Протоколы быстрого роуминга Wi-Fi 802.11k/v/r

Начнем с того, что бесшовного Wi-Fi роуминга не существует и существовать не может, потому что решение о подключении или переподключении принимает клиент и только клиент. Точка доступа может только подсказать ему правильный выбор, но решение клиент все равно будет принимать сам.

В самом простейшем случае роуминг представляет собой обычное переподключение, когда клиент обнаружив слабый сигнал от точки доступа (обычно -75 дБи и ниже) начинает поиск альтернативных точек и подключается к той, которая предоставляет наиболее сильный сигнал.

Также точка доступа может отключать клиента при некотором уровне сигнала, но отключать она его будет в никуда, так как данными о соседних точках не располагает, как и положением клиента относительно этих точек. И может так оказаться, что клиент не найдет лучшей альтернативы и будет обращаться именно к ней снова и снова.

Чтобы избежать этих ситуаций были разработаны и внедрены протоколы 802.11k/v/r, которые используются совместно, как минимум в связке 802.11k/v.

🔹 802.11k: Radio Resource Measurement - позволяет точкам и клиентам динамически обмениваться информации о состоянии среды передачи, что позволяет клиенту быстрое и проще понять куда можно переподключиться.

Так клиент может запросить у точки Link Measurement Report – отчет об измерении канала, в ответ точка ему пришлет параметры приема клиента, что позволит последнему вовремя понять, что точка его не слышит из-за асимметрии мощности или помех, хотя он слышит ее хорошо.

Также точка может попросить у клиента Beacon Reports – отчет о всех точках, которые он видит и качестве сигнала каждой из них, это позволяет контроллеру сети понять положение клиента относительно точек и то, как выглядит радиочастотная среда со стороны клиента.

Наконец клиент перед принятием решения о переключении может запросить Neighbor Reports, в которых точка ему сообщит о ближайших к нему точках на которое он может переключиться.

Последнее имеет важное значение для быстрого переключения, так позволяет избегать полного сканирования диапазона и проверить только рекомендованные точки, что уменьшает время сканирования с 0,5 -2 с, до 0,1 с и менее.

🔹 802.11v: Wireless Network Management – протокол, используемый в связке с 802.11k и позволяющий проактивно управлять беспроводной сетью.

Так перед переподключением клиент может отправить BTM Query, в ответ точка сообщит ему рекомендации по выбору альтернативных точек не только с учетом радиообстановки для конкретного клиента, но и загруженности точек доступа.

Также если точка доступа перегружена или видит, что качество связи с клиентом ухудшилось, то она проактивно отправляет клиенту BTM Request с рекомендацией переключиться.

Но, как мы уже говорили, это только рекомендация, решение переключиться или остаться остается за клиентом. Если на точке включена опция принудительного отключения клиента, то она отключит его только по истечении срока ожидания, предоставляя возможность уйти самому.

В целом наличие этих двух протоколов позволяет значительно ускорить роуминг и улучшить качество работы сети за счет того, что и клиент, и точки динамически отслеживают состояние среды и могут проактивно рекомендовать куда и когда переподключаться.

🔹 802.11r: Fast BSS Transition – протокол быстрого переключения, который позволяет ускорить этот процесс за счет предварительной аутентификации и генерации сессионных ключей.

Обычно переключение происходит следующим образом: клиент отличается от одной точки, аутентифицируется на второй, подключается, формирует ключи и производит рукопожатие.

Это может занимать до 0,7 – 1 с, что приводит к разрывам VoIP соединений, зависанию видеоконференций, лагам в онлайн-играх и т.д.

802.11r предлагает выполнять предварительную аутентификацию и генерацию ключей для подключения к другой точке еще до разрыва старого подключения, что позволяет радикально сократить время переключения до 15-50 мс.

Однако для ее поддержки требуется WPA2-Enterprise или WPA3, что делает технологию пока недоступной большинству домашних и SOHO пользователей.