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Apple 裝置中的 Wi-Fi 漫遊支援
連接到 Wi-Fi 網路的裝置會負責維持其 802.11 連線。此連線關係的一部分會決定何時要漫遊到新基本服務集(BSS)或存取點(AP)。裝置會根據多種因素做出此決定,包含相同網路上或裝置之前加入過,而且已設為自動加入之其他網路上的存取點所接收的訊號強度和適用範圍。在裝置開始尋找漫遊候選時,系統會搭配以下功能執行各種漫遊最佳化支援技術來改進此漫遊效能和裝置電池續航力:
無線電測量(802.11k):傳送相鄰連接點的列表。
快速 BSS 轉換(802.11r)和 Cisco 適應性 802.11r:有助於裝置快速並安全地在存取點之間漫遊。
成對主密鑰識別碼(PMKID)快取:使快速漫遊返回先前關聯的存取點。
與外部網路互通(802.11u):達成簡單且安全的 Wi-Fi 服務搜索和連線。
無線網路管理(802.11v):有助於辨識漫遊的最佳無線存取點。
Apple 裝置的漫遊最佳化支援
Apple 裝置支援這些輔助漫遊技術:
技術 | 802.11k | 802.11r | PMKID | 802.11u | 802.11v |
---|---|---|---|---|---|
iPhone 5s 或後續機型 | |||||
iPad Pro 13 吋(M4) | |||||
iPad Pro 9.7 吋或後續機型 | |||||
iPad Air(第一代)或後續機型 | |||||
iPad(第五代)或後續機型 | |||||
iPad mini 2 或後續機型 | |||||
Apple Vision Pro | |||||
配備 Apple 晶片的 Mac | |||||
Intel 架構式 Mac |
裝置的漫遊決定
裝置會評估比較目前連線接收的訊號強度指示(RSSI)值與新存取點的 RSSI 來偵測何時要漫遊。在訊號減弱到特定值(稱為漫遊觸發臨界值)之後,裝置會評估漫遊的候選存取點。考量的因素包含漫遊觸發臨界值、頻段和漫遊候選存取點使用的實體層(PHY)技術。
觸發臨界值和基地台重疊
Mac 電腦會監控並維持目前 BSSID 的連線,直到 RSSI 越過 –75 dBm 臨界值。iPhone 和 iPad 裝置會監控並維持基本服務集識別碼(BSSID)的連線,直到接收的訊號強度指示(RSSI)超過 –70 dBm。在 Mac、iPhone 或 iPad 越過其漫遊觸發臨界值後,裝置會掃描漫遊候選 BSSID 以取得目前的延伸服務及識別碼(ESSID)。
裝置上的天線會因機型而有所不同,而且天線可能會感測到不同於預期的基地台界限。在你設計無線基地台和計算其訊號重疊時請記住此點。在你測量基地台重疊時最好一律使用目標裝置。
技術 | 漫遊觸發臨界值 | 傳輸資料時取得 BSS 相對訊號強度 | 閒置時取得 BSS 相對訊號強度 |
---|---|---|---|
配備 Apple 晶片的 Mac | –75 dBm | 強 12 dB | 強 12 dB |
Intel 架構式 Mac | –75 dBm | 強 12 dB | 強 12 dB |
iPhone 5s 或後續機型 | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
iPad Pro 13 吋(M4) | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
iPad Pro 9.7 吋或後續機型 | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
iPad Air(第一代)或後續機型 | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
iPad(第五代)或後續機型 | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
iPad mini 2 或後續機型 | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
Apple Vision Pro | –70 dBm | 強 8 dB | 強 12 dB |
頻段、網路和漫遊候選存取點的選取規則
除了達到漫遊觸發臨界值之外,候選基本服務集(或存取點)必須具備比目前更好的訊號。針對 macOS,候選 BSS 必須具備比目前 BSS 強 12 dB 的 RSSI,不論 Mac 是閒置或正在傳輸資料。針對 iOS、iPadOS 和 visionOS,若 iPhone、iPad 或 Apple Vision Pro 正在傳輸資料,候選 BSS 必須具備強 8 dB 的 RSSI,或是在裝置閒置時具備強 12 dB 的 RSSI。
例如,iPhone 連接到 SSID,此處的目前連線 RSSI 在透過 WLAN 語音通話(VoWLAN)期間可能會掉到 –75 dBm。發生此狀況時,裝置稍後會搜尋 RSSI 至少有 –67 dBm 的漫遊候選 BSSID。若 Mac 連接到相同網路而目前連線的 RSSI 掉到 –75 dBm,裝置會搜尋 RSSI 至少有 –63 dBm 的漫遊候選 BSSID。
請考量部署在 iPhone 或 iPad 是使用專為 6 GHz 或 5 GHz 無線電頻率基地台設計、具備 –67 dBm 重疊的網路。在此情況下,裝置維持連線到 BSSID 的時間會比預期的長。這是因為 iPhone 或 iPad 會使用 –70 dBm 漫遊觸發臨界值。
iOS、iPadOS、macOS 和 visionOS 會使用由網路共享的關聯用戶端頻道利用和數量,以及替候選網路計分之接收訊號強度測量的相關資訊。得分越高的網路會提供更好的 Wi-Fi 體驗。這些作業系統也會根據下列規則選擇網路:
802.11ax 優先於 802.11ac
802.11ac 優先於 802.11n 或 802.11a
802.11n 優先於 802.11a
80 MHz 頻道寬度優先於 40 MHz 或 20 MHz
40 MHz 頻道寬度優先於 20 MHz
理解用戶端如何漫遊,以及你對候選 BSS 所需訊號強度的認知可以協助你設計支援語音和視訊等即時服務的無線網路。
漫遊最佳化支援
尋找有效的網路和存取點只是程序的部分。用戶端必須快速完成漫遊程序且不受干擾,讓使用者不會遭遇停用時間。漫遊包含用戶端對新 BSSID 的認證和從目前的 BSSID 取消認證。安全性和認證方式會決定漫遊程序可以發生的速度。
首先,802.1X 型認證會需要用戶端完成整個 EAP 密鑰交換。接下來可以從目前的 BSSID 取消認證。視環境的認證基礎架構而定,這可能會需要幾秒鐘。由於資料在認證完成前無法在網路上傳遞,終端使用者可能會體驗到受干擾的服務。
iPhone、iPad、配備 Apple 晶片的 Mac 電腦和 Apple Vision Pro 可以支援 802.11 標準修正的 802.11k、802.11r 和 802.11v。即使裝置不支援 802.11r,所有裝置皆支援 PMKID 快取。透過此類型的快取,裝置會檢查用戶端傳送的「成對主密鑰識別碼」(PMKID)。你可以搭配部分無線設備使用 PMKID 快取,以提升存取點之間的漫遊。其他形式的快取(黏性密鑰快取(SKC))會將漫遊最佳化成先前關聯的存取點。按鍵暫留快取並不等於、也不相容於隨機密鑰快取。若你希望能夠支援具備 FT 功能和 PMKID 快取的裝置,你會需要更多服務集識別碼。
無線電測量(802.11k)
802.11k 可讓這些裝置快速識別周遭可用於漫遊的連接點。當目前 AP 的訊號強度減弱,而你的裝置需要漫遊至新存取點,裝置便已知會提供最佳連線的存取點。
漫遊掃描為裝置使用的程序,用來檢查支援目前關聯 ESSID 的存取點。裝置會檢查 2.4 GHz、5 GHz 中可用的頻道,並主要掃描 6 GHz 中的頻道。此外,6 GHz 網路會藉由聽取 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段中訊號發射器的「精簡鄰近報告」(Reduced Neighbor Report)資訊元件進行頻外探索。
若 802.11k 已在網路上啟用,漫遊掃描會執行的更快。由於 Apple 裝置和作業系統會使用「鄰近報告」中的前六個項目來決定要掃描之頻道的優先順序,這會頗有幫助。若未啟用 802.11k「鄰近報告」,這些裝置便必須以更有條理的方式掃描。
例如,通話中的使用者可能會走到大樓的另一端。當 iPhone 越過 -70 dBm 臨界值便會掃描漫遊目標。若其使用 802.11k 提供的「鄰近報告」,便會在三個頻道上找到支援目前 ESSID 的 AP。iPhone 會立即掃描這些頻道,找出頻道上具備合適訊號強度的 AP,然後進行漫遊。若 802.11k 沒有在網路上啟用,用戶端必須掃描每個頻段上的每個頻道來尋找漫遊目標。這可能會讓程序多花幾秒鐘的時間。
快速 BSS 轉換(802.11r)
當你的裝置從一部 AP 漫遊至相同網路上的另一部 AP 時,802.11r 會使用名為「BSS 轉換」(FT)的功能來簡化認證流程。FT 可讓裝置更快地與 AP 產生關聯。視你的 Wi-Fi 硬體供應商而定,FT 可同時搭配預先共享密鑰(PSK)和 802.1X 認證方式使用。Intel 架構式 Mac 電腦不支援「快速 BSS 轉換」,但和「快速 BSS 轉換」網路互通,因此不需要部署額外的 SSID。
在 Cisco 網路上,「適應性 802.11r」支援在設為同時允許 FT 和非 FT 的 SSID 上讓支援 FT 的 Apple 裝置與不支援 FT 的舊型裝置共存。支援的 Apple 裝置以及 Cisco AP 會相互發出訊號以偵測網路是否支援「適應性 802.11r」,以及 FT 是否為可用狀態。不支援 802.11r 的舊版無線用戶端仍可以加入部分網路,但無法受益於較快的 FT 漫遊。「適應性 802.11r」需要 Cisco 8.3 或以上版本以及執行 iOS 10、iPadOS 13.1 和 macOS 10.13 或以上版本的受支援 Apple 裝置。
PMKID 快取
PMKID 快取會加速重新連線程序。用戶端裝置若先前已透過完成初始 EAP(可延伸的認證通訊協定)驗證和金鑰交換來建立成對主密鑰,便可返回系統已快取其 PMKID 的同一個存取點。加速從一個存取點或 BSS 重先連線到另一個之前加入的存取點會改進漫遊時間。iOS、iPadOS 和 macOS 支援靜態 PMKID 快取以協助最佳化在相同 ESSID 中的 BSSID 之間漫遊。
與外部網路互通(802.11u)
組織使用 802.11u(也叫作 Wi-Fi Certified Passpoint 或 HotSpot 2.0)以允許使用者自動從一個 Wi-Fi 網路移至另一個(類似數據漫遊),無需更改任何登入資訊。當裝置偵測到授權的 802.11u 連接點時,裝置便會自動連接該網路。
無線網路管理(802.11v)
802.11v 提供有關鄰近連接點(可能是加入的最佳選擇)的其他資訊。當裝置必須漫遊時,「BSS 轉換」資料(由網路提供)便會經過檢閱,因此裝置可以快速決定最適用於漫遊的存取點。