Roaming wielu osobom kojarzy się jedynie z zasięgiem sieci komórkowych w innych krajach, a jest to zagadnienie, które jest istotne również w kontekście sieci bezprzewodowych. Roaming w sieciach Wi-Fi działa podobnie jak w sieciach komórkowych - polega na przełączaniu się klientów pomiędzy różnymi punktami dostępowymi.
Sprawna obsługa roamingu jest kluczem do efektywnej mobilności w sieciach Wi-Fi. To nie tylko obsługa mobilnych użytkowników, bowiem mamy z nim do czynienia również w środowiskach przemysłowych oraz w logistyce. W zastosowaniach przemysłowych (np. w przypadku hal montażowych) urządzenia zaopatrzone w nadajniki Wi-Fi przemieszczają się po dużym obszarze wchodząc w zasięg różnych punktów dostępowych. W logistyce bezprzewodowe czytniki kodów (naręczne czy też zaintegrowane z systemami transportowymi) przemieszczają się po dużym obszarze obsługiwanym przez wiele AP (Access Point). Oznacza to zatem, że nawet urządzenia pracujące w sieci, które są zainstalowane na wózkach widłowych poruszających się z dużą prędkością po halach magazynowych, nie gubią zasięgu.
Sprawny roaming to także zmniejszenie liczby użytkowników połączonych do danego punktu dostępowego. Ogranicza to problem przeciążenia jednego AP podczas nagromadzenia urządzeń w jednym miejscu.
Przeczytaj też: Gdzie wykorzystuje się urządzenia auto id typu wearable?
Przełączanie klienta pomiędzy AP
Za przełączania klientów pomiędzy punktami dostępowymi (AP) odpowiadają protokoły 802.11r i 802.11k.
Przełączanie klienta pomiędzy AP jest operacją złożoną i dość czasochłonną - poniżej przebieg:
- Skanowanie: klient wybiera nowy AP z listy dostępnych. Skanowanie przebiega w sposób pasywny tzn. decyzja podejmowana jest wyłącznie na podstawie obserwowanych fizycznych parametrów sygnału AP lub sposób aktywny, w którym klient odpytuje AP starając się wybrać najbardziej optymalny punkt dostępowy.
- Autoryzacja 802.11 klienta do nowego AP.
- Reasocjacja (tj. podłączenie) klienta z nowym AP.
Protokół 802.11x
W przypadku gdy stosowana jest autoryzacja WPA2 Enterprise, tj. z wykorzystaniem protokołu 802.1x (co często ma miejsce w sieciach korporacyjnych oraz przemysłowych) konieczna jest "reautoryzacja" klienta z nowym AP, co przebiega w trzech kolejnych krokach:
- Negocjacja klucza master (PMK) protokołu 802.1x
- Generowanie kluczy sesji (PTK) w ramach protokołu 802.11i, wymagająca wymiany 4 komunikatów i skutkująca uzyskaniem klucza enkrypcji dla transmitowanych danych
- Ustalenie parametrów QoS (Quality of service) w celu odbudowy strumieni QoS (mechanizm służy obsłudze gwarantowanego pasma stosowany np. w transmisji VoIP i danych czasu rzeczywistego)
Jak wynika z powyższego procesu, tak zrealizowany roaming jest dość kosztowny czasowo, zwłaszcza w drugiej fazie związanej z autoryzacją - wymaga przeprowadzenia długotrwałych operacji kryptograficznych oraz "sięgnięcia" do zewnętrznego serwera autoryzacyjnego RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service). Przykładowo: dodatkowe opóźnienie rzędu 50 ms w transmisji VoIP jest już wyraźnie odczuwalne dla użytkownika.
Protokół 802.11r
Protokół 802.11r służy do przyspieszenia obsługi roamingu. Pozwala na zmniejszenie liczby wymienianych w ramach negocjacji danych poprzez połączenie komunikatów ustalenia PTK i parametrów QoS z wcześniej przesyłanymi komunikatami reasocjacji (piggyback). Jednocześnie stosuje się cache'owanie klucza serwera (przechowywanie i wykorzystywaniu danych przez określony czas w pamięci podręcznej), co skraca początkową fazę obsługi 802.1x i eliminuje konieczność sięgania do zewnętrznych serwerów autoryzacji. Należy wyraźnie zaznaczyć, że protokół 802.11r służy do wspomagania roamingu, tak więc jego implementacja nie jest obowiązkowa, ale przyczynia się do znacznego zwiększenia komfortu pracy użytkowników.
Protokół 802.11k
Drugim protokołem wspomagającym roaming jest 802.11k. Służy on do optymalizacji wyboru AP przez klienta. Jak zostało wspomniane wcześniej klient może wybierać nowy AP posługując się postrzeganą przez siebie siłą sygnału pochodzącego od dostępnych AP. W danym momencie sygnał od jednego AP będzie najsilniejszy i ten właśnie punkt dostępowy zostanie wybrany. Jednak nie zawsze takie rozwiązanie jest optymalne z punktu widzenia sieci jako całości. Może ono prowadzić do znacznego przeciążenia niektórych AP, co z kolei będzie skutkowało zwolnieniem transmisji, a w skrajnych przypadkach niedostępnością sieci - sygnał pochodzący od AP może być silny, ale przy b. dużej liczbie podłączonych klientów AP nie będzie w stanie ich obsłużyć, zarówno z powodu ograniczonych zasobów CPU/RAM, jak i z powodu dostępnej przepustowości pasma radiowego.
Protokół 802.11k pozwala klientowi wybrać optymalny AP z dostępnych, co w zarysie funkcjonuje następująco:
- AP uzyskuje informację od klienta, że ten zamierza przełączyć się na inny AP
- AP informuje klienta o gotowości do przełączenia
- Klient prosi AP o listę nowych AP
- AP przekazuje klientowi "raport" optymalnych AP do przełączenia
- Klient przełącza się na optymalny (wg. uzyskanego raportu) AP docelowy
Autor tekstu: Kamil Kościanek
Zachęcamy do zapoznania się z ofertą naszej firmy w zakresie sieci bezprzewodowych i punktów dostępowych renomowanych producentów takich jak: Extreme Networks, Ubiquiti UniFi, Aruba (HP) czy Cisco. Służymy pomocą we wdrożeniu i instalacji sieci.
Więcej informacji znajduje się >>TUTAJ
