WLAN-Roaming
Beim Wechsel zwischen mehreren Access Points entscheidet das Endgerät, wann es wechselt. Das Netz kann den Wechsel nur vorbereiten und anregen.
Definition
WLAN-Roaming bezeichnet den Wechsel eines Endgeräts von einem Wifi Access Point zu einem anderen innerhalb desselben Funknetzes, ohne dass die Verbindung abreißt. Voraussetzung ist, dass alle beteiligten Access Points dieselbe SSID mit denselben Sicherheitseinstellungen ausstrahlen und in dasselbe Netz führen.
Der entscheidende Punkt, an dem die meisten Erwartungen scheitern: Die Entscheidung liegt beim Client. Kein Access Point kann ein Gerät zwingen, zu ihm zu wechseln. Das Netz kann Informationen liefern, den Wechsel beschleunigen und das Gerät abmelden. Wohin es sich danach verbindet, bestimmt es selbst.
Warum Geräte am falschen Access Point hängen
Das häufigste Fehlerbild lautet: Ein Gerät hat sich im Erdgeschoss angemeldet, wird ins Obergeschoss getragen und bleibt mit schlechter Verbindung am ursprünglichen Access Point, obwohl ein näherer verfügbar wäre. Im Englischen hat sich dafür die Bezeichnung Sticky Client eingebürgert.
Die Ursache liegt in der Logik der Clients. Solange eine Verbindung irgendwie funktioniert, gibt es für das Gerät keinen Anlass zu wechseln. Ein Wechsel kostet Zeit, unterbricht laufende Verbindungen und verlangt eine Suche über alle Kanäle. Viele Geräte beginnen erst damit, wenn die Verbindung deutlich schlechter wird oder ganz abbricht.
Dazu kommt, dass die Schwellenwerte je nach Hersteller und Betriebssystem unterschiedlich gesetzt sind und sich meist nicht ändern lassen. Zwei Geräte am selben Ort können sich deshalb unterschiedlich verhalten.
Stationäre Geräte sind besonders auffällig. Ein Fernseher, ein Drucker oder ein Wechselrichter, der sich einmal mit einem ungünstigen Access Point verbunden hat, bleibt dort oft dauerhaft, weil er nie Anlass zu einer Neubewertung hat.
Die drei Erweiterungen
Drei Ergänzungen zum WLAN-Standard verbessern das Verhalten. Sie wirken nur, wenn Access Point und Client sie beide unterstützen.
802.11k, Radio Resource Measurement. Der Access Point liefert dem Client eine Liste benachbarter Access Points mit Kanal und Empfangsqualität. Der Client muss dann nicht mehr selbst alle Kanäle absuchen, sondern weiß im Voraus, wohin ein Wechsel lohnt. Das verkürzt die Suche erheblich.
802.11v, Wireless Network Management. Der Access Point kann dem Client einen Wechsel vorschlagen und dabei ein Ziel nennen. Der Client darf den Vorschlag ablehnen. In der Praxis folgen die meisten aktuellen Geräte ihm.
802.11r, Fast BSS Transition. Verkürzt die Anmeldung am neuen Access Point, indem das Schlüsselmaterial vorab verteilt wird. Statt einer vollständigen Neuanmeldung genügt ein verkürzter Austausch. Das ist der Unterschied zwischen einer kaum wahrnehmbaren Unterbrechung und einem abgebrochenen Telefonat.
Bei 802.11r ist Vorsicht angebracht. Ältere Clients kommen damit teilweise nicht zurecht und verweigern die Anmeldung ganz. Die Funktion lässt sich deshalb bei den meisten Systemen abschalten, und bei unerklärlichen Anmeldeproblemen einzelner Geräte ist das der erste Versuch.
Steuerung durch das Netz
Unabhängig von den Standarderweiterungen setzen Hersteller eigene Verfahren ein.
Band Steering. Geräte, die beide Bänder beherrschen, werden bevorzugt auf 5 GHz gelenkt, indem der Access Point auf Anfragen im 2,4-GHz-Band verzögert oder gar nicht antwortet.
Mindest-Empfangsstärke. Der Access Point weist Geräte ab oder meldet sie ab, deren Signal unter einen eingestellten Wert fällt. Das zwingt sie zur Neuanmeldung, bei der ein näherer Access Point zum Zug kommen kann.
Der Wert will vorsichtig gesetzt werden. Zu hoch angesetzt, verlieren Geräte am Rand der Abdeckung die Verbindung vollständig, statt mit schlechter Rate weiterzuarbeiten. Ein Ausgangspunkt liegt bei etwa minus 75 dBm, mit Anpassung nach Beobachtung.
Gezielte Zuordnung einzelner Geräte. Der Wunsch, ein bestimmtes Gerät fest einem Access Point zuzuweisen, kommt häufig auf. Der Standard sieht das nicht vor. Behelfslösungen arbeiten mit eigenen Netzkennungen je Access Point oder mit Zugangsfiltern und sind im Alltag unhandlich.
Voraussetzungen im Netz
Damit Roaming überhaupt funktioniert, muss an allen Access Points übereinstimmen:
- Netzkennung (SSID), exakt gleich geschrieben
- Sicherheitsverfahren und Passwort
- Zuordnung zum selben Netzsegment (VLAN/IP-Netz)
Unterschiedliche Netzkennungen je Access Point schließen Roaming aus. Das Gerät sieht dann getrennte Netze und wechselt nicht selbsttätig.
Die Kanalplanung gehört ebenfalls dazu. Benachbarte Access Points auf verschiedenen Kanälen stören sich weniger, und die Überlappung der Bereiche sollte ausreichen, dass ein Gerät vor dem Verbindungsverlust einen Nachfolger findet.
Abgrenzung
Roaming im Mobilfunk bezeichnet die Nutzung eines fremden Netzes im Ausland und hat mit WLAN-Roaming nichts gemeinsam außer dem Namen.
Mesh beschreibt, wie Access Points untereinander verbunden sind, nicht wie Clients zwischen ihnen wechseln. Ein Mesh-System bringt Roaming meist mit, aber auch verkabelte Access Points beherrschen es.
Ein WLAN-Controller vereinfacht die einheitliche Konfiguration mehrerer Access Points. Notwendig für Roaming ist er nicht.
Quellen
- IEEE 802.11k-2008: Radio Resource Measurement of Wireless LANs
- IEEE 802.11v-2011: Wireless Network Management
- IEEE 802.11r-2008: Fast Basic Service Set (BSS) Transition
- IEEE 802.11-2020: konsolidierte Fassung mit den genannten Erweiterungen