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什么是AP无线漫游?

无线漫游非常常见,是指STA(Station,无线工作站)在移动到两个AP覆盖范围的临界区域时,与新的AP进行关联并与原有AP断开关联。锐捷WLAN漫游技术,可以保障用户在漫游过程中,Wi-Fi信号稳定不中断,业务连续,体验不受影响。

  • 发布时间:2022-08-25

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1.什么是AP无线漫游?

在无线局域网中,单个AP设备的信号覆盖范围都是有限的,覆盖距离一般只有几十米。在多AP覆盖的情况,当具有移动通信能力的终端STA进入两个AP的临界区域时,终端与原有AP断开连接并与新AP重关联,这个过程可以称为无线漫游。

对于普通应用来说,比如线上会议、语音电话等,漫游过程发生的AP切换可能会导致短暂的延时卡顿,影响面不会太大。但对于企业生产或者仓储环境来说,需要无线覆盖的面积可能在几万平方,且接入设备大大增多。以一个制造生产车间为例,产线要做实时数据回传,物料搬运都用AGV,机械臂。需要的数据传输量大,网络依赖高,且存在接入点的高速移动,机器人移动速度在1.5m/s到2m/s左右,每个移动机器人跨AP漫游,AP漫游过程丢包即造成数据丢失甚至机器人趴窝。因此,在生产和智能仓储场景,无线漫游能力显得尤为重要。

2.AP无线漫游技术是如何实现的?

2.1 FAT AP架构下,AP设备不做认证时: 

 

(1) AP1,AP2正常工作,发送Beacon帧,向STA通告支持的无线服务;

(2) STA搜索到AP1的信号,向AP1发Probe Request,请求获取AP1所提供的无线服务;AP1回应Probe Response;

(3) STA向AP1发送认证请求报文(Authentication Request)请求接入,AP1回应认证响应报文(Authentication Response);

(4) STA向AP1发送关联请求报文(Association Request)进行关联,AP1回应关联响应报文(Association Response)。STA与AP间建立链路层连接;

(5) STA不需要进行身份认证,通过AP1成功连入网络。

(6) 当STA从AP1往AP2方向移动,感知到AP2的信号强度渐大,AP1强度渐弱,当AP2与AP1的信号强度差达到一定门限时,STA开始向AP2发起认证和关联请求,(通过Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response报文);

(7) STA与AP2的链路层连接建立成功后,成功连入网络。

2.2 AC+FIT AP架构下,AC上不做认证时: 

 

(1) AP1与AP2分别与AC建立CAPWAP隧道; 

(2) AP1,AP2发送Beacon帧,向STA通告支持的无线服务;

(3) STA搜索到AP1的信号,向AP1发Probe Request,请求获取AP1所提供的无线服务;AP1回应Probe Response;

(4) STA向AP1发送认证请求报文(Authentication Request)请求接入,AP1透传报文到AC,AC通过AP1回应认证响应报文(Authentication Response);

(5) STA向AP1发送关联请求报文(Association Request)进行关联,AP1透传报文至AC,AC回应关联响应报文(Association Response)。STA与AP1间建立链路层连接;

(6) STA不需要进行身份认证,通过AP1成功连入网络。

(7) 当STA从AP1往AP2方向移动,感知到AP2的信号强度渐大,AP1强度渐弱,当AP2与AP1的信号强度差达到一定门限时,STA开始向AP2发起认证和关联请求,(通过Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response报文),建立无线链路连接;

(8) AC通过AP1向STA发送一个去认证报文,通知STA从AP1下线;

(9) STA通过AP2成功连入网络。

2.3 FAT AP架构下,在AP上进行802.1X认证时:

 

(1) AP1,AP2正常工作,发送Beacon帧,向STA通告支持的无线服务;

(2) STA搜索到AP1的信号,向AP1发Probe Request,请求获取AP1所提供的无线服务;AP1回应Probe Response;

(3) STA向AP1发送认证请求报文(Authentication Request)请求接入,AP1回应认证响应报文(Authentication Response);

(4) STA向AP1发送关联请求报文(Association Request)进行关联,AP1回应关联响应报文(Association Response)。STA与AP间建立链路层连接;

(5) AP1向STA发起802.1X协商,用户输入用户名、密码,AP1通过Radius协议把用户名、密码发到Radius服务器上进行认证。

(6) 802.1X认证成功后,STA与服务器间协商出PMK,同时服务器把PMK下发到AP1上。

(7) STA与AP1进行四次握手协商,通过PMK协商得到STA与AP1间数据加密所用的PTK。

(8) STA通过AP1成功连入网络。

(9) 当STA从AP1往AP2方向移动,感知到AP2的信号强度渐大,AP1强度渐弱,当AP2与AP1的信号强度差达到一定门限时,STA开始向AP2发起认证和关联请求,(通过Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response报文);

(10) STA与AP2的链路层连接建立成功后,因AP2上没有STA的身份信息,因此还需要与STA进行802.1X协商,并得到STA与AP2之间的PMK;

(11) 802.1X协商成功后,STA与AP2进一步通过四次握手协商数据加密密钥PTK;

(12) STA通过AP2成功连入网络。

2.4 AC+FIT AP架构下,AC上做802.1X认证时:

 

(1) AP1与AP2分别与AC建立CAPWAP隧道; 

(2) AP1,AP2发送Beacon帧,向STA通告支持的无线服务;

(3) STA搜索到AP1的信号,向AP1发Probe Request,请求获取AP1所提供的无线服务;AP1回应Probe Response;

(4) STA向AP1发送认证请求报文(Authentication Request)请求接入,AP1透传报文到AC,AC通过AP1回应认证响应报文(Authentication Response);

(5) STA向AP1发送关联请求报文(Association Request)进行关联,AP1透传报文至AC,AC回应关联响应报文(Association Response)。STA与AP1间建立链路层连接;

(6) AP1与STA开始802.1X协商,用户输入用户名、密码,AC通过Radius协议把用户名、密码发到Radius服务器上进行认证。

(7) 802.1X认证成功后,STA与服务器间协商出PMK,同时服务器把PMK下发到AC上。

(8) STA与AC之间进行四次握手协商,通过PMK协商得到STA与AP1间数据加密所用的PTK,AC把PTK下发到AP1上。

(9) STA通过AP1成功连入网络。

(10) 当STA从AP1往AP2方向移动,感知到AP2的信号强度渐大,AP1强度渐弱,当AP2与AP1的信号强度差达到一定门限时,STA开始向AP2发起认证和关联请求,(通过Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response报文);

(11) STA与AP2的链路层连接建立成功后,因AC上已经有STA的身份信息,因此不需要再进行802.1X协商,而是直接使用之前得到的PMK进行STA与AP2间的四次握手协议协商AP2与STA间的数据加密密钥PTK;

(12) AC通过AP1向STA发送一个去认证报文,通知STA从AP1下线;

(13) STA通过AP2成功连入网络。

3.锐捷无线漫游方案的价值

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Wi-Fi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Wi-Fi信号差的问题,用户体验不受影响。 

4.锐捷场景化无线AP漫游方案简介

4.1 工业无线零漫游方案

传统方案中,一个网络中的 AP 生成 相同的 SSID,终端在移动过程中始终关联在该 SSID。但不同的AP会生成不同的 BSSID,使终端感知附近不同的AP,并根据当前信号强度主动漫游。主动漫游容易产生粘性终端(终端保持连接到远端的AP,而不漫游到附近信号更好的AP,影响终端和网络整体性能),以及在漫游过程中耗时过⻓产生丢包。 

锐捷 Wi-Fi 工业无线零漫游方案将网络中的多台同频物理 AP 虚拟成一个大的“虚拟 AP”,终端自身不主动触发也不感知漫游,而是通过无线控制器(AC)来对每个终端进行漫游决策,从而获得更优的性能并避免终 端主动漫游引起的丢包。简介⻅图 3。 

4.2 AR无线零漫游方案

传统方案中,终端在信号强度低于阈值时,才会主动进行漫游。因此即使附近有信号强度更好,更合适的AP,部分终端会成为粘性终端,依然连接在较远的AP,使终端自身以及无线网络的整体性能降低。

AR无线零漫游方案使用AR系列AP额外的一个射频(AI Radio)进行环境扫描,并将信息上送无线控制器(AC),由 AC 引导终端进行漫游,提升各终端以及无线网络的整体性能。 

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