WLAN無線漫游的原理和過程

漫游簡介：

WLAN漫游是指STA在不同AP覆蓋范圍之間移動，且保持用戶業(yè)務(wù)不中斷的行為。如下圖所示，STA1從AP1的覆蓋范圍移動到AP2的覆蓋范圍時(shí)保持業(yè)務(wù)不中斷。

WLAN漫游策略主要解決以下問題：

1：避免漫游過程中的認(rèn)證時(shí)間過長導(dǎo)致丟包甚至業(yè)務(wù)中斷

802.1x認(rèn)證、Portal認(rèn)證等認(rèn)證過程報(bào)文交互次數(shù)和時(shí)間，大于WLAN連接過程，所以漫游需要避免重新認(rèn)證授權(quán)及密鑰協(xié)商過程。

2：保證用戶授權(quán)信息不變

用戶的認(rèn)證和授權(quán)信息，是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的通行證，如果需要漫游后業(yè)務(wù)不中斷，必須確保用戶在AC上的認(rèn)證和授權(quán)信息不變

3：保證用戶IP地址不變

應(yīng)用層協(xié)議均以IP地址和TCP/UDP Session為用戶業(yè)務(wù)承載，漫游后的用戶必須能夠保持原IP地址不變，對應(yīng)的TCP/UDP Session才能不中斷，應(yīng)用層數(shù)據(jù)才能夠保持正常轉(zhuǎn)發(fā)

漫游分類：

根據(jù)STA是否在同一個子網(wǎng)內(nèi)漫游，可以將漫游分為二層漫游和三層漫游

三層漫游：

如果兩個子網(wǎng)的VLAN ID不同，那么這兩個子網(wǎng)處于不同的網(wǎng)段，STA在這兩個子網(wǎng)漫游屬于三層漫游

二層漫游：

網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)以下情況，兩個子網(wǎng)的VLAN ID相同，但是這兩個子網(wǎng)又屬于不同的子網(wǎng)。此時(shí)需要通過漫游域來確定設(shè)備是否在同一個子網(wǎng)內(nèi)，只有當(dāng)VLAN相同且漫游域也相同的時(shí)候才是二層漫游，否則是三層漫游

漫游基本原理

AC內(nèi)漫游切換過程

1、切換檢測：當(dāng)STA檢測到要發(fā)生快速切換時(shí)，將向各信道發(fā)送切換請求。

STA監(jiān)聽各信道beacon，發(fā)現(xiàn)新AP滿足漫游條件，向新AP發(fā)送probe請求。新AP在其信道中收到請求后，通過在信道中發(fā)送應(yīng)答來進(jìn)行響應(yīng)。STA收到應(yīng)答后，對其進(jìn)行評估，確定同哪個AP關(guān)聯(lián)最合適。

2、切換觸發(fā)：STA達(dá)到漫游閾值就會觸發(fā)切換

對于觸發(fā)條件，不同的STA會有不同的方式：

**根據(jù)當(dāng)前AP和鄰近AP信號強(qiáng)度的對比，達(dá)到門限值就啟動切換

**根據(jù)業(yè)務(wù)，例如丟包率，達(dá)到門限值就啟動切換，此切換觸發(fā)方式較慢，效果差

3、切換操作：關(guān)聯(lián)新AP，解除與老AP的關(guān)聯(lián)

不同的STA會有不同的操作方式，一般情況，STA在發(fā)送切換請求后，發(fā)送關(guān)聯(lián)新AP的請求，待請求被接受后，再關(guān)聯(lián)新的AP，然后解除與老AP的關(guān)聯(lián)。但有的STA也會先解除與老AP的關(guān)聯(lián)，再關(guān)聯(lián)新AP

WLAN漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

相關(guān)概念：

&& 漫游組：在WLAN網(wǎng)絡(luò)中，可以對不同的AC進(jìn)行分組，STA可以在同一個組的AC間進(jìn)行漫游，這個組就叫漫游組。如圖，AC1和AC2組成一個漫游組。

&& AC間隧道：為了支持AC間漫游，漫游組內(nèi)的所有AC需要同步每個AC管理的STA和AP設(shè)備信息，因此在AC間建立一條隧道作為數(shù)據(jù)同步和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的通道。

&& Master Controller：STA在同一個漫游組內(nèi)的AC間進(jìn)行漫游，需要漫游組內(nèi)的AC能夠試別組內(nèi)其他AC。通過選定一個AC作為Master Controller，在該AC上維護(hù)漫游組成員表，并下發(fā)到漫游組內(nèi)AC，使各AC之間相互試別并建立AC間隧道，如圖，選的AC1作為Master Controller.

* Master Controller既可以是漫游組外的AC，也可以在漫游組內(nèi)選擇一個AC

* Master Controlle管理其他AC的同時(shí)，不能被其他Master Controlle管理

&& AC內(nèi)漫游：如果漫游過程中關(guān)聯(lián)的是同一個AC，則是AC內(nèi)漫游，如圖STA從AP1漫游到AP2即是AC內(nèi)漫游

&& AC間漫游：如果漫游過程中關(guān)聯(lián)的不是同一個AC，則是AC間漫游，如圖STA在從Ap1漫游到AP3的過程即為AC間漫游

&& HAC （Home AC）：STA首次與漫游組內(nèi)某個AC進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則該AC為它的HAC

HAP （Home AP）：STA首次與漫游組內(nèi)某個AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則該AP為它的HAP

FAC（Foreign AC）：STA漫游后關(guān)聯(lián)的AC即為它的FAC

FAP（Foreign AP）：STA漫游后關(guān)聯(lián)的AP即為它的FAP

漫游應(yīng)用場景

二層漫游

二層漫游后，STA仍然在原來的子網(wǎng)中，F(xiàn)AP/FAC對二層漫游用戶的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)同普通新上線用戶沒有區(qū)別，直接在FAP/FAC本地網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，不需要通過AC間隧道轉(zhuǎn)回到HAP中轉(zhuǎn)

漫游前：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文到HAP

HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文并發(fā)送給HAC

HAC直接將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文給FAP

FAP接收到STA的業(yè)務(wù)報(bào)文，并發(fā)送給FAC

FAC直接將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

三層漫游--隧道轉(zhuǎn)發(fā)模式

三層漫游時(shí)，用戶漫游前后不在同一個子網(wǎng)中，為了支持用戶漫游后仍能正常訪問漫游前網(wǎng)絡(luò)，需要將用戶流量通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到原來的子網(wǎng)中轉(zhuǎn)。

隧道轉(zhuǎn)發(fā)模式下，HAP和HAC之間業(yè)務(wù)報(bào)文通過CAPWAP隧道封裝，此時(shí)可以將HAP和HAC看作在同一個子網(wǎng)內(nèi)，報(bào)文無需返回到HAP，直接通過HAC中轉(zhuǎn)到上層網(wǎng)絡(luò)

漫游前：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文給HAP

HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文并發(fā)送給HAC

HAC直接將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文給FAP

FAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文并發(fā)送給FAC

FAC通過HAC和FAC之間的AC間隧道將業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給HAC

HAC直接將業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給上層網(wǎng)絡(luò)

三層漫游--直接轉(zhuǎn)發(fā)模式

直接轉(zhuǎn)發(fā)模式下，HAP和HAC之間的業(yè)務(wù)報(bào)文不通過CAPWAP隧道封裝，無法判定HAP和HAC是否在同一個子網(wǎng)內(nèi)，此時(shí)設(shè)備默認(rèn)報(bào)文需要返回到HAP進(jìn)行中轉(zhuǎn)。如果HAP和HAC在同一個子網(wǎng)時(shí)，可以將家鄉(xiāng)代理設(shè)置為性能更強(qiáng)的HAC，減少HAP的負(fù)荷并提高轉(zhuǎn)發(fā)效率

用戶漫游到其他AP后，默認(rèn)以HAP作為家鄉(xiāng)代理。用戶漫游時(shí)，自動在FAP和家鄉(xiāng)代理間建立一條隧道，用戶的流量通過家鄉(xiāng)代理中轉(zhuǎn)，以保證用戶漫游仍能訪問原網(wǎng)絡(luò)

漫游前：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文到HAP

HAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文并發(fā)送給HAC

HAC直接將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

漫游后：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文給FAP

FAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文，并發(fā)送給FAC

FAC通過HAC和FAC之間的隧道，將業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給HAC

HAC將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給HAP

HAP直接將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

設(shè)置AC為家鄉(xiāng)代理：

STA發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文給FAP

FAP接收到STA發(fā)送的業(yè)務(wù)報(bào)文并發(fā)送給FAC

FAC通過HAC和FAC之間的隧道，將業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給HAC

HAC將業(yè)務(wù)報(bào)文發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)

小型企業(yè)WLAN漫游

企業(yè)部署AC設(shè)備對多臺AP進(jìn)行管理，用戶可以通過AP1和AP2設(shè)備接入WLAN網(wǎng)絡(luò)。用戶進(jìn)行辦公時(shí)，從AP1區(qū)域漫游到AP2區(qū)域時(shí)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不中斷。