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。

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

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：

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：

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。