否在同一个子网内,可以将漫游分为二层漫游和三层漫游。二层漫游是STA漫游后仍然在原来的子网中,三层漫游是STA在不同子网之间的漫游。(同一个VLAN pool内的漫游仍然属于二层漫游)。在WLAN网络组网规划时,我们可以将同一楼层的AP部署为二层漫游,将不同楼层之间的AP部署为三层漫游。

二层漫游和三层漫游
二层漫游和三层漫游

根据漫游前后是否关联到同一个WAC,可以将漫游分为AC内漫游和AC间漫游。如下图所示,STA在从AP_1漫游到AP_2的过程,关联的是同一个WAC,属于AC内漫游;STA在从AP_2漫游到AP_3的过程,漫游前后关联的是不同的WAC,属于AC间漫游。在WLAN网络组网规划时,对于中大型园区,我们可以将同一栋楼内部署为AC内漫游,楼栋之间部署为AC间漫游。

AC内漫游和AC间漫游
AC内漫游和AC间漫游

漫游切换时间是影响STA漫游过程中业务体验的核心指标。传统的WiFi漫游技术推出以后,初步解决了STA在AP间移动时业务连续性问题。但是传统的WiFi漫游技术在使用过程中仍面临着许多问题,会影响漫游切换时间,为了应对这些问题,漫游技术也在不断的发展。

快速漫游

当WLAN网络采用WPA/WPA2+802.1X等接入认证方式时,STA每次接入AP都需要进行密钥协商或者认证交互。这会导致漫游切换时间变长、漫游成功率降低,甚至造成用户业务中断。为了不降低WLAN网络接入的安全性出现了两种快速漫游机制,分别为PMK快速漫游和802.11r快速漫游。
  • PMK快速漫游

    PMK快速漫游使用了IEEE 802.11i标准中的PMK Caching技术。STA在漫游过程中WAC根据STA携带的PMK-ID信息查找PMK缓存表,如果查找到就认为STA已经进行过802.1X认证,不需要重新完成802.1X认证过程,只需要完成密钥协商过程。PMK快速漫游通过PMK缓存缩短了802.1X用户的漫游切换时间,提升了用户业务体验。

  • 802.11r快速漫游

    802.11r协议定义了在同一MD(Mobility Domain)中,通过FT(Fast BSS Transition)功能省略了漫游过程中的802.1X认证和密钥协商,减少信息交互次数,从而实现漫游过程中业务数据流低延时,用户不会感知业务中断,提高用户上网体验。

PMK快速漫游和802.11r快速漫游需要STA支持。

智能漫游

WLAN网络中有部分终端漫游的主动性较差,主要表现为:始终“坚持”关联在其最初关联的AP上,即使随着终端的移动,其已经与当前关联的AP距离很远、信号很弱、速率很低,这类终端依旧不能漫游到其他信号更好的邻居AP。这类终端被称为粘性终端。

针对粘性终端,智能漫游能主动促使粘性终端及时漫游到信号更好的邻居AP,提升终端业务体验、实现AP间负载均衡。

智能漫游通过AP实时采集STA的信噪比和接入速率,当一段时间内多次检测到该STA的信号低于阈值,会认为此终端为粘性终端;AP将该粘性终端信息上报给WAC,WAC根据相关信息选择适合该粘性终端漫游的目标AP,并将该目标AP信息下发给当前AP;当前AP通过802.11v协议的BSS transition机制或者强制用户下线的方式促使其漫游到目标AP上。

AI漫游

AI漫游是一种增强版的智能漫游技术。WAC通过面向不同类型的终端提供个性化的漫游引导策略,并通过协同测量机制在合适的时机启动漫游引导,从而有效提升漫游灵敏度和漫游成功率,可以更有针对性地解决粘性终端问题。

特定场景的漫游优化

除了上述提到的快速漫游、智能漫游、AI漫游,针对一些特定的场景的业务特点,华为无线局域网也进行了漫游技术的优化。

例如对于智能仓储场景,主要的移动终端是AGV(Automated Guided Vehicle)小车。AGV小车通过CPE接入WLAN网络。AGV小车的控制、调度对WLAN网络的实时性、可靠性、并发能力有更高的要求。这种场景下可开启自动导航漫游优化功能。

好的WLAN网络规划是用户获得良好WiFi漫游体验的前提,在WLAN网络部署前需要进行专业的WLAN网络规划。基于以往经验,我们总结了不同场景下的WLAN网络规划和部署经验,包括不同场景的AP选型推荐、AP布放方案、WiFi漫游KPI指标(漫游成功率、漫游平均时延、漫游丢包率)等,详见下表。


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