Технологии и стандарты
Вернемся теперь к самому процессу переключения между точками доступа. В стандартной ситуации клиент будет максимально долго (насколько это возможно) поддерживать существующую ассоциацию с точкой доступа. Ровно до тех пор, пока уровень сигнала позволяет это делать. Как только возникнет ситуация, что клиент более не может поддерживать старую ассоциацию, запустится процедура переключения, описанная ранее. Однако handover не происходит мгновенно, для его завершения обычно требуется более 100 мс, а это уже заметная величина. Существует несколько стандартов управления радиоресурсами рабочей группы IEEE 802.11, направленных на улучшение времени повторного подключения к беспроводной сети: k, r и v. В нашей линейке Auranet поддержка 802.11k реализована на точке доступа CAP1200, а в линейке Omada на точках доступа EAP225 и EAP225-Outdoor реализованы протоколы 802.11k и 802.11v.
802.11k
Данный стандарт позволяет беспроводной сети сообщать клиентским устройствам список соседних точек доступа и номеров каналов, на которых они работают. Сформированный список соседних точек позволяет ускорить поиск кандидатов для переключения. Если сигнал текущей точки доступа ослабевает (например, клиент удаляется), устройство будет искать соседние точки доступа из этого списка.
802.11r
Версия r стандарта определяет функцию FT — Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition — быстрая передача набора базовых служб), позволяющую ускорить процедуру аутентификации клиента. FT может использоваться при переключении беспроводного клиента с одной точки доступа на другую в рамках одной сети. Могут поддерживаться оба метода аутентификации: PSK (Preshared Key — общий ключ) и IEEE 802.1Х. Ускорение осуществляется за счет сохранения ключей шифрования на всех точках доступа, то есть клиенту не требуется при роуминге проходить полную процедуру аутентификации с привлечением удаленного сервера.
802.11v
Данный стандарт (Wireless Network Management) позволяет беспроводным клиентам обмениваться служебными данными для улучшения общей производительности беспроводной сети. Одной из наиболее используемых опций является BTM (BSS Transition Management).
Обычно беспроводной клиент измеряет параметры своего подключения к точке доступа для принятия решения о роуминге. Это означает, что клиент не имеет информации о том, что происходит с самой точкой доступа: количество подключенных клиентов, загрузка устройства, запланированные перезагрузки и т. д. С помощью BTM точка доступа может направить запрос клиенту на переключение к другой точке с лучшими условиями работы, пусть даже с несколько худшим сигналом. Таким образом, стандарт 802.11v не направлен непосредственно на ускорение процесса переключения клиентского беспроводного устройства, однако в сочетании с 802.11k и 802.11r обеспечивает более быструю работу программ и повышает удобство работы с беспроводными сетями Wi-Fi.
Mesh-система TP-link – лучшая замена обычного роутера
Разработчикам из TP-Link удалось создать интересное и комплексное решение для современного дома или офиса. Пользователь получит стабильную бесшовную сеть в двух диапазонах, автоматическое перенаправление сигнала и беспрерывную передачу данных без разрывов.
Deco M9 объединяет в себе возможности хаба для связи с умной электроникой. Так не придется тратиться на дополнительные устройства, которые только увеличивают время передачи сигнала.
В виде бонуса выступают готовые решения для защиты и фильтрации данных. Это не корявые сторонние расширения для браузера или сервисы с подпиской, а дополнительные настройки в фирменном приложении для управления системой.
Вот так выглядит топовый комплект для доступа в сеть и связи всех умных гаджетов в доме.
Купить Deco M9 Plus
iPhones.ru
О таком Wi-Fi мечтает каждый.
Технологии и стандарты
Вернемся теперь к самому процессу переключения между точками доступа. В стандартной ситуации клиент будет максимально долго (насколько это возможно) поддерживать существующую ассоциацию с точкой доступа. Ровно до тех пор, пока уровень сигнала позволяет это делать. Как только возникнет ситуация, что клиент более не может поддерживать старую ассоциацию, запустится процедура переключения, описанная ранее. Однако handover не происходит мгновенно, для его завершения обычно требуется более 100 мс, а это уже заметная величина. Существует несколько стандартов управления радиоресурсами рабочей группы IEEE 802.11, направленных на улучшение времени повторного подключения к беспроводной сети: k, r и v. В нашей линейке Auranet поддержка 802.11k реализована на точке доступа CAP1200, а в линейке Omada на точках доступа EAP225 и EAP225-Outdoor реализованы протоколы 802.11k и 802.11v.
802.11k
Данный стандарт позволяет беспроводной сети сообщать клиентским устройствам список соседних точек доступа и номеров каналов, на которых они работают. Сформированный список соседних точек позволяет ускорить поиск кандидатов для переключения. Если сигнал текущей точки доступа ослабевает (например, клиент удаляется), устройство будет искать соседние точки доступа из этого списка.
802.11r
Версия r стандарта определяет функцию FT — Fast Transition (Fast Basic Service Set Transition — быстрая передача набора базовых служб), позволяющую ускорить процедуру аутентификации клиента. FT может использоваться при переключении беспроводного клиента с одной точки доступа на другую в рамках одной сети. Могут поддерживаться оба метода аутентификации: PSK (Preshared Key — общий ключ) и IEEE 802.1Х. Ускорение осуществляется за счет сохранения ключей шифрования на всех точках доступа, то есть клиенту не требуется при роуминге проходить полную процедуру аутентификации с привлечением удаленного сервера.
802.11v
Данный стандарт (Wireless Network Management) позволяет беспроводным клиентам обмениваться служебными данными для улучшения общей производительности беспроводной сети. Одной из наиболее используемых опций является BTM (BSS Transition Management).
Обычно беспроводной клиент измеряет параметры своего подключения к точке доступа для принятия решения о роуминге. Это означает, что клиент не имеет информации о том, что происходит с самой точкой доступа: количество подключенных клиентов, загрузка устройства, запланированные перезагрузки и т. д. С помощью BTM точка доступа может направить запрос клиенту на переключение к другой точке с лучшими условиями работы, пусть даже с несколько худшим сигналом. Таким образом, стандарт 802.11v не направлен непосредственно на ускорение процесса переключения клиентского беспроводного устройства, однако в сочетании с 802.11k и 802.11r обеспечивает более быструю работу программ и повышает удобство работы с беспроводными сетями Wi-Fi.
Почему Keenetic?
Во-первых, в них есть акие бизнес-ориентированные фишки, как Captive Portal, резервирование интернет-каналов, управление через облако и аппаратная поддержка iPSec, то есть всё то, за что вы платите в оборудовании бизнес-класса. Во-вторых, каждый из роутеров Keenetic может работать в режиме точки доступа, причём некоторые из устройств переключаются из режима в режим простым тумблером на корпусе. И в-третьих – они дёшевы: одно устройство стоит от 20$.
Грубо говоря, простая бесшовная Wi-Fi сеть с Keenetic-ами выглядит так: вы покупаете один мощный роутер уровня Giga или Ultra и сколь угодно много простых моделей: Air, Start, Viva, в зависимости опять же от вашей топологии Wi-Fi. Вы можете подключать точки доступа каскадно на любые расстояния, потому что каждый Keenetic имеет встроенный коммутатор, и вы просто прокладываете кабель от одной точки к другой. Вы не получите огромные задержки, как в MESH-сетях, ведь здесь связь между хот-спотом и роутером осуществляется по проводному каналу, а самое главное – любой вышедший из строя Keenetic вы сможете заменить на другой, ведь у них унифицированная прошивка, так что всю сеть можно построить вообще на одной номенклатуре, например, на двухдиапазонном Keenetic Viva, но в нашем примере топология выглядит следующим образом:
Основные преимущества такой сети мы уже расписали: это простота, взаимозаменяемость и дешевизна, а недостаток, с нашей точки зрения, только один: отсутствие поддержки PoE, так что каждый хот-спот придётся располагать возле электрической розетки. В принципе, учитывая, что стандарт 2.4 ГГц никуда не уходит и даже не собирается, при ограниченном бюджете можно вообще строить всю сеть на 20-долларовых Keenetic Start, а 5 ГГц размещать только в конференц-залах или холлах. Никакого смысла выбирать для хот-спотов модели с USB-портами нет, так что смотрите на Keenetic Air (49$) или Keenetic Start (20$).
Стоит так же иметь в виду, что Keenetic-и используют всенаправленные антенны, которые имеют максимальное усиление по горизонтали на высоту не более трёх метров от плоскости роутера. Поэтому если вы тянете сеть в каком-то ангаре или на складе и хотите подвестить точки доступа под потолком, то для этих целей придётся использовать профессиональные хот-споты с направленными антеннами. А вот если вы устанавливаете Wi-Fi на этаже бизнес-центра или гостиницы, то Keenetic здесь – то, что доктор прописал.
Handover или «миграция клиента»
Подключившись к беспроводной сети, клиентское устройство (будь то смартфон с Wi-Fi, планшет, ноутбук или ПК, оснащенный беспроводной картой) будет поддерживать беспроводное подключение в случае, если параметры сигнала остаются на приемлемом уровне. Однако при перемещении клиентского устройства сигнал от точки доступа, с которой изначально была установлена связь, может ослабевать, что рано или поздно приведет к полной невозможности осуществлять передачу данных. Потеряв связь с точкой доступа, клиентское оборудование произведет выбор новой точки доступа (конечно же, если она находится в пределах доступности) и осуществит подключение к ней. Такой процесс и называется handover. Формально handover — процедура миграции между точками доступа, инициируемая и выполняемая самим клиентом (hand over — «передавать, отдавать, уступать»). В данном случае SSID старой и новой точек даже не обязаны совпадать. Более того, клиент может попадать в совершенно иную IP-подсеть.
Как в старой, так и в новой сети у клиента будет присутствовать доступ в интернет, однако все установленные подключения будут сброшены. Но проблема ли это? Обычно переключение не вызывает затруднений, так как все современные браузеры, мессенджеры и почтовые клиенты без проблем обрабатывают потерю соединения. Примером такого переключения может служить переход из кинозала в кафе внутри одного крупного торгового центра: только что вы обменялись с друзьями впечатлениями от нашумевшего блокбастера, а теперь готовы поделиться с ними фотографией кулинарного шедевра — нового десерта от шеф-повара.
Увы, в реальности все не так гладко. Все большую популярность набирают голосовые и видеовызовы, передаваемые по беспроводным сетям Wi-Fi, — независимо от того, используете ли вы Skype, Viber, Telegram, WhatsApp или какое-либо иное приложение, возможность перемещаться и при этом продолжать разговор без перерыва бесценна. И здесь возникает проблема минимизации времени переключения. Голосовые приложения в процессе работы отправляют данные каждые 10–30 мс в зависимости от используемого кодека. Потеря одного или пары таких пакетов с голосом не вызовет раздражения у абонентов, однако, если трафик прервется на более продолжительное время, это не останется незамеченным. Обычно считается, что прерывание голоса на время до 50 мс остается незамеченным большинством собеседников, тогда как отсутствие голосового потока в течение 150 мс однозначно вызывает дискомфорт.
Для минимизации времени, затрачиваемого на повторное подключение абонента к медиасервисам, необходимо вносить изменения как в опорную проводную инфраструктуру (позаботиться, чтобы у клиента не менялись внешний и внутренний IP-адреса), так и в процедуру handover, описанную ниже.
Handover между точками доступа:
- Определить список потенциальных кандидатов (точек доступа) для переключения.
- Установить CAC-статус (Call Admission Control — контроль доступности вызовов, то есть, по сути, степень загруженности устройства) новой точки доступа.
- Определить момент для переключения.
- Переключиться на новую точку доступа:
Band steering
Технология band steering позволяет беспроводной сетевой инфраструктуре пересаживать клиента с одного частотного диапазона на другой, обычно речь идет о принудительном переключении клиента с диапазона 2,4 ГГц в диапазон 5 ГГц. Хотя band steering и не относится непосредственно к роумингу, мы все равно решили упомянуть его здесь, так как он связан с переключением клиентского устройства и поддерживается всеми нашими двухдиапазонными точками доступа.
В каком случае может возникнуть необходимость переключить клиента в другой частотный диапазон? Например, такая необходимость может быть связана с переводом клиента из перегруженного диапазона 2,4 ГГц в более свободный и высокоскоростной 5 ГГц. Но бывают и другие причины.
Стоит отметить, что на данный момент не существует стандарта, жестко регламентирующего работу описываемой технологии, поэтому каждый производитель реализовывает ее по-своему. Однако общая идея остается примерно схожей: точки доступа не анонсируют клиенту, выполняющему активный скан, SSID в диапазоне 2,4 ГГц, если в течение некоторого времени была замечена активность данного клиента на частоте 5 ГГц. То есть точки доступа, по сути, могут просто умолчать о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, в случае если удалось установить наличие поддержки клиентом частоты 5 ГГц.
Выделяют несколько режимов работы band steering:
- Принудительное подключение. В этом режиме клиенту в принципе не сообщается о наличии поддержки диапазона 2,4 ГГц, конечно же, если клиент обладает поддержкой частоты 5 ГГц.
- Предпочтительное подключение. Клиент принуждается к подключению в диапазоне 5 ГГц, только если RSSI (Received Signal Strength Indicator) выше определенного порогового значения, в противном случае клиенту позволяется подключиться к диапазону 2,4 ГГц.
- Балансировка нагрузки. Часть клиентов, поддерживающих оба частотных диапазона, подключаются к сети 2,4 ГГц, а часть — к сети 5 ГГц. Данный режим не позволит перегрузить диапазон 5 ГГц, если все беспроводные клиенты поддерживают оба частотных диапазона.
Конечно же, клиенты с поддержкой только какого-либо одного частотного диапазона смогут подключиться к нему без проблем.
На схеме ниже мы попытались графически изобразить суть технологии band steering.
Что умеет самая продвинутая Mesh-система от TP-link
Мы впервые знакомились с подобной системой, интересно было все: от комплекта поставки, до настройки и дальнейшей эксплуатации.
Большой размер полученной коробки с логотипом TP-link обусловлен наличием сразу трех гаджетов внутри. Три одинаковые “шайбы”, каждая из которых является равноценным элементом mesh-сети.
Дизайн минималистичный, но со своей изюминкой
Круглый модуль имеет заметную волну на верхней поверхности, которая невольно притягивает внимание к гаджету. Как итог – модули не обязательно прятать с глаз долой, можно оставить их на видном месте
На верхней грани всего один индикатор, который показывает состояние сети. Устройство, в отличие от многих роутеров, не мигает, как новогодняя гирлянда.
На задней стороне помимо гнезда для подключения источника питания есть USB-порт для периферийных гаджетов, которые захотим расшарить по сети и пара сетевых RJ45-разъемов.
Для каждого устройства предусмотрен отельный блок питания. Есть кабель патч-корд, который нужен лишь в случае подключения к уже существующей сети.
Качественный эксперимент
Переместимся из стерильной лаборатории на реальный объект заказчика. В помещении были установлены две точки доступа с мощностью излучения 10 дБм (10 мВт), беспроводной контроллер и необходимая поддерживающая проводная инфраструктура. Схема помещений и места установки точек доступа представлены ниже.
Беспроводной клиент перемещался по помещению, совершая видеозвонок. Сначала мы отключили поддержку стандарта 802.11k в контроллере и установили места, в которых происходило переключение. Как видно из представленной ниже картинки, это случалось на значительном удалении от «старой» точки доступа, вблизи «новой»; в этих местах сигнал становился очень слабым, а скорости едва хватало для передачи видеоконтента. Наблюдались заметные лаги в голосе и видео при переключении.
Затем мы включили поддержку 802.11k и повторили эксперимент. Теперь переключение происходило раньше, в местах, где сигнал от «старой» точки доступа все еще оставался достаточно сильным. Лагов в голосе и видео зафиксировано не было. Место переключения теперь переместилось примерно на середину между точками доступа.
В этом эксперименте мы не ставили перед собой цели выяснить какие бы то ни было численные характеристики переключения, а лишь качественно продемонстрировать суть наблюдаемых различий.
Кому пригодится Mesh Wi-Fi?
Mesh Wi-Fi создан для тех, у кого дома слабое или неполное Wi-Fi покрытие, а также для тех, кому нужна несложная Wi-Fi система, которую легко настроить самому.
Поскольку у обычных роутеров зона вещания ограничена, зачастую они не могут полностью покрыть большие дома или дома с несколькими этажами. Если площадь дома составляет 280 кв. м, в нём два или более этажей, есть внутренние стены из кирпича или у него необычная планировка, тогда роутер с Mesh Wi-Fi не будет лишним.
Mesh Wi-Fi также отлично подойдёт для тех, кто заинтересован в мощной Wi-Fi системе, но не хочет возиться со сложной установкой и настройкой, требующимися для большинства обычных роутеров.
Быстрая настройка моделей с аппаратным тумблером
Модели Keenetic Air и Lite как будто специально созданы для того, чтобы их использовали в качестве точек доступа. Они имеют аппаратный переключатель режима работы, так что инсталляция на объекте буквально такая же простая, как при работе с обычными точками доступа: вытащили устройство из коробки, переключили тумблер в положение “точка доступа”, воткнули сетевой кабель и блок питания, и повторили вышеописанное для каждой точки доступа. Затем просто в меню основного роутера нажимаете “захват” на каждый из хот-спотов – и дело сделано. Причём, вам совсем не обязательно обновлять прошивку таких хот-спотов: в нашем примере точки доступа Keentic Air и Keenetic Lite имели микропрограмму версии 2.10, но при захвате в контроллер автоматически обновились на новейшую версию.
В целом, по сравнению с протяжкой кабелей и даже простым обжимом витой пары, временем на настройку Keenetic-ов в режиме точек доступа можно пренебречь.
Что понравилось
Самое приятное, что все рассмотренные нами функции бесшовного роуминга и быстрого переключения стали доступна всем тем, кто уже владеет роутерами Keenetic серии KN-xxxx, так что для расширения покрытия Wi-Fi сети им не надо ничего выбрасывать или менять: достаточно просто докупить самый дешёвый роутер Keenetic, который будет трудиться у вас в качестве точки доступа. Хотите – один, хотите – десять. Вы можете за выходные провести беспроводную сеть на всём вашем дачном участке, можете пробросить её в большом доме, вообще не заглядывая в инструкции и мануалы для настройки.
В небольшой гостинице или загородном клубе, можно единожды настроить Wi-Fi и управлять контроллером удалённо, подключаясь к Web-интерфейсу роутера или любой точке доступа через облачную службу KeenDNS, даже если у вас нет белого IP-адреса. Один раз настроив автоматическое обновление прошивки всех компонентов, вы получите сеть, работающую в режиме “включил и забыл”, а если спустя 4 года, когда гарантия на оборудование закончится, какой-то из кинетиков выйдет из строя, вы всегда его купите в ближайшем магазине, в отличии от специализированного оборудования, которое даже сегодня поставляется на заказ, а завтра неизвестно будет ли доступно вообще с учётом санкций и прочих экономических войн.
Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
15/04.2019
