802.11K/V/R协议介绍

1.传统无线漫游介绍

1.1 什么是无线漫游

一台无线终端备（STA）通过连接Wi-Fi获取上网体验，Wi-Fi名称（又称为SSID）是由无线接入网（AP）提供的，因为一台AP设备的覆盖范围有限，所以无线网络覆盖通常是由多台AP组成的，无线终端在无线网络区域中移动时，就会连接到不同的AP。无线漫游就是指无线终端在移动到两个AP覆盖范围的临界区域时，无线终端与新的AP进行关联与原有AP断开关联，且在此过程中保持不间断的网络连接。

1.2 什么是传统漫游

• 传统的漫游技术定义了无线终端漫游的基本过程：当无线终端逐渐远离当前关联的AP时，终端感知到信号强度逐渐下降，就会广播探测报文感知周边AP的存在并与之进行交互。当无线终端的信号达到漫游的门限值之后，无线终端触发漫游，与新的AP进行关联、与原有AP断开连接，完成AP的切换。
• 此过程中，无线终端的漫游行为是由无线终端自己控制的，终端自己来决定漫游触发机制和漫游判断逻辑。由于不同厂家的无线终端实现存在差，信号门限值和评判标准不同，无线终端漫游效果也各有差别。传统的无线漫游技术推出以后，初步解决了无线终端在AP间移动时业务连续性问题，但在实际使用中仍然面临着一些难题。

1.3 传统漫游中的难题

1. 丢包严重
   在终端决定的漫游过程中，无线终端没有整个无线网络的视角。重新挑选出一个可用AP，再进行切换，此过程耗时长，导致丢包严重。
2. 漫游触发不及时
   有些无线终端对漫游很迟钝，这种迟钝表现在无线终端会优先保持已经关联的AP。只要当前关联的AP信号没有衰减到不能用的地步，即使周围有信号更好的AP可以接入，无线终端仍然会保持挂在原来接入的AP，不会进行主动切换。这种现象也被称为粘性，发生这种行为的终端也被称为粘性终端。
3. 选择的漫游目标AP不是最合适的AP
   无线终端在决策漫游到哪个AP的时候，通常连接到提供最强信号的AP，这种情况可能会导致某一个AP连接多个终端，而其他AP利用率低的情况，从而导致整个网络的性能降低。信号强度并不是决定无线链路质量的唯一因素，还需要考虑AP的负载情况，周围信号干扰等情况。在进行漫游目标AP的决策时，若选择了信号强度最好的AP进行切换，但该AP已经关联了很多其他的无线终端，那么切换后的无线网络质量仍旧体验不佳。”
4. 关联新AP的过程较长
   无线终端在使用WPA/WPA2加密或者802.1x认证的网络中漫游时，在接入新的AP前，网络需要对无线终端的合法性进行校验，导致终端漫游切换时间过长，漫游过程中用户业务体验变差。

2. K/V/R无线漫游介绍

• 802.11K/V/R也被称为“快速漫游三协议”，能够有效地解决传统漫游过程中的上述问题。支持K/V/R协议的漫游与传统漫游的区别就是K/V/R漫游是由AC、AP和无线终端一起决定的。

2.1 802.11K协议介绍

• 802.11K协议：无线局域网频谱资源测量协议(Radio Resource Measurement of Wireless LANs,简称为 RRM)。
• 802.11K协议提供了AP与终端互相申请测量对方无线状态的接口。802.11K协议可以提前告知无线终端可以选哪些AP，在设备要进行漫游时能够快速选择漫游AP。当无线终端检测到当前连接的AP提供的无线网络不佳，向AP发起请求，请求AP提供一份可以漫游的AP的列表和AP的相关信息，让无线终端了解附近的AP的情况。当AP检测到关联的无线终端逐渐远离时，会要求无线终端收集周围的AP信息并反馈，AP再结合自己的邻居AP的信息，再反馈给无线终端推荐漫游的AP。
• 所以，802.11K又被称为是“友邻（AP）报告”协议：AP扫描周围邻居AP信息，配合终端扫描潜在漫游目标信息。

2.2 802.11V协议介绍

• 802.11V协议：无线网络管理协议(Wireless Network Management,WNM)，802.11V允许无线设备与AP交换有关网络拓扑的信息，包括有关信号环境的信息，促进无线网络的整体改进。
• AP不仅会响应无线设备的邻居AP报告请求，而且还会评估无线终端的连接质量，并引导无线终端漫游到能提供更好的上网体验的最佳AP，从而进一步平衡AP之间的负载。简而言之，802.11V的作用是让终端可以请求漫游目标，而AP给无线终端一个建议漫游的目标AP。
• 当设备通过上面的802.11K和802.11V的协作后，就可以确定无线终端要漫游的目标AP。在802.11K/V的合作下，解决了无线终端在漫游过程中什么时候漫游和漫游到那个AP的问题。

2.3 802.11R协议介绍

• 802.11R可使用一种名为“快速基本服务集转换(FT)”的功能更快地进行认证，从而提高设备登录到新AP的效率。终端在加密无线网络环境中漫游时，每次都需要重新关联验证无线密码，而通过802.11R协议简化了WPA2认证的步骤，漫游的速度就会变得更快。
• 所以，802.11R让STA在AP间切换时，不用重新认证，加速关联过程。降低漫游过程中的延迟，解决了怎样快速漫游的问题。

3. 总结

• 本文介绍了什么是传统无线漫游、无线漫游中的难题以及802.11K/V/R协议在无线漫游中起到的作用：802.11K/V协议解决了无线终端在漫游过程中“什么时候漫游的问题”“漫游到哪个AP的问题”，802.11R解决了“怎样快速漫游的问题”。
• K/V/R大大提高了无线组网的漫游无缝度、信号质量，降低了延迟。但在漫游的过程中也需要设备支持：既需要路由器和AP接入点的协议支持，也需要设备（手机、笔记本电脑）的无线芯片支持，甚至是操作系统的支持，支持KVR协议的设备在漫游的过程中能够大大降低漫游的时延，让用户几乎感知不到漫游延迟。