Unterstützung für WLAN-Roaming auf Apple-Geräten

Unterstützung für die Roaming-Optimierung bei Apple-Geräten

Apple-Geräte unterstützen die folgenden Roaming-Technologien:

Geräteentscheidung zum Roaming

Die Geräte können erkennen, wann ein Roaming stattfinden sollte, indem sie den RSSI-Wert (Received Signal Strength Indicator) des erhaltenen Signals mit dem RSSI-Wert eines neuen Zugangspunkts vergleichen. Wenn das Signal auf einen bestimmten Wert, der auch als Roaming-Triggerschwelle (Roam Trigger Threshold) bezeichnet wird, abfällt, überprüft das Gerät die Roaming-Kandidaten. Zu den berücksichtigten Faktoren gehören die Roaming-Triggerschwelle, das Frequenzband und die physikalische Layer-Technologie (PHY) des Roaming-Kandidat-Zugangspunkts.

Triggerschwelle und Zellenüberlappung

Mac-Computer überwachen die aktuelle Verbindung des BSSID und halten diese aufrecht, bis der RSSI-Wert die Schwelle von –75 dBm überschreitet. iPhone- und iPad-Geräte überwachen die Verbindung des BSSID und halten diese aufrecht, bis der RSSI-Wert –70 dBm überschreitet. Wenn der Mac, das iPhone oder das iPad die Roaming-Triggerschwelle überschreitet, sucht das Gerät nach Roaming-Kandidat-BSSIDs für die aktuellen ESSID (Extended Service Set Identifier).

Die Geräteantennen variieren von Modell zu Modell und können möglicherweise über andere Zellengrenzen verfügen als erwartet. Dies sollte beim Erstellen drahtloser Zellen und Kalkulieren ihrer Signalüberlappung beachtet werden. Daher ist es immer am besten, beim Messen der Zellenüberlappung das Zielgerät zu verwenden.

Auswahlkriterien für Band, Netzwerk und Roaming-Kandidaten

Neben dem Erreichen der Roaming-Triggerschwelle muss das Kandidaten-BSS (Candidate Basic Service Set) (oder der Zugangspunkt) ein Signal aufweisen, das besser ist als das aktuelle. Für macOS muss das Kandidaten-BSS einen 12 dB stärkeren RSSI-Wert aufweisen als das aktuelle BSS – unabhängig davon, ob der Mac im Ruhezustand ist oder Daten überträgt. Für iOS, iPadOS und visionOS muss das Kandidaten-BSS einen 8 dB stärkeren RSSI-Wert aufweisen, wenn das iPhone, iPad oder die Apple Vision Pro Daten überträgt, und einen 12 dB stärkeren RSSI-Wert aufweisen, wenn sich das Gerät im Ruhezustand befindet.

Das iPhone ist beispielsweise mit einem SSID verbunden, bei dem der RSSI-Wert der aktuellen Verbindung während eines WLAN-Anrufs (VoWLAN) auf –75 dBm abfällt. In diesem Fall sucht das Gerät nach Roaming-Kandidaten-BSSIDs, die einen RSSI-Wert von mindestens –67 dBm aufweisen. Wenn ein Mac mit demselben Netzwerk und der RSSI-Wert der aktuellen Verbindung auf –75 dBm abfällt, sucht das Gerät nach einer Roaming-Kandidaten-BSSID, die mindestens einen RSSI-Wert von –63 dBm aufweist.

Stelle dir eine Bereitstellung vor, bei der ein iPhone oder iPad ein Netzwerk mit 6 GHz- oder 5 GHz-Funkfrequenzzellen verwendet, die eine Überlappung von –67 dBm aufweisen. In diesem Fall hält das Gerät die Verbindung zur BSSID länger aufrecht als erwartet. Der Grund dafür ist, dass das iPhone oder iPad eine Roaming-Triggerschwelle von –70 dBm verwendet.

iOS, iPadOS, macOS und visionOS verwenden die von Netzwerken geteilten Informationen über die Kanalauslastung und die Anzahl der verknüpften Clients – zusammen mit den RSS-Messungen, um Kandidaten-Netzwerke zu finden. Netzwerke mit höherem Scoring bieten ein besseres WLAN-Erlebnis. Diese Betriebssysteme wählen das Netzwerk auch auf Grundlage der folgenden Kriterien aus:

• Wi-Fi 7 (802.11be) wird Wi-Fi 6 (802.11ax) vorgezogen

• Wi-Fi 6 (802.11ax) wird Wi-Fi 5 (802.11ac) vorgezogen

• Wi-Fi 5 (802.11ac) wird Wi-Fi 4 (802.11n) oder 802.11a vorgezogen

• Wi-Fi 4 (802.11n) wird 802.11a vorgezogen

• 160 MHz Kanalbreite wird 80 MHz, 40 MHz oder 20 MHz vorgezogen

• 80 MHz Kanalbreite wird 40 MHz oder 20 MHz vorgezogen

• 40 MHz Kanalbreite wird 20 MHz vorgezogen

Wenn du verstehst, wie die Clients das Roaming durchführen – und dir die erforderliche Signalstärke für einen Kandidaten-BSS bekannt ist – kannst du ein drahtloses Netzwerk konzipieren, das Echtzeit-Dienste wie Sprach- oder Videodienste unterstützt.

Unterstützung für Roaming-Optimierung

Das Finden von gültigen Netzwerken und Zugangspunkten ist nur ein Teil des Prozesses. Der Client muss den Roaming-Prozess schnell und ohne Unterbrechungen abschließen, damit für den Benutzer keine Ausfälle entstehen. Das Roaming umfasst die Client-Authentifizierung bei der neuen BSSID und die De-Authentisierung bei der aktuellen BSSID. Die Sicherheits- und Authentifizierungsmethode bestimmt, wie schnell dieser Prozess durchgeführt werden kann.

Zunächst ist für die 802.1X-basierte Authentifizierung erforderlich, dass der Client den gesamten EAP-Schlüsselaustausch abschließt. Danach kann das Gerät die De-Authentifizierung von der aktuellen BSSID durchführen. Dies kann je nach Authentifizierungsinfrastruktur einige Sekunden dauern. Für Endbenutzer kann der Dienst unterbrochen werden, da im Netzwerk keine Daten übertragen werden können, solange die Authentifizierung nicht abgeschlossen ist.

Das iPhone, das iPad, Macs mit Apple Chips und die Apple Vision Pro unterstützen die 802.11-Standarderweiterungen 802.11k, 802.11r und 802.11v. Auch wenn ein Gerät keine Unterstützung für 802.11r bietet, unterstützen alle Geräte PMKID-Caching. Bei dieser Art von Caching prüft das Gerät die vom Client gesendete PMKID (Pairwise Master Key Identifier). Du kannst PMKID-Caching mit einigen drahtlosen Geräten nutzen, um das Roaming zwischen Zugangspunkten zu verbessern. Eine andere Form des Caching – SKC (Sticky Key Caching) – verbessert das Roaming zurück zu zuvor zugewiesenen Zugangspunkten. SKC ist nicht identisch oder kompatibel mit Opportunistic Key Caching (OKC). Für die Unterstützung von Geräten, die FT-fähig sind und über PMKID-Caching verfügen, werden unter Umständen mehr SSIDs (Service Set Identifiers) benötigt.

Funkmessung (802.11k)

Mit 802.11k können diese Geräte Zugangspunkte in der Nähe, die zum Roaming zur Verfügung stehen, schnell identifizieren. Wenn die Signalstärke des aktuellen Zugangspunkts abnimmt und dein Gerät sich mit einem neuen Zugangspunkt verbinden muss, weiß das Gerät bereits, welcher Zugangspunkt die beste Verbindung bietet.

Der Roaming-Scan ist ein Prozess, den ein Gerät zum Suchen von Zugangspunkten nutzt, die die aktuell verknüpfte ESSID unterstützen. Das Gerät überprüft alle verfügbaren Kanäle im 2.4 GHz- und 5 GHz-Bereich und scannt primär die Kanäle im 6 GHz-Bereich. Darüber hinaus werden die 6 GHz-Netzwerke außerhalb des Bands erkannt, indem nach dem Reduced Neighbor Report-Informationselement von Beacons in den 2.4 GHz- und 5 GHz-Bändern gesucht wird.

Der Roaming-Scan wird schneller ausgeführt, wenn 802.11k im Netzwerk aktiviert ist. Dies ist sehr hilfreich, da unterstützte Apple-Geräte und Betriebssysteme die ersten sechs Einträge im Neighbor Report verwenden, um die zu scannenden Kanäle zu priorisieren. Wenn der 802.11k Neighbor Report nicht aktiviert ist, müssen die Geräte methodischer scannen.

Zum Beispiel könnte ein Benutzer mit einem aktiven Anruf auf die andere Seite des Gebäudes gehen. Wenn das iPhone die Schwelle von -70 dBm überschreitet, scannt das Gerät nach Roaming-Zielen. Wenn das Gerät den von 802.11k bereitgestellten Neighbor Report verwendet, findet es Zugangspunkte, die die aktuelle ESSID auf drei Kanälen unterstützen. Es scannt sofort diese Kanäle, erkennt, dass der Zugangspunkt auf einem Kanal eine geeignete Signalstärke hat und beginnt das Roaming. Wenn 802.11k im Netzwerk nicht aktiviert ist, muss der Client alle Kanäle in allen Bändern scannen, um ein Roaming-Ziel zu finden. Dadurch kann der Prozess einige Sekunden länger dauern.

Schnelle BSS-Übertragung (Fast BSS Transition) (802.11r)

802.11r optimiert den Authentifizierungsprozess mit der Funktion Fast BSS Transition (FT), bei der sich dein Gerät per Roaming mit einem anderen Zugangspunkt im selben Netzwerk verbindet. FT (Fast Transition) ermöglicht es Geräten, sich schneller mit Zugangspunkten zu verbinden. Abhängig vom Hersteller der WLAN-Hardware können mit FT Preshared Key (PSK) und 802.1X als Authentifizierungsmethoden verwendet werden. Intel-basierte Mac-Computer unterstützen keine schnelle BBS-Übertragung (Fast BSS Transition), aber sie arbeiten mit Netzwerken für die schnelle BSS-Übertragung zusammen, damit keine zusätzlichen SSIDs bereitgestellt werden müssen.

In Cisco-Netzwerken wird adaptives 802.11r unterstützt, damit Apple-Geräte mit FT-Unterstützung auch mit alten Geräten ohne FT-Unterstützung auf einer SSID koexistieren können, die für die gleichzeitige Verwendung von Clients mit und ohne FT-Unterstützung konzipiert wurde. Unterstützte Apple-Geräte und Cisco-Zugangspunkte signalisieren einander, dass adaptives 802.11r vom Netzwerk unterstützt wird und dass FT verwendet werden kann. Ältere WLAN-Clients, die 802.11r nicht unterstützen, können dennoch weiterhin auf dasselbe Netzwerk zugreifen, profitieren jedoch nicht vom schnelleren FT-Roaming. Für adaptives 802.11r sind Cisco 8.3 (oder neuer) und unterstützte Apple-Geräte mit iOS 10, iPadOS 13.1 und macOS 10.13 (oder neuer) erforderlich.

PMKID-Caching

Das PMKID-Caching beschleunigt den Wiederverbindungsprozess. Ein Client-Gerät, das durch eine EAP-Authentifizierung (Extensible Authentication Protocol) und einen Schlüsselaustausch einen PMK erstellt hat, kann auf denselben Zugangspunkt zurückgreifen, in dessen Zwischenspeicher sich sein PMKID befindet. Durch das Beschleunigen der Wiederverbindung von einem Zugangspunkt oder BSS zu einem zuvor verbundenen Zugangspunkt wird die Roaming-Zeit verbessert. iOS, iPadOS und macOS unterstützen statisches PMKID-Caching, um das Roaming zwischen BSSIDs in derselben ESSID zu optimieren.

Interworking mit externen Netzwerken (802.11u)

Organisationen verwenden 802.11u (auch als Wi-Fi Certified Passpoint oder HotSpot 2.0 bezeichnet), um ihren Benutzer:innen den automatischen Wechsel von einem WLAN zu einem anderen – ähnlich wie beim Roaming in Mobilfunknetzen – zu erlauben, ohne dass Anmeldeinformationen geändert werden müssen. Erkennt ein Gerät einen autorisierten 802.11u-Zugangspunkt, stellt es automatisch die Verbindung zu diesem Netzwerk her.

Drahtloses Netzwerkmanagement (802.11v)

802.11v stellt zusätzliche Informationen über Zugangspunkte in der Nähe bereit, die für den Zugriff optimal geeignet wären. Wenn ein Gerät feststellt, dass Roaming erforderlich ist, werden die (vom Netzwerk bereitgestellten) BSS-Übertragungsdaten (BSS Transition Data) herangezogen, damit das Gerät schnell ermitteln kann, welche Zugangspunkte für das Roaming am besten geeignet sind.