MESH WIFI的無縫自動切換是怎麼做到的?MESH選購 Part.3

7月被“國安法”亂入改變了出文安排,擠出了好幾篇關於國安法網路隱私VPN的文章,本次就回到MESH WIFI系統的話題上,討論一個比較深入技術的問題:MESH節點之間的“無縫切換”,理論上是怎麼做到的?802.11k/v/r這些協議在“理論上”是如何幫助WIFI的無縫切換?然而實際上這個美好的“理論”在實際應用中有什麼不足。本文比較偏技術,如果你覺得太難讀了,可以回到MESH WIFI選購Part.1 和 Part.2的文章:

MESH系統和傳統WIFI的切換機制區別

在深入MESH WIFI系統的“無縫切換”之前,我們先來對比傳統WIFI(無線中繼、無線延展器、WIFI放大器的一類產品)在不同WIFI節點的切換上有何不同。

例如說你你家的廳放了主Router,房間放了一個無線延展器,你現在拿著iPhone,從廳走到房間

傳統WIFI的節點切換

傳統WIFI的節點切換

傳統非Mesh Wifi的切換機制
  • 廳的WIFI信號會越來越弱,當弱到一個程度的時候,手機就會自動搜尋附近有沒有其他已儲存密碼的WIFI、準備“跳槽”。
  • 如果廳WIFI信號再繼續弱,而此時又已經探測到有另一個強WIFI節點,手機就判斷這時候切換基站,執行“跳槽”。

在這個傳統WIFI的不同基站節點切換過程中,所有的判斷和動作都是由手機自主完成。兩個傳統WIFI節點之間沒有溝通,也沒有介入手機的判斷。

然而在Mesh Wifi系統中,Mesh節點不僅會與另一個節點溝通,而且會給手機“出建議”,我們下面用Mesh節點的視角解釋:

Mesh Wifi系統的切換機制
  • 廳的Mesh節點會得知手機與自己的距離越來越遠、信號會越來越弱,當弱到一個程度的時候,廳的Mesh節點會主動告知手機另一個Mesh節點的信息、建議手機準備“跳槽”。
  • 如果廳的Mesh感知到手機的距離遠到一定程度,可能會主動切斷和手機的鏈接,讓手機更快的“跳槽”到另一個Mesh節點。

以上用通俗的話語解釋了傳統WIFI和Mesh系統在WIFI切換上面的區別。用傳統WIFI組建的網絡,例如主Router+ WIFI Repeater/Extender,或者主Router + 副AP Mode Router,都是能讓設備切換的,區別是“無縫”的程度,Mesh系統的設計有幫助到切換更“無縫”,起碼理論上是這樣

 

MESH WIFI系統的802.11 k/v 劇場

本段更詳細的闡述802.11 k,802.11v,802.11r這類幫助“無縫”切換的WIFI協議在實際上怎麼發揮作用。請先留意,802.11 k/v 並不是像 WIFI6 WIFI5這種傳輸硬機制的協議,而更像是“約定暗號”的協議。802.11 k/v 是約定了節點和節點之間、節點和設備之間的溝通暗號,下面用通俗易懂的劇場比喻方式來解釋802.11 k/v 是怎麼幫助實現“無縫切換”,“WIFI漫遊”的:

出場角色:

  1. 主Mesh節點 – 陳大文
  2. 衛星Mesh節點 – 陳小文
  3. 移動設備 – iPhone手機
MESH系統的節點間“無縫切換”

MESH系統的節點間“無縫切換”

理論上的完美劇本

  • 不同Mesh節點之間的溝通主MESH節點:“附近有人嗎?我是主節點,我叫陳大文”。衛星MESH聽到後回話:“Hi我是陳小文,我們可以組隊”。
  • Mesh節點主動為設備“介紹”Mesh成員手機iPhone:“Hi 陳大文,我要連線,密碼XXXX”。主MESH節點:“Hi iPhone,密碼正確。請留意我們還有陳小文在遠方後備哦”
  • Mesh節點應要求為設備“介紹”Mesh成員手機iPhone:“Hi 陳大文,你的信號很弱了,有沒有推薦”。主MESH節點:“Hi iPhone,我們還有陳小文在遠方後備哦”
  • Mesh節點主動介入設備的轉移主MESH節點:“Hi iPhone,你好像離我很遠了,陳小文在那邊等你,我要和你斷線啦,你連那邊吧。”

這個多方相互溝通,相互協調,並且有時會主動介入的協議就是802.11 k / v 等“無縫切換”的精髓所在,下一節還會展示在數據包層面這些溝通是如何進行的。

但是要留意的是,無論再無縫的切換,都會存在WIFI與原來基站斷開(De-associate)、再與新基站連線(Associate)的動作,就是說不存在完全零間隙的“無縫切換”。不同產品的差異在於丟包率和斷開重連的順暢性都不一樣。而且會受到設備的影響。所以無縫切換/WIFI Roaming 是客觀存在,但是實際上有多“無縫”卻未必如想象中美好。

理想的完美劇本在現時中的卻並不完美,以下是已驗證會出現的抽瘋情況:

  • 手機iPhone:“Hi 陳大文,你的信號很弱了,有沒有推薦”。主MESH節點:“我是陳大文”。手機iPhone:“。。。”
  • 主MESH節點:“Hi iPhone,你好像離我很遠了,陳小文在那邊等你,我要和你斷線啦,你連那邊吧。”3秒鐘之後,主MESH節點:“Hey iPhone,你怎麼又連過來了?叫你連過去陳小文” 手機iPhone似乎不為所動,又連過來了。。。

 

更深入的802.11k/v技術探討

劇場已經演示了Mesh WIFI系統的802.11k/v/r是如何幫助實現“無縫切換”的。現在深入技術探討WIFI漫遊和802.11k/v的數據包。Smallnetbuilder用了4篇超長文“Wi-Fi Roaming Secrets Revealed Part 1, 2, 3, 4”去研究測試MESH WIFI的漫遊效果。如果你有時間可以逐一去翻譯和看看。小U常識用最精簡的話語總結。四篇的安排是這樣的:

  1. Part 1: 介紹實驗安排,如何人為操控Netgear Orbi主副MESH節點的信號強度,把主節點的信號逐漸降低同時衛星節點的信號逐漸增加(模擬人從主節點往衛星節點移動),與此同時用軟件抓包移動設備和節點之間的通訊,監聽他們之間“說了些什麼”
  2. Part 2: 深入分析WIFI切換節點的前後,溝通了什麼802.11k/v協議下的信息,又是如何完成切換的。
  3. Part 3: 測試用不同接收設備,WIFI漫遊自動切換的效果有否不同
  4. Part 4: 測試不同的MESH套裝,WIFI漫遊自動切換的效果有否不同

Smallnetbuilder這個WIFI漫遊系列測試,是小U在網上見到過最清楚解釋到MESH WIFI的核心原理的文章,看完之後大徹大悟的感覺。Part1~3揭開了“WIFI漫遊、無縫切換”這個功能是如何實現的,Part4就來到全篇的高光點,看不同廠家、不同型號的Mesh系統的“WIFI漫遊、無縫切換”是否表現一致。以下是剛剛的劇場情節的真實版數據包分析:

主節點:“請留意我們還有陳小文在遠方後備哦” – 802.11v BSS Transition Management:

手機IPHONE:“Hi 陳大文,你的信號很弱了,有沒有推薦”。主MESH節點:“我是陳大文”。手機IPHONE:“。。。” | 主節點並沒有響應設備的請求

MESH系統不僅參與不同節點間的協調,還有同一節點的 Band steering 智能跳頻功能(指示從2.4G跳到5G)

大家有興趣請移步原文,小U就不搬字過紙了。

 

MESH WIFI系統“無縫切換”的總結

總的來說MESH系統的“無縫切換”情況是這樣的:

  1. 不同接收設備支援802.11k/v/r的程度不一樣
  2. MESH設備有宣傳802.11k/v/r功能的不等於實用中真的有,沒有宣傳802.11k/v/r又不等於沒有。
  3. MESH設備使用802.11k/v/r越積極,不等於“WIFI無縫切換”就做得越好
  4. 沒有絕對完美的“WIFI無縫切換”,i.e. 設備需要斷線重連出現短暫斷線是正常的,儘管是極短暫

(戴頭盔:以上僅適用於現時主流的WIFI5 Mesh測試,五千元級的WIFI6暫時沒有證實。)

小U不知道這麼技術的文章有多少個讀者能堅持看到這裡,如果你是其中一個請留言哦!^^  如果“無縫切換”功能對於你來說比較重要,現時主流的Mesh哪一款的“無縫切換”做得好,小U在總結比對了八大主流Mesh廠家、超過40款Mesh產品的“MESH選購指南”中詳細介紹:

 

本文是MESH WIFI選購Part.3,如果你沒有看過Part.1 和 Part.2的文章請先翻閱,會易懂很多:

 

歡迎留言討論,我的FaceBook Page 會發佈每次新文章更新哦,喜歡的話請給我一個LIKE吧,我們下次見!

 

14 Comments
  1. 所以就算 MESH 切換做的再好,訊號弱的時候,設備不切換 子MESH 網路也是枉然

  2. 解釋詳盡, 方便我呢d 英文苦手

  3. 這樣看起來理論上MESH應該要幫助or加速無縫轉換的順暢度,但實際上或許還不夠成熟
    因此想請問針對無縫的體驗,Mesh和(傳統多個AP都取同一SSID)的作法,已有夠大的差異了嗎?

    PS 家裡多樓層,但每層樓都有實體網路口能搭配AP延伸訊號,首要想追求無縫轉換而在考慮要使用傳統無線路由器延伸每層樓實體線路訊號,還是要用上有線連接的Mesh系統

    • 你好,多謝你的留言討論。雖然現時MESH無縫切換的技術未完全成熟,不同廠家的MESH在這方面的表現也不同,但是做得好的MESH產品和非MESH的傳統多個AP都取同一SSID,差異是十分明顯。

      • 你好!剛好正在考慮入手Mesh路由器、多謝你的詳盡說明、讓我可以更了解如何選擇。

        市場的種類確實係花門百樣、加上可能係廠商利用專業制式名詞、刻意製造混亂令人難以理解比較。

        不過有點兒迷思嘅係、網上留言評價好多也表示、一套兩機Mesh比較一部中上性能嘅傳統router、整體嘅表現都係好(包括速度和覆蓋)、即係N牌嘅752和同廠AX70作比較、請問你又有何看法?

        • 多謝你的查詢!不同用家有不同的喜好,如果要估rule of thumb:大單位覆蓋需求高 – Mesh優先。細單位studio – 單體高性能router優先考慮。

  4. 你好,我工作地點在電信營運商的熱點附近偏遠,登入需要網頁認證或在手機上使用EAP-SIM連接這兩種方式,因位置較遠信號低,想用路由中繼,手上有一個asus RT-AX56U_V2,請問可以中繼嗎?怎麽做?

  5. 這樣看下來既然 mesh 還是會斷開連結, 有切換時間

    家用還是會以 串流/texting/download 為主

    感謝小U 掃盲文,

    mesh 看來用在 facetime, 遊戲等還是有難度
    打 LOL 打一半是不能爆P的啊!!!

  6. 讚哦!介紹詳細

  7. 讚!介紹深入,清晰

  8. 很棒的教學,
    所以該如何適時自動切換就是廠商的課題了。

  9. 你好,

    因近期在了解11k/v/r的功能時發現您的文章受益良多,但是我更想了解11k/v 與11r的差異。
    因為您提供11k/v 已有”無縫切換”的能力,那當一設備宣稱有11k/v/r時,是否11r是多餘的?
    另外,不曉得您是否願意讓我用email問更多問題?
    感謝。

你可以一針見血

by Upsangel
Logo