无线漫游技术如何解决wifi信号差问题

1 背景

无线局域网是不使用任何导线或传输电缆连接的局域网，而使用无线电波作为数据传送的媒介，wifi信号传送距离一般只有几十米。无线局域网的主干网路通常使用有线电缆，无线局域网用户通过一个或多个无线接入点接入无线局域网。一个 AP的覆盖范围是有限的，当一个 STA 距离 AP 比较远时，wifi信号通信质量就会下降，为了提高 STA 的可移动范围，产生了漫游功能。 

漫游功能即用于在STA从一个AP的信号覆盖范围移动到另一个AP的信号覆盖范围过程中，保持IP地址不变且数据业务不中断。这里的关键是用户业务不中断，如果 STA 现在 AP1下线，业务中断，一段时间后wifi信号再到AP2上重新上线，重新获取IP，则不能称为漫游。 

对于用户来说，漫游的行为通常是透明的无缝漫游，即用户及其使用的应用程序，不会感知到wifi信号漫游的发生。而且，对于像 VoWLAN 这样的应用来说，切换时，用户数据通信中断的时间，必须少于50ms(人耳能感觉到的时间间隔)。这些要求，对现有的技术提出了极大地挑战。如何有效地满足用户在使用无线网络(尤其是 WLAN)时的无缝漫游问题，成为各设备厂商亟待解决的问题。 

2 无线漫游技术概述

漫游分为AC内漫游和AC间漫游，在一些大型的 WLAN 网络中，需要的 AP 的数据往往比较多，不可能通过一台AC管理所有AP，这就需要多台AC来管理这么多的 AP。 

在一个 WLAN 中，无线用户的wifi信号漫游范围不能无限扩大，为了用户可以在不同 AC 下属的 AP 之间进行wifi信号漫游，同时又能对用户漫游的范围进行控制并达到可管理的目的，将 STA 可移动范围内的一组 AC 组成漫游组(Mobility Group)。 

在漫游组内，每个AC都保存有一个漫游组内其他成员的列表(如下图所示)。当一个STA加入某个 AC的时候，该AC会向漫游组内的其他AC发送通告信息;如STA是首次接入漫游组，那么其最初接入的AC(漫出AC/HA)就会保存其相关信息;当STA漫游到其他AC的时候，该AC就会将STA的信 息同步给相关AC(漫入AC/FA);如果该STA是漫游用户，那么STA原来所在的AC(漫出 AC/HA)在收到通告信息后就会将STA的相关信息同步给当前的AC(漫入AC/FA)。  

在一般情况下，漫游终端用户的信息在漫游行为产生的情况下才进行交互。可以通过使用wifi信号漫游组主动信息同步功能，在用户漫游发生之前，让组内各个AC 间主动完成终端用户信息的共享，就可以在用户漫游时候耗费更少的时间，提高漫游效率。 

3 无线漫游技术实现

1）漫游判断 

AC 上收到 STA 的重关联请求，以下几种情况会进行漫游上线处理: 
查询当前AC有该STA表项，并且当前的关联信息与重关联信息中SSID等信息相同; 当前 AC 无该 STA 表项，wifi信号的漫游组或漫游列表中的某一 AC 有该 STA 表项，并且该表项信息中的 SSID 与重关联的 SSID 信息一致; 特殊的，为了避免 WEB 认证用户多次重认证，改善用户体验，当 AC 上收到 WEB 认证用户的关联请求时，也会先做上述 2 项的wifi信号漫游上线判断处理。除此之外，STA上线都当作首次上线处理及非漫游处理。 

2）流量转发

集中转发模式下，HAC 与用户网关之间网络可达，因此wifi信号漫游用户的流量都转回给 HAC，由 HAC 负责 转发。如图 8，STA 发生 AC 间(二层/三层)漫游，AC1、AC2 分别对应为 STA 的 HAC 和 FAC，由于漫游后 STA 的 IP 地址保持不变，为保证 STA 三层漫游后仍然能访问原来的子网，需要将 STA 的流量通过 AC 间的 MTI 隧道转回给 HAC 即 AC1，再由 HAC 负责转发出去。同样，网络侧发往 STA 的报文也会先发往 HAC，再由 HAC 通过 MTI 隧道转给 FAC，FAC 通过 CAPWAP 隧道发往 FAP，再转发给漫游 STA。 

本地转发模式下，HAP 与用户网络之间网络可达，因此wifi信号漫游用户的流量都必须先转回给 HAP，由 HAP 负责转发出去。如图 9，STA 发生 AC 间二/三层漫游，AP1、AP2 分别对应于 STA 的 HAP 和 FAP。为保 证 STA 漫游后仍然能访问到原先的网络，必须将 STA 的流量转回到 HAP 上，由 HAP 转发出去。同样， 网络侧发往用户的报文也会先发往 HAP，由 HAP 通过 HAP 与 FAP 之间的 MTI 隧道转发给 FAP。 

4 技术优势

WLAN 相比传统有线网络的最大优势就是STA不受物理介质所处位置的影响，可以在wifi信号覆盖范围内自由移动，且在移动过程中能够保持业务不受影响。在一个ESS内往往需要多个AP才能覆盖一个较大的区域，因此 STA在移动过程中难免要从一个AP的wifi信号覆盖范围移动到另一个AP的信号覆盖下，相应的，关联关系要从老AP切换到新AP下才能获得新AP的服务。WLAN漫游技术就是解决在关联关系切换时保持用户业务不中断的问题，并将切换丢包降到最低，保障用户移动时业务体验平稳、流畅。 

WLAN漫游解决了以下问题:

1）保证STA漫游后可以保持IP地址不变。 

应用层协议以IP地址和 TCP/UDP 协议承载用户业务，漫游后的用户必须能够保持原 IP 地址不变，对应的TCP/UDP 连接才能不中断，应用层数据才能保持正常转发。

2）保证STA漫游后仍能访问初次上线时的网络(称为家乡网络)，且所能执行的业务保持不变。保证STA漫游到任何地方都能和初次上线时一样访问网络，业务层感知不到漫游。 

3）避免漫游过程中数据传输丢包，保障用户体验。 

WLAN漫游技术保障用户可在wifi信号信号覆盖范围内自由移动，移动过程中业务不中断，不会出现wifi信号差的问题，用户体验不受影响。 

5 结论

单AC的Infrastructure WLAN架构下，所有AP归属同一个AC管理，用户在AP间漫游时，状态信息归属相同AC管理，当网络规模扩大后，部署了多个AC，锐捷网络正是通过漫游组以及漫游隧道等技术实现了AC内以及AC间的平滑漫游，解决了wifi信号差的问题，实现了更广范围的覆盖和漫游的客户需求。 

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