Бесшовный вайфай. Бесшовный WiFi. Онлайн курсы по Mikrotik

802.11R. Быстрое переключение между точками (хэндовер)

Многие производители Wi-Fi обещают бесшовное переключение между точками доступа с использованием своего «гениального» прориэтарного протокола.

Не смотря на красивые обещания, на практике, задержки при переключении (хэндовере) могут оказаться существенно больше заявленных 50-100 мс (переключение может занимать до 10 секунд при использовании протокола WPA2-Enterprise). Дело в том, что решение о переходе на другую точку доступа всегда принимается клиентским оборудованием. Т.е. Ваш смартфон, ноутбук или планшет сам решает когда ему переключаться и как это сделать.

Часто проприэтарные протоколы известных производителей Wi-Fi основаны на принудительной деаунтификации устройства при ухудшении качества сигнала. Иногда в настройках Wi-Fi точки можно задавать «агрессивность роуминга» - минимальное значение сигнала, при котором устройство будет «выброшено» из сети. Часто клиентское оборудование некорректно реагирует на такой «пинок под зад». Обрывается TCP сессия, закачка файлов останавливается. Обрывается соединение с почтовым сервером, виртуальной машиной. Подключение к SIP-серверу требует повторной аутентификации.

Довольно часто клиентское устройство вместо того, чтобы подключиться к соседней точке с лучшим сигналом (к данному решению его подталкивает Wi-Fi контроллер ) безрезультатно пытается восстановить соединение с прежней точкой. Ещё хуже, если устройство попытается зацепиться за другую сеть из списка сохранённых (например гостевую сеть).

Но даже если процесс переключения проходит по плану, существенное время отнимает повторный обмен ключами (EAP) и авторизация на Radius-сервере (WPA-2 Enterprise).

Для решения данных проблем ассоциацией Wi-Fi был разработан протокол 802.11R. В настоящее время большинство мобильных устройств его поддерживают (Apple начиная с iPhone 4S, Samsung Galaxy S4, Sony Xperia Z5 Compact, BlackBerry Passport Silver Edition,...)

Суть 802.11R в том, что мобильное устройство знает свои и чужие точки по сигналу принадлежности к мобильному домену (MDIE). Данный сигнал добавляется в сигнал радиомаяка (SSID beacon).

Если Ваш iPhone увидил точку из своего мобильного домена с лучшим уровнем сигнал/шум, он прежде чем начать процедуру переключения по существующей «нитке» проводит предварительную авторизацию с другой точкой мобильного домена.

Во-вторых, авторизация проходит по упрощённому сценарию — вместо долгой авторизации на Radius-сервере, клиентское устройство обменивается с контроллером Wi-Fi ключём PMK-R1. (Исходный ключ PMK-R0 передаётся только при первичной аутентификации и хранится в памяти Wi-Fi-контроллера).

В момент, когда другая точка «задним числом» авторизовала устройство, происходит собственно хэндовер. Перенастройка частоты и канала в смартфоне занимает не более 50 милисекунд. В большинстве случаев проходит абсолютно незамтено для пользователя.

При выборе решения для офисной Wi-Fi сети — обращайте внимание на то, поддерживает ли выбранное оборудование открытый роуминговый протокол 802.11R, понятный для клиентских устройств. Например, оборудование Edimax Pro полностью поддерживает данный протокол, поэтому проблем с роумингом в большинстве случаев не возникает. Однако, если ваше устройство старое и не понимает протокол 802.11R, существует возможность настройки агрессивности роуминга на основании снижения сигнала ниже порогового значения — как это делают другие производители Wi-Fi, подавая как «инновационное решение».

802.11 K. Балансировка нагрузки в беспроводной сети

Помимо проблем с роумингом, часто корпоративным пользователям приходится сталкиваться с перегруженностью одной точки доступа. В классической реализации Wi-Fi все устройства стремятся подключиться к точке доступа с лучшим сигналом. Иногда в результате неправильного расположения точки (ошибка радиопланирования) на одной точке регистрируются все «обитатели офиса», а остальные «отдыхают».

Из-за неравномерной нагрузки сильно падает скорость локальной сети, т. к. радиоэфир представляет из себя один большой «хаб», где устройства «говорят по очереди».

Для сглаживания неравномерности и оптимального распределения пользователей между точками, работающими на разных радиоканалах был разработан протокол 802.11K.

802.11K работает в связке с 802.11R (как правило, устройства поддерживающие “R”-стандарт, также поддерживают “K”-стандарт).

Если мобильное устройство «видит» сигнал маяков от других точек, состоящих в этом же мобильном домене, устройство отсылает широковещательный запрос «Radio Measurement Request frame», в котором запрашивает информацию о текущем состоянии других точек доступа в пределах зоны видимости:

количестве зарегистрированных пользователей

средняя скорость канала (количество переданных пакетов)

сколько байт было передано в определённый интервал времени

В расширенной спецификации стандарта смартфон клиента может запрашивать о состоянии канала у других мобильных устройств, подключённых к потенциально интересной точке доступа, которые поддерживают стандарт 802.11K. Устройства отвечают не только о реальной статистике, но и о состоянии сигнал/шум.

Таким образом, если Ваш смартфон видит 2 и более точек в пределах одного мобильного домена, он выберет точку не с лучшим сигналом, а точку, которая обеспечит большую скорость подключения к локальной сети (менее загруженную).

Условия приёма, количество пользователей и нагрузка на точке может меняться динамически, но используя протокол 802.11K и 802.11R устройства будут незаметно переключаться и нагрузка на сеть будет всегда распределена равномерно.

Многие производители, использующие проиприэтарные протоколы реализуют подобие 802.11K, когда «перегруженная» точка насильно отключает клиентов с худшими условиями приёма или ограничивает максимальное количество одновременно зарегистрированных устройств и отключает регистрацию, если количество клиентов превысило допустимы пределы. Данные проприэтарные протоколы не так эффективны, но всё же не дают Wi-Fi сети обрушиться совсем.

Как сэкономить на радиопланировании благодаря 802.11K

Использование оборудования с поддержкой протоколов 802.11R и 802.11K отчасти исправляют ошибки, допущенные во время радиопланирования. Динамические протоколы с поддержкой роуминга позволяют недопустить перегрузок отдельных точек и распределить нагрузку между точками равномерно по сети.

Команда WiFi-solutions рекомендует всегда делать радиопланирование, но иногда в небольших сетях, можно расставить точки хаотически. Динамические протоколы улучшат качество Wi-Fi и распределение нагрузки между каналами соседних точек.

Применение динамических протоколов для бесшовного роуминга позволяет снизить зоны перекрытия. Таким образом, обеспечить качественное покрытие можно меньшим количеством точек. Экономия на оборудовании — до 25%.

Мне нужна консультация. Свяжитесь со мной.

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 802.11 k - "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.

Бесшовный роуминг wifi – эффективное объединение нескольких точек доступа к беспроводной сети Интернет в сплошную систему под управлением их вещания одним центральным устройством-контроллером. Правильно установленное и настроенное оборудование позволяет пользоваться глобальной сетью на любых площадях на постоянной основе без частичного или полного обрыва сигнала. В зависимости от поставленных целей компания «УмкаПро» всегда готова спроектировать, купить необходимые технические средства, смонтировать и настроить бесшовный Wi Fi на любом объекте в Москве.

Принцип работы бесшовного WIFI

Для покрытия большой площади доступом к беспроводной сети Интернет можно установить многочисленное количество автономных точек. Однако в таком варианте придется постоянно переключаться, перемещаясь по территории. Это вовсе не практично и неудобно. Именно для создания единой сети, в которой при переключении между точками доступа сигнал не теряется, и был разработан бесшовный wifi роуминг.

Суть его работы заключается в одновременном функционировании нескольких точек доступа. При этом управление их вещанием осуществляется одним контроллером, которое:

• отслеживает нагрузку на каждую точку доступа;
• производит регулировку сигнала, а также пропускную способность, зависимо от количества пользователей;
• гарантирует скоростной роуминг, посредством которого можно свободно передвигаться по территории без перебоя передачи данных. Контроллер постоянно направляет именно на конкретное устройство сигнал от тех точек доступа, которые расположены ближе всего.

На чем строится бесшовный wifi

Годы работы в данном направлении позволяют нам выделить следующие типы оборудования, которое является самыми удачным современным вариантом для оборудования частных домов, офисов, торговых комплексов и прочих типов объектов:

1. Бесшовный роуминг wifi Mikrotik CAPsMAN – очень надежный и сравнительно недорогой вариант оборудования, который способен справиться практически с любыми задачами.
2. Бесшовный роуминг wifi Ubiquiti UniFi – самое универсальное, бесперебойное решение, обеспечивающее постоянный уровень связи на любых площадях.
3. Бесшовный роуминг wifi Zyxel – более дорогостоящий вариант оборудования, которое кроме стандартного контролера представлено и специальными точками доступа с функциями контроллера.

Независимо от площади оборудуемого объекта, специалисты нашей компании всегда готовы качественно спроектировать и установить Ubiquiti, Zyxel или Mikrotik роуминг wifi. Годы работы в данном направлении позволяют нам гарантировать безупречное качество и эффективность работы смонтированной системы.

Сейчас набирают популярность различные беспроводные устройства, для которых скоростной доступ в сеть возможен только посредством WiFi. Это Ipad/Iphone, и другие мобильные гаджеты. Когда вы хотите организовать WiFi доступ на площади 30 кв. м., то установка обычного Dlink за 1200 рублей, решат все ваши проблемы, но, если у вас площадь >500 кв. м. и это только по одному этажу это решение не подойдет. Если использовать обычные точки доступа или роутеры, то у каждого роутера будет свое название сети (уникальный SSID) либо роутеры надо будет разносить далеко, чтобы зоны покрытия не перекрывались, а это приведет к появлению зон с очень плохим качеством приема, или, вообще, отсутствующим сигналом. Где-то полгода назад, столкнулся с такой же проблемой, решение нашлось достаточно быстро это UniFi.

Пример Установки WiFi UniFi в автосервисе-автомойке с несколькими зданиями.

UniFi обеспечивает покрытием беспроводной сети школьный округ Аркадия в Калифорнии (перевод).

UniFi обеспечивает беспроводным доступом высококлассные отели в Перу (перевод).

Возможности WiFi точек UniFi:

Одна сеть для всех точек WiFi.

Привлекательный дизайн.

Простота монтажа, PoE.

Отображение зоны покрытия и расположения точек доступа на дисплее администратора.

Централизованное управление беспроводной сетью.

Гостевые сети, без доступа к локальной сети.

Создание временных паролей для гостевых пользователей.

Автоматическое обновление ПО на точках доступа.

Высокая масштабируемость: до 100 и более точек.

Множественные беспроводные сети с разграничением прав доступа.

Разделение трафика пользователей сети по VLAN.

Быстрый внутрисетевой роуминг при переключении между точками доступа.

Отслеживание трафика пользователей, определение источников повышенной нагрузки на сеть.

Большая зона покрытия.

Возможность генерации одноразовых временных паролей (актуально для мест общего пользования: гостиниц, кафе и т. п.)

Подключение точек в режиме репитера.

Обзор возможностей контроллера UniFi Controller тут.

Внедрение WiFi от Ubiquity в отелях Перу тут (перевод).

Аппаратный контроллер для Ubiquiti UniFi. UniFi Cloud Key.

Как это выглядит на практике:

На один из компьютеров сети устанавливается программный контроллер, на котором производятся все настройки беспроводной сети.

Через этот контроллер впоследствии производятся все настройки точек и параметров сети. Ниже пара скриншотов настроек и внешнего вида.

Это план здания с указанием мест установки точек.

Настройка гостевой сети, без доступа к ресурсам корпоративной.

Мониторинг активных клиентов.

Мониторинг точек доступа.

Вид сверху.

Процесс установки и настройки предельно простой:

1. Расставляете точки и подключаете их к локальной сети, UniFi поддерживают PoE так, что для их подключения нужна только ethernet розетка.

2. Устанавливаете программный контроллер на любой компьютер сети, настраиваете параметры WiFi сетей, инициализируете точки, после инициализации на точке применятся настройки с контроллера, и точка будет готова для работы. Даже при выключенном контроллере настройки на точках сохраняются.