无线网络漫游和切换协议

引言

移动设备极大地受益于无线网络漫游和切换协议，这些协议通过允许用户在 WLAN（无线局域网）内的接入点之间切换来确保无缝连接，并在用户身在何处都能提供持续的互联网访问。

什么是无线网络漫游？

移动设备在给定地理区域内的接入点之间移动时，保持无线网络连接的能力称为无线网络漫游。

漫游使用户能够在不显式连接到不同接入点的情况下保持连接，从而提供不间断的 WLAN 服务。

什么是无线网络切换协议？

专为移动设备设计的切换协议旨在实现接入点之间不间断的无缝切换。

在从一个接入点切换到另一个接入点时，数据传输由切换协议进行管理和维护，从而保证了改进的用户体验，并且没有服务中断。

主要技术

无线网络漫游和切换协议多年来一直符合 IEEE 802.11 标准，该标准描述了有关无线局域网和 Wi-Fi 的标准通信协议和相关技术。为了引入新功能以及旨在增强网络性能和安全性的修改，对该标准进行了一些修订。

关键词

1. 接入点 (AP)

接入点 (AP) 是有线网络和无线网络之间的中介设备；AP 应连接到有线网络，从而为位于其覆盖范围内的任何 IED 提供无线链接。

2. 客户端设备或移动设备

客户端设备可能包括各种无线设备，如笔记本电脑、智能手机、IoT 设备等。

3. WLAN

WLAN 代表无线局域网，或一组互连的 WLAN 设备，它们被限制在特定地理区域内——办公空间、家庭或校园。

4. 漫游

漫游是指客户端设备在属于相应覆盖区域的多个 AP 的范围内从一个 AP 移动到另一个 AP。

5. 切换

切换是指在不中断相关服务通信的情况下，将正在进行的数据会话从一个 AP 转移到另一个 AP。

6. 802.11 标准

802.11 是为 WLAN 技术制定的国际标准，通过引入新功能来提高安全性、效率和用户体验。802.11 的最新版本被称为 802.11ax 或 Wi-Fi 6。

7. 身份验证

身份验证指的是在允许无线网络访问之前，检查客户端设备或移动站是否真实的流程。

8. 关联

关联进而意味着 MS 与网络中存在的相应 AP 之间的连接。

9. 无缝漫游

无缝漫游描述了无线网络协议支持的一种质量，该协议允许移动站在执行与接入点之间的切换时体验稳定的连接。

10. 切换间隔

从 MS 检测到当前 AP 的 QoS 降低到其切换到另一个 AP 的那一刻之间的时间长度称为切换间隔。

无线网络漫游和切换协议的应用

让我们来看一些更易于理解的无缝切换的场景：例如

假设一个人在一家咖啡店使用笔记本电脑，咖啡店的无线接入点遍布整个区域。

当用户移动或更换位置时，笔记本电脑会自动连接到最近的 AP，而不会中断网络连接。

在图书馆里，一群学生使用智能手机进行课堂项目协作，并连接到图书馆的 WLAN，该图书馆内部有不同的接入点 (AP)。

当一名学生从一侧走到另一侧时，自动切换 AP 不仅可以提供持续的体验，还可以避免连接丢失。

真实场景

设想一家跨国公司在全球各地设有无数分支机构，每个分支机构都有自己的无线网络连接和相关服务。在这种情况下，一些员工（经理或协调员）通常会在不同跨国公司分支机构之间旅行，以进行项目协作和会议。为避免在电话会议或正在进行的会议期间出现通信中断和掉线，跨国公司已采用中央 WLAN 管理系统，该系统运行切换协议和漫游，以实现不间断的高效互联网连接。

人们经常乘坐火车和地铁等公共交通工具，因此他们经常依靠手机上网查看更新或进行其他类似活动。由于这个原因，交通部门和系统管理员在交通工具内部提供 Wi-Fi 覆盖，并在沿途设置了多个接入点 (AP)。随着交通工具从一个地方移动到另一个地方，AP 会自动在彼此之间切换，从而确保无缝的互联网连接，没有任何中断。

优点与缺点

优点

1. 增强用户体验

在给定区域内，流畅不间断的 WLAN 网络连接对用户来说非常有益。因此，他们提出了漫游和切换协议，这些协议在人们使用许多 AP 获取互联网和其他网络服务时，提供不间断的互联网服务。

2. 提高网络容量

通过允许客户端设备或移动设备连接到最近的 AP，漫游和切换协议有助于减少这些网络上客户端引起的网络负载，从而减少网络拥塞，提高整体系统容量。

3. 改进安全性

通过漫游和切换协议内置的增强安全措施，可以支持提供安全连接的公共场所，这些协议可以检测此类问题。

缺点

1. 复杂性

然而，由于其复杂性，大规模网络通常难以管理漫游或切换协议，但有时也需要专门的技能和资源。

2. 互操作性问题

由于客户端设备或笔记本电脑与 AP 使用的协议不同，不同的 IEEE 802.11 版本之间不兼容，这可能会阻碍漫游。

3. 性能下降

当 AP 密集区域的漫游和切换协议配置不当时，会导致延迟，从而导致性能缓慢下降。

Wi-Fi 漫游是如何工作的？

Wi-Fi 漫游的工作原理

典型的 Wi-Fi 漫游包括

1. 触发：当 STA 检测到下行链路 RSSI 低于阈值后，会启动信道扫描过程。

2. 扫描：测量网络信息以进行网络选择，主动或被动扫描有助于 STA 发现其当前位置的可用 AP。

• 主动扫描：STA 会定期发送探针请求帧。AP 通常会用探针响应帧回复 STA 的探针请求帧。收到此探针响应帧后，STA 会注意到 AP 的存在。
• 被动扫描：AP 会定期传输信标帧，STA 会监听这些信标帧来检测它们。使用的具体扫描模式通常由 STA 支持的扫描功能决定。例如，Android 手机或笔记本电脑的无线网络适配器支持这两种模式，而 VoIP STA 通常使用被动扫描。

3. 选择：根据扫描到的 AP 信息，选择一个 AP 作为漫游目标。

4. 切换：根据 STA 和网络的功能，选择与网络侧匹配的漫游模式。

Wi-Fi 漫游部署建议

成功的 Wi-Fi 漫游体验取决于良好的 WLAN 规划。为了部署 WLAN，必须事先进行专业的 WLAN 规划。根据我们的经验，我们总结了以下不同场景下的 WLAN 规划和部署文档，包括不同场景下的推荐 AP 型号、AP 部署解决方案以及 Wi-Fi 漫游 KPI（漫游成功率、平均漫游延迟和漫游期间丢包率）。

结论

无线局域网在很大程度上依赖于无线网络漫游和切换，这提高了网络的效率，同时确保了持续的 WLAN 连接，而没有太多中断或任何网络相关问题。

但它也通过减少 AP 之间的早期检测和切换以及缩短身份验证验证时间来支持快速漫游和切换，从而改进了管理。