Что делать, если моё беспроводное устройство не переподключается между беспроводным маршрутизатором/точкой доступа и усилителем сигнала?
Эта статья подходит для:
TL-WA901ND , TL-WPA4227KIT , TL-WA854RE more
TL-WA901ND , TL-WPA4227KIT , TL-WA854RE , RE355 , TL-WPA281KIT , TL-WPA4226T KIT , TL-WPA281 , RE450 , TL-WA701ND , TL-WA750RE , TL-WA801ND , TL-WA830RE , TL-WPA271 , RE580D , TL-WPA4221 KIT , TL-WA730RE , TL-WPA4226KIT , TL-WPA4220 , TL-WPA2220 , TL-WPA271KIT , TL-WPA4220KIT , RE400 , TL-WPA2220KIT , TL-WA850RE
Описание проблемы:
Вы приобрели точку доступа (например, TL-WA801ND) или усилитель сигнала (например, TL-WA850RE) и использовали данное устройство для расширения вашей беспроводной сети.
Но когда вы перемещаетесь между вашим главным маршрутизатором и вашей точкой доступа (они обладают одним именем пользователя и паролем), вы можете обнаружить, что ваше беспроводное устройство (например, мобильный телефон) остаётся подключённым к удалённо расположенному устройству и не может подключиться к ближайшему устройству.
Как происходит автоматическое переподключение (роуминг):
Автоматическое переподключение осуществляется беспроводным клиентом. Беспроводной клиент определяет необходимость смены подключения, осуществляет поиск точек доступа, оценивает качество сигнала и подключается к альтернативной точке доступа. Такие стандарты беспроводных сетей, как IEEE или Wi-FiAlliance не указывают, когда и при каких условиях клиентскому устройству необходимо менять подключение.
В таком случае переподключение определяется исключительно алгоритмами, установленными для вашего беспроводного устройства. Данные алгоритмы также могут отличаться для различных производителей устройств, и обычно информация об этом не публикуется.
Решение:
Точки доступа или усилители сигнала TP-LINK не играют никакой роли при Wi-Fi роуминге. Поэтому для быстрого переподключения между устройствами TP-LINK мы рекомендуем вам правильно настроить ваше беспроводное клиентское устройство. Пожалуйста, следуйте нижеуказанным шагам для настройки вашего беспроводного клиента.
Необходимое условие:
Вам необходимо на
www.tp-link.com
Wifi переключение на лучший сигнал
Вы приобрели точку доступа (например, TL-WA801ND) или усилитель сигнала (например, TL-WA850RE) и использовали данное устройство для расширения вашей беспроводной сети.
Но когда вы перемещаетесь между вашим главным маршрутизатором и вашей точкой доступа (они обладают одним именем пользователя и паролем), вы можете обнаружить, что ваше беспроводное устройство (например, мобильный телефон) остаётся подключённым к удалённо расположенному устройству и не может подключиться к ближайшему устройству.
Как происходит автоматическое переподключение (роуминг):
Автоматическое переподключение осуществляется беспроводным клиентом. Беспроводной клиент определяет необходимость смены подключения, осуществляет поиск точек доступа, оценивает качество сигнала и подключается к альтернативной точке доступа. Такие стандарты беспроводных сетей, как IEEE или Wi-FiAlliance не указывают, когда и при каких условиях клиентскому устройству необходимо менять подключение.
В таком случае переподключение определяется исключительно алгоритмами, установленными для вашего беспроводного устройства. Данные алгоритмы также могут отличаться для различных производителей устройств, и обычно информация об этом не публикуется.
Решение:
Точки доступа или усилители сигнала TP-LINK не играют никакой роли при Wi-Fi роуминге. Поэтому для быстрого переподключения между устройствами TP-LINK мы рекомендуем вам правильно настроить ваше беспроводное клиентское устройство. Пожалуйста, следуйте нижеуказанным шагам для настройки вашего беспроводного клиента.
Необходимое условие:
Вам необходимо настроить одно имя сети (SSID), пароль и способ авторизации для беспроводного маршрутизатора, усилителя сигнала или точки доступа.
1) Для ноутбуков:
Некоторые производители сетевых адаптеров предоставляют механизмы для контроля режима роуминга. Примечание: такие производители, как Intel и Ralink, являются производителями сетевых адаптеров.
1 Для устройств Intel данный параметр известен как roaming aggressiveness (агрессивность роуминга), и он позволяет вам определить насколько активно ваш беспроводной клиент осуществляет переподключение (роуминг) для улучшения беспроводного соединения.
Ниже представлены способы настройки для сетевых адаптеров Intel:
Перейдите в Панель управления -> Сеть и Интернет -> Подключение к сети и выберите Беспроводное сетевое соединение. Нажмите правой кнопкой мыши на беспроводное соединение и выберите Свойства, после чего вы увидите изображение слева.
Нажмите Настроить, после чего вы увидите изображение справа. Выберите Дополнительно и затем выберите roaming aggressiveness (агрессивность роуминга).
Как вы видите, возможны 5 возможных опций. Ниже даны объяснения данных пяти опций:
- Lowest (Низший): Ваш беспроводной клиент не будет осуществлять роуминг. Только значительное ухудшение качества соединения будет способствовать переподключению к другой точке доступа.
- Medium-Low/Medium-High (Средний-Низкий/Средний-Высокий): роуминг будет осуществляться.
- Medium (Средний): Сбалансированная настройка между отсутствием роуминга и качеством соединения.
- Highest (Наибольший): Ваш клиент Wi-Fi постоянно отслеживает качество соединения. При ухудшении качества соединения от постарается найти и переподключиться к точке доступа с лучшим сигналом.
2 Для беспроводных адаптеров Ralink настройки совпадают с настройками для Intel, но адаптеры Ralink используют roaming sensitivity (чувствительность роуминга) вместо roaming aggressiveness (агрессивности роуминга):
2) Для мобильного телефона:
К сожалению сейчас практически не существует возможности контролировать Wi-Fi роуминг на мобильных телефонах.
1. Мобильные телефоны Blackberry:
Таким образом, если вы являететсь обладателем мобильного телефона blackberry, вы можете установить значение “Wi-Fi Roaming Threshold” в значение “high”, после чего ваш мобильный телефон будет более активно переподключаться к точкам доступа с более мощным сигналом.
2. Другие мобильные телефоны:
На данный момент мы не знаем о наличии у других производителей мобильных телефонов возможности производить настройки роуминга, как это возможно для устройств blackberry.
В случае отсутствия данных настроек мы можем порекомендовать вам использовать стороннее приложение, чтобы добиться быстрого роуминга. Например, для устройств Android существует приложениеВы можете выбрать settings (настройки) и выбрать good signal level (хороший уровень сигнала), чтобы задать чувствительность роуминга ваших мобильных устройств. Чем большее значение вы выберите, тем активнее будет производиться роуминг для вашего телефона (-35 dBm является наибольшим значением). Мы рекомендуем вам выбрать -45 dBm или -50 dBm в качестве good signal level (хороший уровень сигнала).
Если вы установите слишком большое значение для good signal level (хороший уровень сигнала), ваш мобильный телефон будет осуществлять роуминг более часто. Это может помешать просмотру cтраниц в Интернете.
В итоге, если все возможные решения не позволяют вам избавиться от проблемы, вы можете связаться с производителем вашего устройствам для получения поддержки.
dart.org.ua
Бесшовный роуминг WiFi — что такое и зачем нужно?!
Думаю, что уже ни для кого не секрет, что будущее за беспроводными технологиями. И если мобильный Интернет 5G не перехватит инициативу, то следующий этап эволюции сетей это WiFi роуминг, который со временем мимикрирует в Mesh. Давайте разберёмся более подробно в этой технологии, тем более, что через несколько лет она будет использоваться повсеместно.
Итак, если всего 10 лет назад пользователь радовался уже просто отсутсвию лишних проводов и возможности отойти от роутера на 10-15 метров в любую сторону, то сейчас уже ребром встаёт вопрос удобства и комфортной работы. Если в маленькой квартире для этого хватит сил обычного бюджетного роутера, то на больших площадях уже начинаются проблемы.
Самый простой способ расширить зону покрытия Вай-Фай, который можно встретить на каждом IT-блоге и форуме — это увеличить мощность точки доступа на полную катушку и прикрутить антенны помощнее. И вот парадокс — он не помогает! Второй, не менее популярный вариант — использование технологии WDS и установка репитеров-повторителей. Опять же начинаются проблемы со скоростью и стабильностью работы. Как быть? Вот тут нам на помощь и придёт относительно свежее решение — бесшовный роуминг WiFi. Благодаря ему можно покрыть достаточно большую площать — как открытую, так и по зданию, и при этом обеспечить отличное качество работы сети и хороший уровень покрытия.
Основные особенности бесшовного роуминга
Возьмём простой пример. Нам нужно обеспечить хороший приём WiFi в большом офисе. Пару лет назад многие из системных администраторов поступили бы так — поставили бы несколько точек доступа в разных концах с одинаковым названием сети (SSID) и ключом шифрования, затем соединили бы их в один коммутатор и подключили бы его к роутеру. Вроде бы вполне себе рабочее решение. Казалось бы да, но главное неудобство такого решения в том, что во первых не все устройсва могут беспроблемно переключаться при такой схеме. Лично сам сталкивался с тем, что планшет Samsung на Android 7.0 просто выкидывал ошибку аутентификации и надо было переподключаться вручную каждый раз когда он отцеплялся от одной точки доступа и подключался к другой. Ещё один значимый минус в том, что если устройство-клиент находится в точке пересечения двух точек Вай-Фай, то он всё равно остаётся подключенным к одной, пока не выйдет из зоны её покрытия, даже если у второй значительно лучший сигнал в этом месте. Он просто не умеет этого делать сам.
Вот тут на сцене появлятся бесшовный WiFi-роуминг. Кстати, выше описанный случай — это тоже некое подобие беспроводного роуминга, но на очень примитивном уровне. А вот бесшовная беспроводная сеть — это уже профессиональное, качественное, а потому и значительно более дорогое решение. Но поверьте, оно стоит своих денег. Это новая технология, которая позволяет покрывать достаточно большие здания и пространства. Сейчас её можно встретить в аэропортах, на вокзалах и в больших торговых центрах. Человек может идти через всё здание общаясь по голосовой или видеосвязи через скайп или иной мессенджер и при этом связь не пропадёт. Зачастую даже не заикается.
Механизм работы роуминга
Такой эффект бесшовного WiFi достигается благодаря специальным стандартам связи — 802.11 k и 802.11 r. Они позволяют достичь максимальной отдачи скорости, сохраняя при этом минимальные задержки. Рассмотрим их подробнее.
Стандарт 802.11 k — создаёт оптимизированный список точек доступа и их каналов, благодаря чему максимально сокращается время поиска устройством точки доступа с наилучшими параметрами сигнала в данном месте. В любой точке покрытия клиентское устройство имеет информацию о том, с какой точкой доступа оптимальнее всего взаимодействовать.
Стандарт 802.11 r — хранит ключи шифрования точек доступа в сети, используя технологию Fast Basic Service Set Transition (FT). Благодаря ему ускоряется процесс аутентификации с сервером – достаточно лишь 4 коротких сообщений для перехода на другую точку доступа.На переход затрачивается не более 50 миллисекунд.
Стандарт 802.11 v — собирает информацию о том, насколько загружены ближайшие точки доступа. Исходя из этой информации, устройство выбирает наиболее оптимальный для себя вариант.
Сейчас, большинство производителей беспроводного оборудования включают поддержку стандартов 802.11 k, 802.11 v и 802.11 r в программное обеспечение маршрутизаторов и точек доступа. Остаётся только их включить и можно пользоваться!
Организация WiFi Roaming на сети
На сегодняшний день есть два основных варианта построения бесшовного роуминга WiFi. Какой из них использовать зависит непосредственно от того, какие задачи стоят и насколько критичны задержки.
1. Бесшовный WiFi с контроллером
Существует контроллер конфигурации и контроллер управления. Первый обычно выполнен в виде программы, которая выполняет основную настройку точек доступа, а потому нас не интересует. А вот второй — это отдельное устройство, которое выполняет следующие функции:
— виртуализация сети, благодаря чему обеспечивается быстрый роуминг Вай-Фай;
— мониторинг работы подключенных точек доступа;
— регулировка мощности сигнала и пропускной способности точек в зависимости от количества подключенных клиентов и создаваемой ими нагрузки;
— возможность организации веб-аутентификации и динамических учетных записей, в том числе и временных.
На сегодняший день комплекты оборудования можно встретить практически у каждого крупного производителя сетевого оборудования. Самые популярные решения:
— Ubiquiti UniFi
— Mikrotik CAPsMAN
— Edimax
— TP-LINK Auranet
— Zyxel
Построить бесшовный WiFi с роумингом на контроллере стоит достаточно дорого для того, чтобы пользоваться этим дома или в квартире. А вот для офиса или предприятия — в самый раз.
2. WiFi-роуминг без контроллера
Такой вариант построения бесшовного роуминга является более доступным для обычных пользователей, но в то же время имеет несколько большие задержки при переходе клиентского устройства между источниками сигнала. Смысл его заключается в том, что каждая из учавствующих точек доступа пытается выполнять функции контроллера в своей зоне отвественности. При обнаружении клиента с низким уровнем сигнала она опрашивает соседние точки. Если у какой-то из них уровень сигнала для этого клиента выше — она сбрасывает соединение, чтобы устройство-клиент смогло подключиться к более сильному источнику сигнала.
Такой вариант роуминга Вай-Фай можно встретить, например, в последних версия прошивок для роутеров D-Link и Keenetic. Там она называется «Интеллектуальное распределения WiFI-клиентов». Таким образом для большой квартиры или коттеджа достаточно купить два-три недорогих роутера, правильно их настроить и Вы получите недорогую бесшовную сеть, которая будет работать на достаточно приличном уровне.
nastroisam.ru
теория на практике / TP-Link corporate blog / Habr
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.
Как в старой, так и в новой сети у клиента будет присутствовать доступ в интернет, однако все установленные подключения будут сброшены. Но проблема ли это? Обычно переключение не вызывает затруднений, так как все современные браузеры, мессенджеры и почтовые клиенты без проблем обрабатывают потерю соединения. Примером такого переключения может служить переход из кинозала в кафе внутри одного крупного торгового центра: только что вы обменялись с друзьями впечатлениями от нашумевшего блокбастера, а теперь готовы поделиться с ними фотографией кулинарного шедевра — нового десерта от шеф-повара.
Увы, в реальности все не так гладко. Все большую популярность набирают голосовые и видеовызовы, передаваемые по беспроводным сетям Wi-Fi, — независимо от того, используете ли вы Skype, Viber, Telegram, WhatsApp или какое-либо иное приложение, возможность перемещаться и при этом продолжать разговор без перерыва бесценна. И здесь возникает проблема минимизации времени переключения. Голосовые приложения в процессе работы отправляют данные каждые 10–30 мс в зависимости от используемого кодека. Потеря одного или пары таких пакетов с голосом не вызовет раздражения у абонентов, однако, если трафик прервется на более продолжительное время, это не останется незамеченным. Обычно считается, что прерывание голоса на время до 50 мс остается незамеченным большинством собеседников, тогда как отсутствие голосового потока в течение 150 мс однозначно вызывает дискомфорт.
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 коммутаторе, 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 DECO.
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.
habr.com
Бесшовный роуминг Wi-Fi / Habr
Начальник позвал в переговорку, сказал захватить с собой ноутбук. Вроде бы ничего — и там, и на рабочем месте у нас офисная беспроводная сеть. Приходим — а загрузка поставленного на скачивание большого файла оборвалась, SSH-сессии закрылись, заботливо набранная веб-форма при отправке почему-то сбросилась. Знакомо?Сегодня мы поговорим о бесшовном роуминге устройств в беспроводных сетях Wi-Fi.
Роумингом называется процесс переподключения устройства к беспроводной сети при перемещении его в пространстве. Принимаемая мощность радиосигнала ослабевает с расстоянием до передатчика, в результате чего падает эффективная скорость передачи информации, растут канальные ошибки вплоть до обрыва беспроводного соединения. При наличии в радио-сети с одним именем (SSID) более чем одной точки доступа перемещение мобильного абонента из зоны уверенной работы в пределах первой точки доступа в зону, где сигнал от второй точки доступа качественнее (выше мощность, больше отношение сигнал/шум) может произойти такое переподключение.
Решение об осуществлении переподключения всегда принимает клиентское устройство (драйвер Wi-Fi адаптера). Точка доступа может только «подсказать» устройству о желательности данного действия. Иногда можно указать в настройках драйвера параметр «агрессивности» принятия решения. Однако при первоначальном подключении абонента централизованно управляемая система может «заставить» абонента подключиться к предпочтительной (с точки зрения загрузки) точке, и на желаемом канале/диапазоне.
Бесшовным называют такой механизм роуминга, при котором потери передаваемых данных, возникающие в момент переключения с точки на точку, минимальны либо равны нулю, а стек TCP/IP клиентской операционной системы даже не замечает факт переключения. Такой механизм важен при эксплуатации чувствительных к задержкам и потерям приложений, таких как передача голоса по радио-сети (Voice over Wireless), потокового видео, больших объемов данных и вообще всех случаев, где протокол TCP не в состоянии «переварить» временное пропадание канала передачи данных.
Мы поставим эксперименты и подсмотрим за процессом бесшовного роуминга, реализованного средствами централизованно управляемой беспроводной сети, построенной на оборудовании Juniper Wireless, о котором шла речь во вводной статье. Это система корпоративного класса, специально спроектированная для решения задач обеспечения бесшовного роуминга. Затем мы «сломаем» бесшовность и продемонстрируем, к чему это приводит и какого поведения можно ожидать от устройств «бытового класса».
В нашей сети будет обычный Windows7 ноутбук со встроенной карточкой Intel WifiLink 5100abg, два контроллера беспроводных сетей Juniper MX8 в одном сегменте ЛВС, две точки доступа WLA532, каждая настроена на свой контроллер. Трафик до ноутбука будем создавать с Linux-сервера утилитой ping -f -s 1000 либо ping -s 100 -i 0.05. Тот же ноутбук будет заниматься анализом спектра (Wi-Spy DBx/Channelyzer Pro) и захватом 802.11 кадров (OmniWiFi/OmniPeek).
Для авторизации абонентов (правильно, WPA2 Enterprise) по механизму 802.1x поднимем FreeRADIUS-сервер и настроем его на PEAP/MSChapV2. При этом мы сможем наблюдать за потоком трафика «беспроводный контроллер — RADIUS-сервер» при запуске последнего через freeradius -X и отслеживать события полной авторизации и передачи сообщений аккаунтинга. В качестве локальной базы пользователей — текстовый файл с паролями.
Настройки контроллеров для авторизации в нашей сети «DOT1X» идентичны и просты:
set service-profile Secure-DOT1X ssid-name DOT1X set service-profile Secure-DOT1X 11n short-guard-interval disable set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie cipher-ccmp enable set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie enable set service-profile Secure-DOT1X attr vlan-name default set radius server debian64 address 172.16.130.13 timeout 5 retransmit 3 deadtime 5 encrypted-key 0832494d1b1c11 set radius server debian64 mac-addr-format colons set server group debian64-group members debian64 set accounting dot1x ssid DOT1X ** start-stop debian64-group set authentication dot1x ssid DOT1X ** pass-through debian64-group set radio-profile default service-profile Secure-DOT1XПолный конфиг первого контроллера
# Configuration nvgen’d at 2013-6-28 22:18:27
# Image 8.0.2.2.0
# Model MX-8
# Last change occurred at 2013-6-28 19:56:52
set ip route default 172.16.130.1 1
set ip dns enable
set ip dns server 8.8.8.8 PRIMARY
set log server 172.16.130.100 severity error
set system name WLC-1
set system ip-address 172.16.130.30
set system countrycode RU
set timezone MSK 4 0
set service-profile Secure-DOT1X ssid-name DOT1X
set service-profile Secure-DOT1X 11n short-guard-interval disable
set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie cipher-ccmp enable
set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie enable
set service-profile Secure-DOT1X attr vlan-name default
set radius server debian64 address 172.16.130.13 timeout 5 retransmit 3 deadtime 5 encrypted-key 0832494d1b1c11
set radius server debian64 mac-addr-format colons
set server group debian64-group members debian64
set enablepass password…
set accounting dot1x ssid DOT1X ** start-stop debian64-group
set authentication dot1x ssid DOT1X ** pass-through debian64-group
set user anton password encrypted…
set radio-profile default 11n channel-width-na 20MHz
set radio-profile default service-profile Secure-DOT1X
set ap auto mode enable
set ap 2 serial-id mg0211508096 model WLA532-WW
set ap 2 name WLA-2
set ap 2 blink enable
set ap 2 fingerprint 1a:fb:2e:d2:ab:e0:59:87:a7:3c:2a:20:ec:2a:9b:cc
set ap 2 time-out 900
set ap 2 remote-ap wan-outage mode enable
set ap 2 remote-ap wan-outage extended-timeout 10h
set ap 2 radio 1 tx-power 5 mode enable
set ap 2 radio 2 mode disable
set ap 2 local-switching mode enable vlan-profile default
set ap 5 port 5 model WLA532-WW
set ap 5 radio 1 tx-power 5 mode enable
set ap 5 radio 2 mode disable
set ip snmp server enable
set port poe 5 enable
set snmp protocol v1 disable
set snmp protocol v2c enable
set vlan 1 port 1
set vlan 1 port 2
set vlan 1 port 3
set vlan 1 port 4
set vlan 1 port 6
set vlan 1 port 7
set vlan 1 port 8
set interface 1 ip 172.16.130.30 255.255.255.0
set snmp community name CommunityRO access read-only
set mobility-domain mode seed domain-name LocalMobilityDomain
set mobility-domain member 172.16.130.31
# Configuration nvgen’d at 2013-6-28 18:05:38
# Image 8.0.2.2.0
# Model MX-8
# Last change occurred at 2013-6-28 17:56:28
set ip route default 172.16.130.1 1
set system name WLC-2
set system ip-address 172.16.130.31
set system idle-timeout 0
set system countrycode RU
set service-profile Secure-DOT1X ssid-name DOT1X
set service-profile Secure-DOT1X 11n short-guard-interval disable
set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie cipher-ccmp enable
set service-profile Secure-DOT1X rsn-ie enable
set service-profile Secure-DOT1X attr vlan-name default
set radius server debian64 address 172.16.130.13 timeout 5 retransmit 3 deadtime 5 encrypted-key 0832494d1b1c11
set radius server debian64 mac-addr-format colons
set server group debian64-group members debian64
set enablepass password…
set accounting dot1x ssid DOT1X ** start-stop debian64-group
set authentication dot1x ssid DOT1X ** pass-through debian64-group
set user anton password encrypted…
set radio-profile default wmm-powersave enable
set radio-profile default 11n channel-width-na 20MHz
set radio-profile default service-profile Secure-DOT1X
set ap auto mode disable
set ap auto blink enable
set ap 2 serial-id mg0211508096 model WLA532-WW
set ap 2 name WLA-2
set ap 2 fingerprint 1a:fb:2e:d2:ab:e0:59:87:a7:3c:2a:20:ec:2a:9b:cc
set ap 2 time-out 900
set ap 2 remote-ap wan-outage mode enable
set ap 2 remote-ap wan-outage extended-timeout 10h
set ap 2 radio 1 channel 11 tx-power 5 mode enable
set ap 2 radio 2 mode disable
set ap 2 local-switching mode enable vlan-profile default
set load-balancing mode disable
set port poe 5 enable
set port poe 6 enable
set vlan 1 port 1
set vlan 1 port 2
set vlan 1 port 3
set vlan 1 port 4
set vlan 1 port 5
set vlan 1 port 7
set vlan 1 port 8
set interface 1 ip 172.16.130.31 255.255.255.0
set mobility-domain mode member seed-ip 172.16.130.30
set security acl name portalacl permit udp 0.0.0.0 255.255.255.255 eq 68 0.0.0.0 255.255.255.255 eq 67
set security acl name portalacl deny 0.0.0.0 255.255.255.255 capture
commit security acl portalacl
Расположим ноутбук так, чтобы принимаемый им сигнал от обеих точек доступа (на 6 и 11 каналах диапазона b/g, 2.4 ГГц) был примерно одинаковым, подключимся к сети, запустим пинг, посмотрим на распределение энергии в эфире:
Для проверки работоспособности роуминга необходимо, чтобы ноутбук стал получать от точки доступа, с которой он в настоящий ассоциирован, сигнал существенно худший, чем от другой точки с тем же SSID и настройками шифрования. Можно переносить ноутбук, но мне было так не удобно, поэтому я носил одну из точек доступа (на длинном Ethernet кабеле) поближе либо за бетонный угол, а сигнал второй ослаблял, накрывая её тремя вложенными стальными кастрюлями, как матрешку. Каждая кастрюля давала ослабление в 3-4 dB. В результате в какой-то момент времени клиент «соскакивал» на другую точку доступа:
При этом анализ пакетов в эфире показывает такую картину (для того, чтобы OmniPeek мог видеть весь трафик, мне пришлось повторить все эксперименты с точками, жестко завязанными на 11й канал, иначе при сканировании по {6,11} я бы потерял самое интересное).
Ноутбук пытается найти более предпочтительную точку доступа (probe request, фрейм 79086), и получает ответы от обоих, с уровнем сигнала 23% (текущая) и 63% (кандидат).
Последний полезный кадр 79103 передан до сервера через ap2, после чего кадрами 79122-79136 произведено быстрое переключение на ap1, включая авторизацию, реассоциацию, обмен EAPOL.
В запросе на реассоциацию в кадре 79126 содержится ключ PMKID (Pairwise Master Key), который определяет, грубо говоря, идентификатор данной беспроводной сессии. Если точки доступа работают коллективно (под управлением одного контроллера, либо контроллеры общаются между собой), «новая» точка доступа проверяет полученный идентификатор по своим таблицам и, если таковой найден, пропускает этап авторизации и тут же разрешает обмен данными.
В нашем случае первый полезный кадр 79138 через новую точку доступа, ap1, пошел через 90 миллисекунд после последнего через старую. RADIUS-сервер получил только промежуточное сообщение аккаунтинга от точки, которую оставили в покое:
rad_recv: Accounting-Request packet from host 172.16.130.30 port 20000, id=143, length=264Подробнее
Acct-Status-Type = Interim-Update
Acct-Multi-Session-Id = «SESS-30-d44e4b-437681-7f4d10»
Acct-Session-Id = «SESS-30-d44e4b-437681-7f4d10»
User-Name = «test»
Event-Timestamp = «Jun 28 2013 20:56:42 MSK»
Trapeze-VLAN-Name = «default»
Calling-Station-Id = «00-21-5D-C8-06-8A»
NAS-Port-Id = «AP5/1»
Called-Station-Id = «78-19-F7-7C-6A-40:DOT1X»
Trapeze-Attr-19 = 0x77696e646f777337
Trapeze-Attr-21 = 0x77696e646f7773
NAS-Port = 33
Framed-IP-Address = 172.16.130.128
Acct-Session-Time = 921
Acct-Output-Octets = 246429867
Acct-Input-Octets = 238261281
Acct-Output-Packets = 232900
Acct-Input-Packets = 247341
NAS-Port-Type = Wireless-802.11
NAS-IP-Address = 172.16.130.30
NAS-Identifier = «Trapeze»
Acct-Delay-Time = 0
# Executing section preacct from file /etc/freeradius/sites-enabled/default
+- entering group preacct {…}
++[preprocess] returns ok
[acct_unique] Hashing ‘NAS-Port = 33,Client-IP-Address = 172.16.130.30,NAS-IP-Address = 172.16.130.30,Acct-Session-Id = «SESS-30-d44e4b-437681-7f4d10»,User-Name = «test»’
[acct_unique] Acct-Unique-Session-ID = «c1a67d40e7b54bea».
++[acct_unique] returns ok
[suffix] No ‘@’ in User-Name = «test», looking up realm NULL
[suffix] No such realm «NULL»
++[suffix] returns noop
++[files] returns noop
# Executing section accounting from file /etc/freeradius/sites-enabled/default
+- entering group accounting {…}
[detail] expand: /var/log/freeradius/radacct/%{Client-IP-Address}/detail-%Y%m%d -> /var/log/freeradius/radacct/172.16.130.30/detail-20130628
[detail] /var/log/freeradius/radacct/%{Client-IP-Address}/detail-%Y%m%d expands to /var/log/freeradius/radacct/172.16.130.30/detail-20130628
[detail] expand: %t -> Fri Jun 28 20:56:16 2013
++[detail] returns ok
++[unix] returns noop
[radutmp] expand: /var/log/freeradius/radutmp -> /var/log/freeradius/radutmp
[radutmp] expand: %{User-Name} -> test
++[radutmp] returns ok
++[exec] returns noop
[attr_filter.accounting_response] expand: %{User-Name} -> test
attr_filter: Matched entry DEFAULT at line 12
++[attr_filter.accounting_response] returns updated
Sending Accounting-Response of id 143 to 172.16.130.30 port 20000
Finished request 269.
Всё это работало так быстро только потому, что обе точки доступа (вернее, обслуживающие их контроллеры) имеют общую базу подключенных активных клиентских устройств. Для этого контроллеры объединены в «группу мобильности». Выбирается имя, задается начальный «кандидат на роль главного»:
WLA-1:
set mobility-domain mode seed domain-name LocalMobilityDomain set mobility-domain member 172.16.130.31
WLA-2:
set mobility-domain mode member seed-ip 172.16.130.30
Пример функционирующей группы мобильности:
WLC-1# show mobility-domain
Mobility Domain name: LocalMobilityDomain
Flags: u = up[2], d/e = down/config error[0], c = cluster enabled[0],
p = primary seed, s = secondary seed (S = cluster preempt mode enabled),
a = mobility domain active seed, A = cluster active seed (if different),
m = member, y = syncing, w = waiting to sync, n = sync completed,
f = sync failed
Member: * = switch behind NAT
Member Flags Model Version NoAPs APCap
---------------- ----- -------- ---------- ----- -----
172.16.130.30 upa-- MX-8 8.0.2.2 1 12
172.16.130.31 um--- MX-8 8.0.2.2 1 12
При роуминге абонентов между точками доступа контроллеры обмениваются контекстом абонента, включая историю его перемещений:
Roaming history: Switch AP/Radio Association time Duration --------------- ----------- ----------------- ------------------- *172.16.130.30 5/1 06/28/13 22:12:22 00:06:34 172.16.130.31 2/1 06/28/13 21:57:28 00:14:54 172.16.130.30 5/1 06/28/13 22:08:56Детали полностьюWLC-1# sh sessions network verbose
1 sessions total
Name: test
Session ID: 42
Global ID: SESS-41-d44e4b-442936-c9f222
Login type: dot1x
SSID: DOT1X
IP: 172.16.130.128
MAC: 00:21:5d:c8:06:8a
AP/Radio: 5/1 (Port 5)
State: ACTIVE
Session tag: 1
Host name: Cartman
Vlan name: default (AAA)
Device type: windows7 (AAA)
Device group: windows (AAA)
Up time: 00:09:59
Roaming history:
Switch AP/Radio Association time Duration
— — — — *172.16.130.30 5/1 06/28/13 22:12:22 00:06:34
172.16.130.31 2/1 06/28/13 21:57:28 00:14:54
172.16.130.30 5/1 06/28/13 22:08:56
Session Start: Fri Jun 28 22:08:57 2013 MSK
Last Auth Time: Fri Jun 28 22:08:57 2013 MSK
Last Activity: Fri Jun 28 22:18:56 2013 MSK ( <15s ago)
Session Timeout: 0
Idle Time-To-Live: 179
EAP Method: PASSTHRU, using server 172.16.130.13
Protocol: 802.11 WMM
Session CAC: disabled
Stats age: 0 seconds
Radio type: 802.11g
Last packet rate: 54.0 Mb/s
Last packet RSSI: -52 dBm
Last packet SNR: 43
Power Save: disabled
Voice Queue: IDLE
Packets Bytes
— — Rx Unicast 44824 21023372
Rx Multicast 249 31159
Rx Encrypt Err 0 0
Tx Unicast 22615 7289459
Rx peak A-MSDU 0 0
Rx peak A-MPDU 0 0
Tx peak A-MSDU 0 0
Tx peak A-MPDU 0 0
Queue Tx Packets Tx Dropped Re-Transmit Rx Dropped
— — — — — Background 17015 0 1641 0
BestEffort 5745 0 495 0
Video 0 0 0 0
Voice 11 0 1 0
11n Capabilities:
Max Rx A-MSDU size: 0K
Max Rx A-MPDU size: 0K
Max Channel Width: 20MHz
SM power save: none
TxBeamformer: All
TxBeamformee: NonComp-Unknown, Comp-Unknown
Теперь самое время промоделировать типичный офисный случай, когда точки доступа предоставляют одну сеть, но друг о друге не знают. Ломать-не строить: уберем на одном из контроллеров членство в группе мобильности (clear mobility-domain mode member). Аналогично вызванное событие роуминга приводит к более серьезным последствиям:
Хоть в сообщении реассоциации (27818) клиент и передают верный PMKID, новая точка доступа подтверждает ассоциацию (27820) и тут же запрашивает полную повторную авторизацию по 802.1 (EAP, 27823). Это приводит к длинной цепочке событий, включая отправку сообщений деассоциции «старой» точке доступа (27887) и
Полный цикл авторизации на RADIUS-сервереrad_recv: Access-Request packet from host 172.16.130.31 port 20000, id=132, length=139
NAS-Port-Id = «AP2/1»
Calling-Station-Id = «00-21-5D-C8-06-8A»
Called-Station-Id = «78-19-F7-75-5F-80:DOT1X»
Service-Type = Framed-User
EAP-Message = 0x020100090174657374
User-Name = «test»
NAS-Port = 19
NAS-Port-Type = Wireless-802.11
NAS-IP-Address = 172.16.130.31
NAS-Identifier = «Trapeze»
Message-Authenticator = 0xaf02c98034a727ae8cc5063bcda80c39
# Executing section authorize from file /etc/freeradius/sites-enabled/default
+- entering group authorize {…}
++[preprocess] returns ok
++[chap] returns noop
++[mschap] returns noop
++[digest] returns noop
[suffix] No ‘@’ in User-Name = «test», looking up realm NULL
[suffix] No such realm «NULL»
++[suffix] returns noop
[eap] EAP packet type response id 1 length 9
[eap] No EAP Start, assuming it’s an on-going EAP conversation
++[eap] returns updated
[files] users: Matched entry test at line 206
++[files] returns ok
++[expiration] returns noop
++[logintime] returns noop
[pap] WARNING: Auth-Type already set. Not setting to PAP
++[pap] returns noop
Found Auth-Type = EAP
# Executing group from file /etc/freeradius/sites-enabled/default
+- entering group authenticate {…}
[eap] EAP Identity
[eap] processing type md5
rlm_eap_md5: Issuing Challenge
++[eap] returns handled
Sending Access-Challenge of id 132 to 172.16.130.31 port 20000
и так далее три экрана логов
В данной статье мы не рассмотрели различные имеющиеся стандартные либо вендор-зависимые механизмы «помощи» клиентского роуминга, такие как WPA2 Fast BSS Transition (FT) 802.11r, Neighbor Reports и т.п. Желающие могут изучить эту серию статей.
Подведем итог:
- Бытовые точки доступа, работающие автономно друг от друга, заставят клиента произвести полный цикл авторизации при перемещении от одной точки к другой. Это чревато серьезными задержками в передаче полезного трафика, особенно при использовании централизованных баз пользователей (вы же не применяете общий пароль/PSK в корпоративной среде) и как следствие — обрывом коннектов.
- Бюджетные, но централизованные системы (Mikrotik, UniFi) возможно и обеспечат бесшовный роуминг, но это зависит от реализации. Например, хоть UniFi и имеет «контроллер», он служит только для общей настройки набора точек доступа одним интерфейсом, и по крайней мере в версии софта 2.х точки доступа далее работают автономно и роумингу не помогают (буду рад предложению протестировать эти устройства аналогичным образом).
- Беспроводные системы корпоративного класса (Juniper, Cisco, Aruba и т.д.) изначально проектировались для поддержки бесшовного роуминга; на них в первую очередь и реализуют нововведения вроде 802.11r. Но за это приходится платить, и зачастую немало.
habr.com
Роуминг в Wi-Fi-сетях
Введение
Современные принципы построения инфокоммуникационных сетей ориентированы не только на предоставление высокоскоростного доступа, но и на удобство пользователей. Роуминг в Wi-Fi-сетях является той самой составляющей, которая больше относится к удобству абонентов. В радиосетях роумингом называют процесс переключения абонента беспроводной сети от одной базовой станции (точки доступа, из зоны обслуживания которой уходит абонент) к другой (в зону обслуживания которой этот абонент входит).
Довольно распространенной ситуацией в офисах крупных компаний с Wi-Fi-сетью является отсутствие роуминга или его некорректная настройка. Это приводит к тому, что, несмотря на наличие равномерного радиопокрытия во всем здании, при перемещении абонента по нему обрываются SSH-сессии, прекращается загрузка файлов, не говоря уже о разрывах сеансов связи при использовании WatsApp, Skype и других подобных приложений.
Самый простой, дешевый и распространенный способ организации роуминга заключается в конфигурировании радиосети из точек доступа с одинаковым SSID. Когда мощность радиосигнала от абонента ослабевает (уменьшается SNR — отношения сигнал-шум), то это приводит к уменьшению скорости соединения, и если SNR падает ниже критической отметки, то соединение полностью разрывается. В том случае, если беспроводное абонентское устройство «видит» в сети оборудование с одинаковым SSID, то оно производит к нему подключение.
Многие производители беспроводного оборудования для организации роуминга используют проприетарные протоколы, но даже в этом случае задержки при хендовере могут достигать нескольких секунд, например, при использовании протокола WPA2-Enterprise, когда требуется подключение точек доступа к RADIUS-серверу:
Камнем преткновения в организации Wi-Fi-роуминга является то, что решение о переключении от одной точки доступа к другой принимает абонент (точнее клиентское оборудование). Большинство протоколов для переключения абонента от одного Wi-Fi-устройства к другому, используют принудительное отключение пользователя от точки доступа при ухудшении качества сигнала. В настройках большинства точек доступа, поддерживающих роуминг, можно установить минимальный уровень сигнала, при котором абонент будет отключен от сети. Это не самый лучший вариант реализации роуминга, ведь все также происходит разрыв TCP-сессии, а клиентское устройство может безуспешно пытаться продолжить попытки установления соединения с устройством, наглым образом выкинувшим его из сети.
802.11r и 802.11k – «Мобильный» Wi-Fi
Для решения описанных выше проблем в 2008 году в свет вышла спецификация 802.11r (а позднее еще и поправка к ней — 802.11k), которая является дополнением к стандарту 802.11 и служит для обеспечения бесшовного радиопокрытия и переключения абонентов от одной точки доступа к другой. Так что если вы собираетесь решить похожую задачу организации бесшовного Wi-Fi роуминга, то нужно выбирать оборудование, поддерживающее эти спецификации стандарта.
В 802.11r используется технология Fast Basic Service Set Transition, благодаря которой ключи шифрования от всех точек доступа хранятся в одном месте, что позволяет абоненту сократить процедуру аутентификации до обмена четырьмя короткими сообщениями. Поправка 11k позволяет уменьшить время обнаружения точек доступа с лучшими уровнями сигналов. Это реализуется за счет того, что по беспроводной сети начинают «летать» пакеты с информацией о соседних точках доступа и их состоянии.
Общий принцип работы стандарта 802.11r состоит в том, что абонентский терминал имеет список доступных точек доступа. Доступные точки принадлежат к одному мобильному домену MDIE, информация о принадлежности к MDIE транслируется вместе с SSID. Если абонент видит доступную точку доступа из MDIE с лучшим уровнем SNR, то абонент по еще активному беспроводному подключению производит предварительную авторизацию с другой точкой доступа из MDIE.
Для ускорения подключения, аутентификация происходит по упрощенной схеме, вместо авторизации на RADIUS-сервере, абонентский терминал обменивается с Wi-Fi контроллером PMK-ключом. Ключ PKM передается только при первой аутентификации и хранится в памяти Wi-Fi контроллера.
Только после того, как другая точка доступа авторизовала абонента, происходит хэндовер. Далее скорость переключения уже не будет зависеть от того, насколько быстро по сети летают пакеты, а лишь от того, как быстро абонентское устройство сможет произвести перестройку частоты на новый канал. При таком алгоритме переключение абонента происходит незаметно для пользователя.
Несмотря на то, что подавляющее большинство современных Wi-Fi устройств поддерживает 802.11r, всегда нужно оставлять запасной вариант, поэтому не лишним будет настроить «агрессивный роуминг», работающий по принципу отключения абонента при снижении SNR ниже заданного порогового значения.
Готовые решения для бесшовного роуминга
Организовать роуминг в беспроводной сети можно с использованием обычных точек доступа, поддерживающих вышеуказанные спецификации. И этот вариант подходит скорее для тех случаев, когда сеть состоит из небольшого количества точек доступа. Но если ваша сеть насчитывает десяток беспроводных точек, то для такой сети более целесообразно рассматривать специализированные решения от Cisco, Motorola, Juniper Aruba и пр.
Некоторые решения нуждаются в настройке отдельного контроллера, который управляет всей сетью, но есть и такие, которым контроллер не нужен. Например, у Aruba Networks имеются Instant точки, которые не работают без физического контроллера, но есть виртуальный, который поднимается на одной из точек. При этом работает большинство сервисов, ради которых создают такие сети: бесшовный роуминг, сканирование радиоспектра и пространства, распознавание устройств в сети. В дальнейшем при росте сети эти точки можно перевести в режим работы с физическим контроллером, отказавшись от виртуального.
Компания Motorolla славится своим интеллектуальным решением Wing 5, которым «наделено» беспроводное оборудование. Благодаря этому решению все оборудование (как локальное, так и удаленное) объединяется в единую распределенную сеть, что позволяет уменьшить количество коммутаторов в сети, а точки доступа могут работать более синхронно и эффективно.
Благодаря решению Wing 5 оборудование Motorolla может производить интеллектуальный контроль полосы пропускания и балансировку нагрузки между точками доступа, тем самым распределяя трафик в сети равномерно между всеми точками доступа. Кроме того, оборудование может самостоятельно динамически изменить конфигурацию в случае обнаружения интерференции (например, если рядом микроволновая печь). Также оборудование имеет функцию адаптивного покрытия, позволяющее увеличивать мощность сигнала для устройств в сети с низким отношением сигнал-шум (SNR). И конечно немаловажная функция – самовосстановление соседних точек доступа в случае их зависания.
У компании Cisco тоже есть похожее решение, и называется оно Cisco Mobility Express Solution. Политика Cisco в плане подхода к программному обеспечению чем-то напоминает Apple – простота развертывания и настройки (настройка занимает менее 10 минут). Поэтому оно подходит для компаний с небольшим штатом IT-специалистов либо вовсе без него. Mobility Express Solution разворачивается на базе точек доступа Cisco Aironet, которые также имеют виртуальный контроллер и приобретать отдельное устройство для этого нет необходимости. Подключение и настройка Aironet может производиться даже с обычного смартфона, достаточно лишь подключиться к точке доступа по известному SSID со стандартным заводским паролем:
При подключении к точке доступа по известному IP-адресу пользователю будет предложено пройти настройку с использованием мастера установки Cisco WLAN Express. Независимо от того, сколько точек доступа имеется в сети, ее настройка может производиться через любое оборудование Cisco Aironet, работающее в сети. Кстати говоря, при настройке сети со смартфона, можно скачать отдельное приложение Cisco Wireless, доступное как в Google Play, так и App Sore.
Заключение
Настройка роуминга в сети без использования специализированных решений ведущих производителей сетевого оборудования возможно, но всегда полезно использовать не только «голый стандарт». Поэтому реализация бесшовного роуминга с использованием решений с виртуальным либо физическим контроллером WLAN корпоративного класса от таких производителей как Cisco, Motorola, Juniper и Aruba позволяет легко управлять другими точками доступа без использования дополнительного оборудования. А это значит, что с их помощью любая компания как малого так и среднего бизнеса может предложить своим беспроводным клиентам такой же высокий уровень обслуживания, как и крупные предприятия, без каких-либо дополнительных затрат и сложного программного обеспечения.
nag.ru
Роуминг в сетях WiFi — 802.11i/r/k/v/OKC, что нам действительно нужно и как это распознать
Когда речь заходит о роуминге, под этим понятием обычно скрывается два различных процесса. В мире сотовых сетей, который пришёл к нам раньше, под роумингом подразумевается способность работать в «чужой» сети, а вовсе не бесшовная миграция между базовыми станциями (handover). Незаметное перемещение между БС сотовой сети настолько естественно, что о нём вообще мало вспоминают.В мире WiFi дела обстоят иначе, и под роумингом обычно подразумевают незаметное для пользователя перемещение между точками доступа одной сети — BSS transition, хотя повсеместное введение SMS-авторизации в ближайшем будущем должно подтолкнуть операторов к внедрению стандарта роуминга между чужими сетями WiFi в стиле сотовой инфраструктуры и на базе её идентификации.
Далее следует описание существующих технологий роуминга и способы их выявления на незнакомом оборудовании, предполагается, что читатель знаком с базовыми принципами работы WiFi.
Если оценивать роуминг переключения (который handover) в сети WiFi с позиции сотовых сетей, самым верным описанием будет такое – его НЕТ, не предусмотрен стандартом, и за много лет ситуация не изменилась. В сотовых сетях переключение абонента на другую БС инициирует контроллер сети на основе информационных сообщений от клиента, оценивая сигнал на клиенте от соседних баз, в WiFi решение о переключении клиент всегда принимает сам – база может только подсказать, как это сделать быстрее. Зато в WiFi есть множество стандартизированных «костылей», вполне успешно позволяющих уложить процесс смены точки доступа в 50 мс и сохранить абоненту голосовой звонок поверх IP, а также не стандартизированных разработок каждого производителя, которые могут как помочь, так и усугубить и без того грустный процесс (Ubiquity Zero HandOff – пример когда костыль сделал хуже, чем было до него). Тут можно легко кинуть в автора камень, а как же 802.11r/v – но они вовсе не обязательны в рамках WiFi, поддерживаются не всеми устройствами, и не предполагают ничего вроде принудительного перевода с резервированием полосы. Выбор куда и КОГДА переключиться — всё равно остаётся за клиентом. Более того, включение 802.11r приведёт к невозможности подключения к сети для старых клиентов, т.к. это обязательная опция в кадре 802.11! В некоторых случаях он вам не то что не нужен, а вреден (старые драйвера, принтеры сканеры и т.п. устройства).
Теория
Имея общие вводные, стоит коротко описать, что и для чего может пригодиться в WiFi для роуминга (будем называть его так).
802.11i
Поправка 2004 года, внесенная в стандарт в 2007, нацелена на безопасность и описывает аутентификацию и шифрование (WPA2). Нам интересна, т.к. процедура обмена ключами и взаимодействие с внешними ресурсами (RADIUS) вместе сильно замедляют переключение клиента между ТД. Описан первый принцип быстрого переподключения – хранения ключа PMK, правда только для тех точек где клиент один раз уже прошёл полную процедуру – т.е. быстрый возврат в сеть.
OKC (Opportunistic Key Caching)
Первые известные костыли, в процессе аутентификации 802.1x точка доступа сохраняет ключ pairwise master key (PMK) для каждого клиента, идея состояла в том чтобы этот ключ через контроллер передавался соседним точкам — за счёт чего исключалось новое обращение к RADIUS и упрощался обмен, значительно снижалось время переключения на новую точку. Не является частью стандарта, отсюда все вытекающие, однако поддерживается всеми серьёзными производителями WiFi-железа и некоторыми клиентами. Без поддержки со стороны клиента функция бесполезна, для WPA2-PSK впрочем тоже. Некоторые вендоры принудительно пытаются задействовать метод, видя сохранённый ключ, даже если клиент его не запросил в Request, иногда срабатывает.
802.11k
Radio Resource Management, поправка 2008 года, с 2012 года в стандарте, опция. Точка доступа флагом указывает в Beacon поддержку опции, при запросе со стороны клиента отправляет ему список соседних точек, клиент не тратит время на сканирование всех доступных каналов и сразу переходит на нужный и выбирает новую точку. Экономится батарейка, в High-Load также улучшается общее состояние эфира. Вместе с 802.11v может сделать жизнь клиентов достаточно комфортной, чтобы не думать об остальных технологиях (ведь точку-кандидата клиент всё равно выбирает сам) — если конечно вам не важен VoIP и магия 50 мс для WPA2-Enterprise. Без поддержки со стороны клиента бесполезна.
802.11v
Wireless Network Management (WNM) поправки опубликованы в 2011 году и в 2012 вошли в стандарт, большое количество опций. Основное назначение – эффективное управление беспроводной средой – обмен данными о среде между станциями, энергосбережение клиента, улучшение процесса роуминга и балансировки – клиенту отправляются сообщения с подходящими ТД, что адресует проблемы перегрузки точек (Load-Balancing) и “прилипших” клиентов со слабым сигналом, и некоторые другие функции. Assisted Power Saving устанавливает максимальный тайм-аут для клиента, не требуя от него частых сообщений keep-alive, Direct Milticast Service позволяет получать мультикаст-кадры на скорости подключения клиента, а не скорости соты – что освобождает эфир и сохраняет батарею (к роумингу данные функции не относятся). А вот BSS Transition очень даже относится – в её рамках существует 3 типа сообщений, это запрос от клиента на указание подходящих точек, и два сообщения от точки – Load Balancing Request в случае если точка перегружена, и просит клиента перейти на другую и Optimized Roaming Request если параметры RSSI и Data Rate не удовлетворяют минимальным требованиям ТД. Важно отметить, что это рекомендательные сообщения, и действия остаются на усмотрение клиента. Принудительное отключение возможно только в рамках проприетарных технологий Band/Load Steering/Balancing, и может быть некорректно отработано клиентом, или вовсе проигнорировано (его отключают кадрами Disassociate).
Совместное использование 802.11k/v даёт хороший результат, и в большинстве случаев домашних и малоофисных сетей достаточно для клиентов, не создавая проблем в работе различных устройств. Дальше уже идёт тяжелая артиллерия – она радикально решает основную проблему, но может вызвать побочные действия – это 802.11r.
802.11r/FT
Fast Roaming/Fast BSS Transition – 802.11r обязательна для клиента при использовании на точке, т.е. те кто его не поддерживают, не могут подключиться – это флаг в управляющих кадрах и измененный механизм обмена ключами, если абонент старый и не знает о его существовании, у него проблема (на новых устройствах даже при отсутствии поддержки функции иногда добавляют понимание данного флага, хотя по стандарту нужно полностью реализовать протокол). Может также обрушить некорректные драйвера старых клиентских адаптеров — дело в использовании при первоначальном подключении FT 4-Way Handshake для распространения общего ключа, вот что об этом говорит стандарт: «A STA shall not use any authentication algorithm except the FT authentication algorithm when using the FT Protocol».
Fast BSS Transition работает с сетями RSNA (Robust Security Network Association – WPA2) и полностью открытыми сетями. Для WPA2-PSK теряется смысл быстрого роуминга, т.к. клиент и точка всё равно обмениваются 4 пакетами, ускорять тут нечего. В расчётах не учитывается время на поиск подходящей точки, а для диапазона 5 ГГц оно может быть изрядным – необходимо отсканировать 16 каналов и найти подходящую ТД, поэтому общая стратегия как раз заключается в совместном использовании протоколов k/v и r.
Если вы используете для авторизации RADIUS и хотите очень быстрый роуминг — выбора у вас нет, только 802.11r!
Кроме самого роуминга в 802.11r потенциально есть возможность опрашивать точку о наличии необходимых клиенту ресурсах и резервировать их (QoS). Соответственно, существует два подвида протоколов — FT Protocol и FT Resource Request Protocol. Общение между клиентом и точками может происходить как напрямую через воздух (Over-the-Air), так и через используемую точку и контроллеры ( Over-the-DS) – второй способ чуть дольше. Запрос QoS от точки на клиентах пока практически нигде не реализован и не используется.
Самый важный элемент кадра – MDE, Mobility Domain Element, он необходим для успешного роуминга, который возможен только в пределах одного домена.
Затрачиваемое на переключение клиента время в зависимости от стандарта (“Performance Study of Fast BS Transition using IEEE 802.11r” by Sangeetha Bangolae, Carol Bell and Emily Qi):
Необходимо учитывать, что это «чистое» время переключения, когда клиент уже решил что связь ухудшается, и нашёл новую точку!
Практика работы роуминга 802.11r отлично изложена в статье antonvn , не вижу смысла повторяться.
А вот работу других дополнений можно рассмотреть на примере. Добавить строчку в datasheet не сложно, сложнее заставить эту строчку работать. У меня в распоряжении есть пара точек Adtran Bluesocket (BSAP 1925), это нижний средний диапазон, сильно недотягивающий по объему функционала до лидеров рынка, но предоставляющий неплохие возможности по интеграции в операторскую сеть и хорошую стабильность и производительность. Если у вас всего 2-3 точки в одной компании, смысла для вас в них мало (только если аренда с облачным контроллером), а вот для распределенных или масштабных сетей (10-20+) – уже становится интересно. Рядом с ними идут Cambium – их сейчас для тестов под рукой нет, но коллеги хвалят. По описанию Cambium располагает чуть большим функционалом чем Bluesocket (есть 802.11r, больше типов туннелей для пользовательского трафика, возможность работы до 24 точек без внешнего контроллера и т.д. по мелочам), у Bluesocket пока только 802.11k/v/OKC – полный роуминг r обещают в следующем софте. Aruba/Cisco/Ruckus предсказуемо умеют всё из доступного на рынке – правда вопрос, будете ли вы реально это использовать. Тестировать дешевое оборудование часто неблагодарная задача, около года назад нам приносили Edimax, стабильность работы управляющего портала тогда вызвала большие вопросы, на чём тестирование завершили не вдаваясь в глубину функций. Возникают сомнения, что в такой ценовой категории смогли организовать полноценный мониторинг эфира и оповещение о соседях клиента, интересно если кто-то сможет это проверить в деле. Ubiquiti роуминг пока не поддерживает, так же как и Mikrotik (а жаль!).
Нужно ещё заметить, что наличие функции оповещения о соседях не имеет большого смысла, если точка о них не знает – т.е. необходим режим фонового сканирования каналов и поиск на них соседей. Дело в том, что в обычном режиме точки работают только на своём канале, и знать о соседях на других просто не могут! Решение с установкой всех точек на один канал опробовали Ubiquiti, доказав на практике что это плохая идея (в этом никто не сомневался) – драматично падает ёмкость.
Используемое оборудование
Используются две точки доступа Bluesocket BSAP 1925, трафик снимается двумя ноутбуками – на одном софт AirMagnet WiFi Analyzer PRO в паре с карточкой AirMagnet PCI Express Card 3 Х 3, второй ноутбкук для ловли трафика на другом канале – MacBook 2016 года с адаптером 802.11ac. Судя по дампу, со своей задачей он справился, использовалась программа Airtool version 1.6. Почему не с одного ноута? У нас есть ещё 3 USB-адаптера Proxim Orinoco a/b/g/n как раз для целей одновременного съема с 3 каналов, но они, как выяснилось, не работают с большей частью трафика современных сетей. Как только в эфире появляется любой свежий клиент или точка, анализатор перестаёт видеть большую часть трафика. Почему так происходит мы пытались разобраться, в итоге не докопавшись до глубинных деталей плюнули, что-то меняется во фрейме, вероятно виноват и 802.11ac. Вендор сообщает, что это физическая особенность адаптеров, и фикса для них не будет, имейте в виду! В итоге буквально недавно Airmagnet выпустили обновление софта и новые USB-адаптеры под него, но у нас их пока нет. А у вас скорее всего и не будет, как и анализатора Airmagnet, но так ли он вам нужен? Всё описанное ниже можно увидеть на любом устройстве, способном перейти в режим монитора и разобрать весь трафик в 5 ГГц диапазоне. Для понимания реального времени перехода необходимо запускать дамп на одном компьютере для 2 каналов с двумя независтимыми адаптерами, т.к. при использовании 2 разных машин крайне сложно точно синхронизировать время (я не уверен в точности, а речь идёт о миллисекундах), а при переходе одного адаптера по двум каналам будет теряться половина трафика.
Тестирование делали дома у друзей, одна точка стояла на кухне, другая в комнате, отделены капитальной стеной и видели друг друга с минимальным сигналом. Обстановка и наличие соседних сетей аналогичны небольшим офисам. Телефон практически сразу при попадании в помещение переключался на стоявшую в нём точку. Для усложнения задачи переход делался быстро, а сигнал стремительно падал сразу при выходе из помещения за угол – такая схема больше проверяла работу клиента, точки не успевали задействовать систему балансировки.
Работа с дампами
Дампы рассматривались в бесплатном и доступном каждому Wireshark.
802.11k
Точка анонсирует возможность отправки списка соседей в кадрах Beacon:
Клиент при желании получить список точек по своему SSID, отправляет Action Frame. В моём случае клиент запрашивает список соседей после подключения к SSID (фильтр Wireshark по типу кадров wlan.fc.type_subtype eq 13):
Ответ со списком соседних точек клиенту Neighbor List Report от текущей ТД, с указанием на каком канале и какую точку искать клиенту:
802.11v
Отыскать следы работы 802.11v не получилось – для активации работы балансировки необходимо хорошо нагрузить точку, и ждать что произойдёт в эфире, в этот раз не удалось этого сделать. Bluesocket заявляет адаптивную систему балансировки, которая всегда позволяет подключиться клиенту к желаемому радио, а дальше уже при необходимости его переключает. Нет смысла выдавливать всех по умолчанию в 5 ГГц, когда 2,4 пуст, также у клиента не всегда достаточный уровень сигнала для использования пятёрки, а ему мешают подключиться к двойке. По опыту, балансировка работает, но вот поймать её работу в дамп полностью я пока не сумел – в этот раз попались только сообщения Disassociate после падения сигнала и отсутствия ответа от клиента, но клиент в это время уже переподключился самостоятельно. Свежие аппараты, как мой Xperia Z5, сразу подключаются в 5 ГГц, аналогично поступают все новые устройства Apple. Ограничился проверкой предоставления соседей, и дампом роуминга на двух каналах одновременно. В процессе разбора переключения увидел достаточно интересное – задержку передачи определенных пакетов устройством, когда канал уже установлен и работает, но трафика приложения долгое время нет. Так что при реальном тестировании определенного приложения необходимо учитывать особенности работы его и сетевого стека вашего устройства – вполне возможно, что в задержке виноват не WiFi, а ваш софт!
Особенности стэка клиента
Далее — самое интересное. Дамп с 44 канала, куда переключился клиент. По дампу видно, что с момента первого запроса до успешного обмена ключами проходит 46 миллисекунд – никакой 802.11r при использовании WPA2 preshared key просто не нужен. Всё упирается в то, насколько быстро клиент поймет необходимость переключения и найдёт нужную точку. Но самое интересное не в этом, интересное кроется в том, что трафик тестового приложения отсутствовал ещё 3 секунды! Для наглядности был запущен ping с интервалом 15мс, интервал не всегда соблюдался из-за особенностей работы WiFi и отсутствия приоритета на трафике (Best Effort). В идеале конечно нужно тестировать чем-то более разумным, но программа для запуска пинга уже была на аппарате, поэтому довольствовались ей.
Аутентификация и успешное подключение:
После подключения появляется сетевой трафик, однако это не ICMP, а какие-то другие пакеты! И только спустя 3 секунды появляются ICMP запросы:
Вот что в это время происходит на исходной точке доступа, сложно сказать, начал ли клиент процедуру подключения на новую точку ранее полного отключения от исходной, как это следует из дампа, т.к. время может быть не точным:
После того как точка доступа получает последние пакеты от клиента с уровнем сигнала -80 dBm, и далее клиент не подтверждает несколько пакетов, точка отправляет ему сообщения Disassociate. Вероятно, клиент в это время уже ведёт успешную передачу на новом канале, т.к. никто не мешает ему переключаться на него для сканирования доступных точек не отключаясь от текущей, а в данном случае для этого не нужно тратить много времени.
Визуально, некоторая задержка переключения присутствует, пинги подвисают – но как показал дамп, это не проблема WiFi. Полного отключения от сети на устройстве не происходило, сигнал при переходе между помещениями падает, а потом быстро возвращается к высоким значениям.
В случае поддержки функционала BSS Transition, его наличие в дампе выявляется по указанному флагу — кадр Probe Request от клиента:
Выводы?
Не стоит гоняться за технологиями ради технологий, они не всегда играют решающую роль. Даже с самыми модными WiFi-точками, последнее слово за клиентом. Ориентируясь на представленную информацию, вы сами сможете проверить ваши точки на соответствие потребностям и заявленному в описании функционалу, и выбрать технологии, которые вам необходимы.
Грамотная расстановка точек по помещению и планирование сети позволят получить хорошие результаты даже с недорогим оборудованием, точно так же используя топовое железо можно легко угробить проект необдуманным монтажом.
habr.com