Ist es möglich, mehrere Access Points mit verschiedenen WLAN-Versionen zu mischen, ohne dass es zu Unterbrechungen beim Roaming kommt? Immerhin ist WLAN ist voll abwärtskompatibel. Ich habe es getestet und erkläre euch, warum auch Roaming zwischen verschiedenen WLAN-Standards kein Problem ist.
- Roaming zwischen verschiedenen WLAN 5 und WLAN 6 funktioniert aufgrund Reassociation Request und Reassociation Response problemlos.
- Nur wenn technische Parameter sowohl von Endgerät und Access Point unterstützt werden, können sie während der WLAN-Verbindung verwendet werden (Datenraten, Frequenzen, etc.).
- Der WLAN-Standard ist nur ein technischer Parameter unter Vielen.
- Wenn beide Teilnehmer WLAN 6 unterstützen, wird mit WLAN 6 gefunkt. Ansonsten wird der nächstmögliche Standard genutzt, welchen beide Teilnehmer unterstützen. Dies wird für jeden Roaming-Vorgang neu überprüft.
- Ein Endgerät kann WLAN 6 gegenüber WLAN 5 bevorzugen und daher am Access Point kleben bleiben (sticky client).
Voraussetzungen für WLAN-Roaming
Damit WLAN-Roaming überhaupt funktioniert, sind einige Vorbedingungen notwendig. Zum Beispiel müssen die WLAN Access Points eine gleiche SSIDs aussenden (ESSID) und gleiche Verschlüsselung (WPA2, PSK, 802.1X/EAP) verwenden. Dann läuft ein Wechsel zwischen zwei Access Point wie folgt ab: Das Endgerät meldet sich vom ersten Access Point ab und meldet sich beim nächsten Access Point an. Damit ein Endgerät überhaupt weiß, welche Access Points in Frage kommen, kommt passives bzw. aktives Probing zum Einsatz. Auch die WLAN-Erweiterung 802.11k unterstützt durch Listen, in denen die benachbarten Access Points aufgeführt sind.
Beim passiven Probing hört ein Endgerät die verschiedenen WLAN-Kanäle ab, ob sogenannte Beacon-Frames (Frames, mit denen benachbarte Access Points ihre verfügbaren WLANs mitteilen) vorhanden sind. Diese Beacon-Frames stellen alle notwendigen Informationen bereit, um einem WLAN beizutreten.
Beim aktiven Probing fragt ein Endgerät auf den Kanälen aktiv nach, ob ein Access Point (mit einem bestimmten WLAN) vorhanden ist. Dazu sendet das Endgerät einen sogenannten Probe Request, welcher von jedem betroffenen Access Point in Reichweite mit einem Probe Response beantwortet wird. Die Probe Responses liefern einen Überblick über die technischen Möglichkeiten der jeweiligen WLAN Access Points. Mit diesen Informationen kann ein Endgerät beginnen, die Verbindung mit einem Access Point auszuhandeln.
Kleinster gemeinsamer Nenner
Hat ein Endgerät einen passenden WLAN Access Point identifiziert, beginnt die Aushandlung der tatsächlichen WLAN-Verbindung. Dabei werden erneut die technischen Fähigkeiten beider Teilnehmer ausgetauscht. Das Endgerät teilt dem Access Point im sogenannten Association Request ganz konkret mit, welche Datenraten, WLAN-Standards, Modulationen, Spatial Streams, etc. vom Endgerät unterstützt werden. Der Access Point antwortet mit einem Association Response und teilt wiederum seine eigenen technischen Möglichkeiten mit. Der kleinste gemeinsame Nenner beider Geräte ist dann die Grundlage für die weitere Datenübertragung zwischen Access Point und Endgerät. Nur wenn ein Feature von beiden Teilnehmern genutzt werden kann, wird es bei der Datenübertragung eingesetzt.
In genau dieser Tatsache besteht die Abwärtskompatibilität im WLAN. Ein Endgerät beispielsweise, welches nur im 2,4-GHz-Band funken kann, teilt dem Access Point diesen Umstand per Association Request mit. Obwohl der Access Point in der Regel auch 5 GHz nutzen könnte (und dies im Association Response dann auch mitteilt), wird für die Verbindung zwischen beiden Teilnehmern im Anschluss nur 2,4 GHz genutzt. Eben der kleinste gemeinsame Nenner.
Wird ein Access Point beispielsweise konfiguriert, sodass er langsame Datenraten, das 2,4-GHz-Band oder alte WLAN-Standards nicht mehr unterstützt, dann wird er diese Fähigkeiten nicht mehr im Association Response (und im Probe Response) mitteilen. Ein Endgerät jedoch, dass auf eines dieser Features angewiesen ist, könnte sich in diesem Fall nicht mit dem Access Point verbinden. Beispiel: Eine SSID ist nur auf 5 GHz vorhanden, das Endgerät kann aber nur 2,4 GHz.
Auch die umgekehrte Situation ist vorstellbar: Ein Endgerät kann WLAN 6, der Access Point aber nur maximal WLAN 5. Dann kann maximal WLAN 5 genutzt werden. Auch hier gilt der kleinste gemeinsame Nenner, um das WLAN kompatibel zu machen.
Wie WLAN-Roaming funktioniert
Wie bereits erwähnt, meldet sich ein Endgerät beim WLAN-Roaming beim ersten Access Point ab und dann möglichst schnell beim nächsten Access Point wieder an. Damit das Roaming nahezu unterbrechungsfrei funktioniert, stellt eine professionelle WLAN-Infrastruktur durch die WLAN-Erweiterungen 802.11 k, r und v eine Unterstützung bereit. So kann ein Endgerät die WLAN-Nachbarschaft der eigenen Access Points schneller und besser kennenlernen (802.11k), bekommt Empfehlungen für den aus WLAN-Infrastruktursicht besten Ziel-Access-Point für das Roaming (802.11v) und erhält die Möglichkeit, das Roaming schneller abzuschließen (802.11r).
Die eigentliche Entscheidung zum Wechseln der Access Points bleibt bei der WLAN-Technologie, anders als beim Mobilfunk, jedoch stets beim Endgerät. Sobald ein Endgerät den Access Point wechseln will, versucht es sich am neuen Access Point anzumelden. Dazu sendet es einen sogenannten Reassociation Request. Dieser wird vom Access Point mit einem Reassociation Response beantwortet.
Auch Reassociation Request und Reassociation Response beinhalten (wie bereits Association Request / Response) alle Informationen zu den technischen Fähigkeiten beider Teilnehmer. Sofern sich beide Teilnehmer auf den bereits beschriebenen kleinsten gemeinsamen Nenner einigen können, ist die Neuverbindung mit demselben WLAN-Netzwerk an einem anderen Access Point möglich. Der erneute Austausch der technischen Fähigkeiten vor jeder Verbindung mit einem Access Point ist deshalb notwendig, da sich die Fähigkeiten des Access Points im Vergleich zu anderen Access Points je nach Modelltyp und Alter unterscheiden können. Ein benachbarter Access Point könnte schließlich andere Funktionen bereitstellen oder auch mehr bzw. weniger Antennen verbaut haben. Oder aufgrund seines Alters eben einen älteren WLAN-Standard verwenden.
Roaming zwischen WLAN-Standards aufgrund Reassociation Frames möglich
Ähnlich wie bei jeder Erstverbindung handeln Endgerät und WLAN Access Point die Verbindung unter Berücksichtigung der jeweiligen technischen Möglichkeiten beider Teilnehmer für jeden Roaming-Vorgang neu aus. Im besten Fall geschieht dies unterbrechungsfrei und die Reassociation Frames kommen zum Einsatz. Unter widrigen Bedingungen bricht die Verbindung zum ursprünglichen Access Point schon vor dem Roaming-Vorgang ab. In diesem Fall muss sich das Endgerät komplett neu mit dem Ziel-Access-Point verbinden. Dabei nutzt es Association Frames.
Soll zwischen einem WLAN-5-Access-Point und einem WLAN-6-Access-Point geroamt werden, werden durch die Re-/Association-Frames stets die notwendigen technischen Rahmenbedingungen zwischen beiden Teilnehmern ausgehandelt. Ein Endgerät, das von einem WLAN-5-Access-Point zu einem Access Point mit WLAN 6 wechselt, funkt dann nach dem Roaming-Vorgang einfach unter den neuen technischen Bedingungen weiter, unter anderem im neuen Standard (sofern vom Endgerät unterstützt). Der Roaming-Vorgang funktioniert dabei nicht besser oder schlechter als zwischen zwei baugleichen Access Points.
Endgerätevorlieben beim Roaming
Viele Hersteller machen ein großes Geheimnis darüber, wie sich ihre Endgeräte beim WLAN-Roaming verhalten. Apple geht hier mit gutem Beispiel voran, darum sei es hier als Beispiel genannt. So wird 5 GHz gegenüber 2,4 GHz bevorzugt, sofern es mit über -68 dBm beim Endgerät zur Verfügung steht. Sofern Signalstärke und Kanalauslastung ansonsten identisch sind, bevorzugt Apple WLAN 6 gegenüber WLAN 5, WLAN 5 gegenüber WLAN 4, und so weiter. Auch breitbandige Kanäle werden gegenüber schmalbandigen Kanälen bevorzugt.
Die Berechnungen, die die Hersteller von Endgeräten bei der Bewertung von WLAN Access Points verwenden, können dazu führen, dass ein Endgerät länger als erwartet am alten Access Point kleben bleibt (sticky client). Dies ist jedoch nicht auf eine Inkompatibilität zwischen verschiedenen WLAN-Standards beim Roaming-Vorgang zurückzuführen, vielmehr obliegt dies der alleinigen Entscheidungsgewalt des Endgerätes im WLAN.
