UniFi - 빠른 로밍

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 Overview

이 문서는 UniFi 빠른 로밍에 대하여 서술합니다. 어떻게 네트워크 성능을 향상시킬 수 있을지, 또한 제로-핸드오프와 같은 이전 로밍 프로토콜의 이점을 다시 확인합니다.

Table of Contents

  1. UniFi 빠른 로밍
  2. BSS 트랜잭션 이전
  3. BSS 트랜잭션 프로세스
  4. 빠른 로밍 vs. 제로-핸드오프 로밍
  5. 관련 문서

UniFi 빠른 로밍

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무선 장비가 스펙업과 휴대성의 상승을 통해 태블릿, 휴대전화, 모바일 VoIP와 같은 이례적인 성능 상승을 기대하고 있습니다. 펌웨어 버전 3.7.26인 UniFi AP 첫번째 세대부터는 또한 2세대 UniFi AP 3.7.21 버전부터는 UAP는 자동으로 로밍 성능 향상을 위해 패스트 로밍을 배포합니다. 본인의 UAP가 몇세대인지 궁금하다면 아래의 관련 문서 를 참조하십시오.

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Note

UAP-Ac는 빠른 로밍을 지원하지 않는 유일한 모델입니다. 나머지 AC 모델은 빠른 로밍을 지원합니다. 이 문서의 1세대 UAP-AC 모델 컬럼에서 확인하십시오.

빠른 로밍은 빠른 BSS 트랜잭션 (IEEE 802.11r)에서 영감을 얻어, 무선 프로콜의 개정을 통해서 엑세스 포인트가 로밍 클라이언트를 빠르게 검증할 수 있도록 하였습니다. 그 결과 WPA2-Enterprise와 WPA2 Persnoal 네트워크에서 매끄러운 상태변화가 가능해졌고, 이는 휴대기기에 힘을 실어주었습니다.

UniFi 빠른 로밍이 802.11r의 직접적인 구현체는 아닙니다. 802.11r에서 해결책에 대한 영감을 얻었을 뿐, 주요한 몇가지 차이가 존재합니다. 빠른 로밍은 약 90%의 BSS 트랜잭션이 제공하는 로밍 향상을 제공합니다. 그렇지만, 빠른 로밍은 클라이언트의 지원을 필요로 하지 않고 모든 클라이언트와 하위 호환을 허용합니다.

이 문서에서는 802.11r이 어떻게 동작하는지 설명하고, UniFi 빠른 로밍이 네트워크 성능을 어떻게 향상시키는지에 대한 개략적인 아이디어를 서술하고, 이전 로밍 프로토콜 대비 어떻게 동작하는지 서술합니다.

BSS 트랜잭션 이전

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클라이언트가 보안 네트워크의 엑세스 포인트와 연결하려고 할때, 검증 프로세스가 시작됩니다.

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WPA Enterprise 로밍 프로토콜

예를 들어, WPA2 Enterprise 네트워크에서는, 다음 프로세스를 완료해야만 네트워크 접속을 허가합니다:

  1. 802.11 인증 메시지 교환
  2. 재연결 메시지 교환
  3. EAP-요청/응답 식별 교환
  4. 엑세스 요청과 챌린지 패킷 교환
  5. EAP 요청/응답
  6. RADIUS 접근 요청/응답 교환
  7. 클라이언트에 성공 메시지 전송
  8. 임시 값 교환
  9. 임시키와 함께 인지 메시지 교환

9개의 행위중 8개는 교환 행위이며 각각 2단계가 필요합니다. 즉, 총 단계 수는 17 단계 입니다.

BSS 트랜잭션 프로세스

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802.11r 이전에는 이 17단계를 클라이언트가 새로운 AP에 로밍할때마다 반복했습니다. BSS 트랜잭션을 통해서 커넥션이 단 4단계로 압축되었습니다. 이는 클라이언트가 마스터키 (3-7단계 제거)를 보관하고 있고, 데이터와 함께 전송하기 때문입니다. 8-9 단계의 데이터 패킷은 1-2단게의 패킷과 함께 묶이게 됩니다. 결과는 2단계의 데이터 교환만 수행합니다:

  1. 클라이언트와 AP가 802.11 인증 메시지와 임시값을 교환
  2. 클라이언트와 AP가 재인증 메시지와 인증키/응답 메시지 교환

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빠른 로밍 프로토콜

802.11r의 인증 단계를 줄이기 위해서 빠른 로밍이 UniFi AP의 핸드오프 시간을 효과적으로 낮추었습니다. 이 기능 향상은 WPA2-Enterprise 네트워크에서 잘 이용되고 있습니다. 하지만, BSS 트랜잭션은 WPA2-Personal에서 비슷하게 클라이언트가 네트워크의 어떤 AP와도 빠르게 협상을 통해 단계 수를 감소시킬 수 있습니다.

802.11r과 비슷하게 UniFi 빠른 로밍은 보안 네트워크에서 스트림라인 로밍을 위해 단계수를 줄였습니다. 다른 UniFi 로밍 프로토콜과 비교하여 어떻게 수행하는지 확인해 봅시다.

빠른 로밍 vs. 제로-핸드오프 로밍

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제로 핸드오프 로밍 (ZHO)는 UniFi AP 1세대에 도입된 기술입니다. 해당 로밍 기술은 추가 지연시간 없이 클라이언트를 로밍하지만, 몇가지 한계가 존재합니다. 해당 기능이 활성화 되면, 모든 AP가 같은 무선 채널을 사용해야 하며, 효과적으로 모든 네트워크를 단일 AP로 전환해야합니다. 이 작업이 로밍 지연율을 제거하지만, 모든 무선 트래픽이 단일 채널을 사용하기 위해 경쟁상태에 놓이게 됩니다. 그 결과 기능이 활성 클라이언트가 특히 더 많은 네트워크의 기능이 둔화되었습니다.

ZHO를 비활성화하면, UniFi Ap는 상대적으로 긴 로밍 시간을 겪어야만 합니다. 빠른 로밍은 로밍 지연율을 낮추고, 전체 네트워크 품질을 유지시키는 기술을 제공합니다.

패스트 로밍이 제공하는 품질 향상을 확인하기 위해, 몇가지 테스트를 수행합니다. 4개의 서로 다른 AP 설정으로 네트워크 성능을 비교합니다:

  1. UAP-PRO - firmware v. 3.7.5
  2. UAP-PRO ZHO - firmware v. 3.7.5 Zero Handoff Roaming 활성화
  3. UAP-AC-PRO - firmware 3.7.5
  4. UAP-AC-PRO FR - firmware 3.7.24

각 환경설정에서 3개의 AP는 15미터 간격으로 삼각형 형태로 배치되었고 이더넷 유선 연결로 US-8-150W 스위치와 연결하였습니다. 테스트는 802.11ac 호환 스마트폰으로 수행하였습니다. 스마트폰에 덧붙이자면, 두개의 서로 다른 클라이언트가 네트워크에 연결되어 있습니다 : 데스크탑 컴퓨터, Netflix 스트리밍 비디오와 랩탑, Pandora 음악 스트리밍 서비스. 네트워크가 배치되면, 업로드/다운로드 속도와 로밍 지연율을 각 설정에서 측정합니다.

먼저 간단한 업/다운 속도 테스트를 UniFi 모바일 앱에서 수행하였습니다. AP를 삼각형으로 배치한 중간에서부터 네트워크를 연결하여 업로드, 다운로드 속도를 측정하였습니다. 테스트는 3번 수행하였으며 아래는 평균 결과값을 나타낸 표입니다:

Configuration AP-PRO AP-PRO-ZHO AP-AC-PRO AP-AC-PRO-FR
Download Speed (mbps) 232.3 205.0 243.2 231.9
Upload Speed (mbps) 278.4 223.8 298.1 256.1

표에서 확인할 수 있듯이, ZHO는 3개의 클라이언트 장비가 연결되었음에도 가장 느린 업로드, 다운로드 속도 결과를 산출하였습니다. 이는 모든 ZHO 트래픽이 단일 채널을 사용하므로, 사용중인 네트워크 보다 더 낮은 기대 성능을 불러일으켰음을 알 수 있습니다.

패스트 로밍은 두번째로 느린 속도를 제공합니다. 하지만, 이전 로밍 프로토콜보다는 훨씬 빠른것을 알 수 있습니다. 다운로드와 업로드 속도는 5%에서 약 14%정도 최고 속도보다 낮습니다.

다음으로 로밍 시간을 테스트하기 위해 핑 모니터를 사용합니다. 해당 모니터는 각 패킷을 클라이언트 장비와 AP사이에서 전송하여 이를 문서화 합니다. 이 단계를 위해서 하나의 AP를 직접 다른것과 연결하였습니다. 핑 모니터를 사용하여 원래 AP에서 마지막 핑을 언제 받았는지 기록하였고, 새로운 AP에 첫 핑을 언제 받았는지 기록하엿습니다. 이 두 값의 차를 계산하였습니다. 각 설정에 대하여 3번 테스트를 수행하고 해당 값의 평균을 산출하였습니다:

Configuration AP-PRO AP-PRO-ZHO AP-AC-PRO AP-AC-PRO-FR
Roaming Time (seconds) 11.4 0 14.6 0.6

빠른 로밍은 기존의 non-ZHO 로밍 성능보다 훨씬 향상된 것을 보여주고 있습니다. 1초 이내로 총 로밍 시간이 완료되었으며 이는 로밍 지연율을 약 95% 감소시켰습니다.

어떤 네트워크에서든지 사용자 요구사항을 고려해야하고 주어진 프로젝트의 요구사항을 만족시키기 위해 네트워크를 설계, 구성해야합니다. 예를 들어, 클라이언트가 한 번만 연결되고, 최소 지연율이 필요한 것에는 제로 핸드오프가 적절할 수도 있습니다.

빠른 로밍이 빠른 로밍 시간을 보장하지는 않습니다. 빠른 로밍을 사용하더라도 좋은 로밍은 좋은 네트워크 기획과 적절한 Tx power 설정과 셀 오버랩을 통하여 성취할 수 있습니다.

속도와 휴대성을 중시하는 네트워크에서는 빠른 로밍이 이상적입니다. 빠른 로밍은 매우 적은 속도 감소를 통한 이상적인 로밍 시간 감소를 획득할 수 있습니다. 그 결과 UniFi는 대부분 로밍 패키지를 포함하고 있습니다.

관련 문서

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UniFi - 제로 핸드오프란?

UniFi - 내 UniFi 엑세스 포인트(UAP)는 몇세대 인가?