UniFi - 快速漫游

2017-10-18 14:46| 查看: 98| 评论: 0

本文将介绍 UniFi 快速漫游,以及快速漫游如何提高网络性能,与以前的零切换漫游协议相比所具有的优势。
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UniFi 快速漫游

随着无线设备的续航能力和便携性的提升,平板电脑、手机和移动 VoIP 等设备有望展现进一步的性能改善。从第一代 UniFi AP 产品线的 3.7.26 版固件和第二代 UniFi AP 的 3.7.21 版固件开始,UAP 均可实现自动快速漫游从而加速漫游切换。如果不确定你的 UAP 是哪一代?请点击查看下方 “相关文章”查看。

方形的 UAP-AC 是唯一不支持快速漫游的机型。 AC 系列的其余产品均支持快速漫游。 在此篇文章查找第一代中 UAP-AC 的类型。

快速漫游是一种无线协议修订版本,其灵感来自于快速 BSS 切换(IEEE 802.11r),可使接入点快速验证漫游客户端。 使其在 WPA2-企业 和 WPA2-个人网络间无感知切换,同时增强设备的便携性。

需要注意的是,UniFi 快速漫游无法直接采用 802.11r 实现,只是从其获得启发的一种解决方案,仍具有一些关键特性上的差异。我们发现快速漫游通过 BSS 切换可实现 90% 的漫游改进。 而且,快速漫游不需要客户端支持,相下兼容所有客户端。在本文中,我们将通过解释 802.11r 如何运行来大致阐述 UniFi 快速漫游是如何提高网络性能,对比之前的漫游协议其优越之处所在。

没有 BSS 切换

当客户端连接到任何安全网络的访问点时,即启动验证过程。

11.gif

WPA 企业漫游协议

例如,在 WPA2 企业网络上,须在授予网络访问权限之前完成以下操作:

  1. 802.11 认证消息交换
  2. 重新关联消息交换
  3. EAP 请求、响应身份交换
  4. 接入请求和 challenge 报文交换
  5. EAP 请求、响应
  6. RADIUS 接入请求、接受交换
  7. 向客户发送成功消息
  8. Nonce-value 交换
  9. 临时密钥,确认交换

上述九项中的八项都是交换,各需要两个步骤。总共 17 步。

BSS 切换流程

早先的 802.11r ,每次客户端漫游到新的 AP 时,都需要重复以上 17 个步骤。 但是采用 BSS 切换后,允许客户端保存主密钥(省略步骤3-7)并对数据包进行分组,建立连接只需四步即可。第 8、9 步的数据封包重新组合到了第 1、2 步,实现仅需两次数据交换的过程:

  1. 客户端和 AP 交换 802.11 认证消息和 nonce-values
  2. 客户端和 AP 交换重新关联消息和临时密钥、确认交换

22.gif

快速漫游协议

通过减少 802.11r 的认证步骤,快速漫游明显缩短了 UniFi AP 的切换时间。这种改善在 WPA2-企业网络上最为明显。 BSS 切换通过允许客户端与网络上的任何 AP 快速协商,同样可减少 WPA2-个人(WPA2-PSK)网络上的操作步骤。

像 802.11r 一样,UniFi 快速漫游在加密网络中精减步骤以优化漫游。 我们来看看它与其他 UniFi 漫游协议的对比情况。

快速漫游与零切换漫游

第一代 UniFi AP 引入了零切换漫游(Zero-Handoff Roaming 即 ZHO)。 虽然它允许客户端在漫游时没有任何额外延迟,但是 ZHO 仍存在一些限制。 启用 ZHO 后,网络中的所有 AP 使用相同的无线信道,有效地将整个网络转换为单个 AP。 虽然这完全消除了漫游延迟,但所有无线流量集中在单个信道上,互相竞争 airtime,从而导致网络延时加大,尤其是多个客户端在线时。

在不支持快速漫游时,如果禁用 ZHO ,UniFi AP 间的漫游时间就会变得比较长。 而支持快速漫游时,不但改善了漫游延迟,也同时维持了整体的网络性能。

为了检测快速漫游带来的改善,我们进行了几项测试,使用四种不同的 AP 配置来比较网络性能:

  1. UAP-PRO + 3.7.5 版固件
  2. UAP-PRO ZHO + 3.7.5 版固件,启用零切换漫游
  3. UAP-AC-PRO + 3.7.5 版固件
  4. UAP-AC-PRO FR + 3.7.24 版固件


现场布置方面,3个 AP 以三角形排列,相距约 15 米,通过以太网线连接到一台 US-8-150W 交换机。测试在一台兼容 802.11ac 的智能手机上进行。除了手机之外,还有另外两个 ac 客户端连接到网络,包括:一台在 Netflix 上播放视频的台式电脑,和一台 Pandora 上播放音乐的笔记本电脑。网络连通后,测试在每个配置下的上传、下载的速度和漫游延迟。

首先,使用 UniFi 移动应用程序进行简单的上传、下载速度测试。从 AP 三角形的中心,连接网络测试上传和下载速度。进行三次测试,取平均值得到以下数据:

配置AP-PROAP-PRO-ZHOAP-AC-PRO AP-AC-PRO-FR
下载 (mbps)232.3205.0243.2231.9 
上传 (mbps)  278.4223.8298.1256.1 

 

由数据可见,即使只连接了 3 台客户端设备,ZHO 的上传和下载速度还是最慢。 这是由于所有的 ZHO 流量都在同一个信道上,所以可预计其在更繁忙的网络中性能表现会更差。

快速漫游的速度倒数第二,但是比之前的漫游协议更有可比性。下载和上传速度分别比最快速度低约 5% 和 14%。

随后,使用 ping 监视工具来测试漫游时间。 监视工具记录客户端设备和 AP 之间发送每个数据包的时间。我们从一个 AP 开始,直接走向另一个 AP。 使用 ping 监控器,记录了从原始 AP 到最后一次 ping 的时间以及从新 AP 到第一次 ping 的时间。 减去两倍,从而得出 APs 之间的总漫游时间。同样进行三次测试,取平均值得到以下数据:

配置AP-PROAP-PRO-ZHOAP-AC-PRO AP-AC-PRO-FR
漫游时间 (秒)11.4014.60.6 

 

快速漫游的性能比现有非 ZHO 漫游有明显提升,已将漫游时间缩短为不到一秒。 漫游延迟降低接近 95%。

考虑用户在网络中的多样化需求,从而设计满足特定项目的需求是非常重要的。比如说,在客户端并发在线较少且需要最短延迟时间的情况下,零切换漫游就能满足需求了。 需要注意到是,快速漫游并不能保证快速漫游的时长。即使在快速漫游时,良好的漫游也有赖于良好的网络规划,这包括合理的发射功率设的蜂窝重叠。

快速漫游的速度损失极小,同时漫游时间大大缩短,所以针对速度和移动性要求较高的网络,快速漫游是理想的选择,也是 UniFi 目前最完善的漫游软件包。


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