Kotona tai pienessä toimistossa riittää usein yksi WLAN-tukiasema. Se kuuluu minne kuuluu ja kuuluvuuden loputtua yhteys katkeaa. Hyvin yksinkertaista. Isommissa verkoissa tai vaikkapa useampikerroksisessa omakotitalossa tarvitaan useampi tukiasema kattamaan koko alue. Käyttäjät voivat kuitenkin liikkua ja siirtyä yhden tukiaseman läheltä toisen tukiaseman piiriin. Mitä silloin tapahtuu?
Tukiaseman vaihto
802.11-standardissa käyttäjien laitteet valitsevat tukiaseman itsenäisesti eivätkä tukiasemat voi siihen vaikuttaa. Tämän piirteen hyvä puoli on se, ettei tukiasemien tarvitse mitenkään koordinoida toimintaansa. Kunhan tukiasemissa on samanniminen verkko ja sama salasana, niin vaihto toimii jopa erimerkkisten tukiasemien välillä. Olohuoneessa voi olla Asus ja keittiössä D-Link eikä Skype-puhelu katkea, vaikka käyttäjä kävelee huoneesta toiseen. Mitään asetuksia ei tarvita.
Edellä kuvattu toiminta vaatii kyllä sen, että tukiasemat ovat vain tukiasemia. Yleensä kotikäyttöön tarkoitetut laitteet ovat oletuksena myös reitittimiä, palomuureja ja jakavat itse IP-osoitteita. Skype puhelu kyllä katkeaa, jos käyttäjä siirtyy yhden palomuurin takaa toisen taakse ja saa vielä uuden IP-osoitteenkin. Verkkoselailussa ja sähköpostia käytettäessä yhteyden tilapäinen katkeaminen ei haittaa samalla tavalla.
Yrityskäytössä tukiasemat ovat yleensä pelkkiä tukiasemia ja palomuuri on vasta ulosmenevän Internet-yhteyden kohdalla. Tällöin tukiaseman vaihto sujuu kitkatta. Kotikäyttöön tarkoitettujen laitteiden kanssa pitää muuttaa laitteen asetuksia.
Tukiaseman vaihdon ongelmat
Usein tukiasemalta toiselle siirtyminen ei kuitenkaan suju ongelmitta. Yleisin ongelma on, ettei käyttäjän laite vaihda tukiasemaa, vaikka lähellä olisi paremmin kuuluva tukiasema. Käyttäjien laitteet eivät aktiivisesti hae parempaa tukiasemaa, vaan yleensä vaihtavat tukiasemaa vasta yhteyden heikennyttyä liikaa. Esimerkiksi Applen iOS-laitteet alkavat etsiä uutta tukiasemaa vasta signaalin pudottua alle -70dBm:n. Useimmat valmistajat eivät julkaise tarkkoja lukuja, mutta suuruusluokka on sama. Jostain syystä vaihto perustuu vain signaalin voimakkuuteen eikä esimerkiksi kohinasuhteeseen (SNR). Edes lähetysvirheet ja uudelleenlähetykset eivät laukaise tukiaseman vaihtoa, jos signaali vain näyttää vahvalta.
Vahvan signaalin syynä on yleensä epäsuhta lähetystehoissa. Tukiaseman lähetysteho voi olla 200mW, vaikka käyttäjän puhelimen maksimiteho on 15mW. Tukiasema voi näyttää hyvää signaalitasoa puhelimeen päin, vaikka toiseen suuntaan yhteys olisi hyvin heikko. Niin kauan kuin puhelin saa pidettyä edes huonon yhteyden tukiasemaan, ei puhelin edes yritä vaihtaa tukiasemaa – onhan tukiasemalla ”täydet tolpat”. Vasta yhteyden lopullisesti katkettua alkaa uuden tukiaseman haku, joka voi kestää sekunteja. Siinä ajassa kaikki yhteydet ehtivät katketa. Tämä tapahtuu, vaikka käyttäjä seisoisi suoraan paremman tukiaseman alla.
Samasta syystä johtuu käyttäjien epätasainen jakautuminen tukiasemien kesken. Huonoimmassa tapauksessa kaikkien käyttäjien laitteet ovat yhteydessä sisääntuloaulan tukiasemaan, jos se kuuluu riittävän voimakkaana koko toimistossa. Laitteet ovat valinneet tukiaseman käyttäjän tullessa aamulla toimistolle eivätkä ole nähneet tarvetta vaihtaa tukiasemaa sen jälkeen. Muut tukiasemat ovat tyhjän panttina kun taas yksi tai muutama ovat ylikuormitettuja.
Ratkaisu näihin roaming-ongelmiin on laskea tukiasemien lähetysteho samalla tasolle käyttäjien laitteiden kanssa. Ylimitoitetusta lähetystehosta ei ole mitään hyötyä, pelkkää haittaa. Lähetysteho on vähän kuin hyvä viski tai konjakki: sopivasti on hyvä, mutta liika ei ole.
802.11k, 802.11r ja 802.11v
Roamingin perusratkaisuja ei olla muuttamassa 802.11-standardissa. Sen sijaan on kehitetty muutamia laajennuksia, jotka auttavat ja ohjaavat käyttäjien laitteita tukiaseman vaihdossa.
802.11k sisällyttää tukiaseman lähettämiin kutsuihin (beacon) listan kanavista, joita muut verkon tukiasemat käyttävät. Näin käyttäjän laitteen ei tarvitse käydä läpi kaikkia kanavia etsiessään parempaa tukiasemaa. Haun aikana laite kuuntelee kutakin kanavaa tyypillisesti 200ms. Kun 5GHz:lla on 24 kanavaa kestäisi niiden kaikkien läpikäynti lähes viisi sekuntia.
802.11v sisällyttää kutsuihin myös tiedon muiden tukiasemien kuormituksesta. Näin käyttäjän laite voi vaihtaa toiseen tukiasemaan, vaikka se kuuluisi hieman heikommin, jos sillä on vähemmän käyttäjiä. Tiedonsiirto voi olla silti nopeampaa kuin kuormitettua tukiasemaa käytettäessä.
802.11r standardoi käyttäjän tunnistuksen nopeuttamisen. Tämä kulkee monesti nimellä Fast Roaming. Tavallisin WPA2 Personal eli yhteisen salasanan käyttö on riittävän nopeaa joka tapauksessa, eli 802.11r ei siinä tapauksessa hyödytä. Sen sijaan WPA2 Enterprisessa tukiaseman pitää vahvistaa käyttäjä RADIUS-palvelimella, mikä on hidasta. 802.11r tarkoittaa, että käyttäjän laite voi hoitaa käyttäjätunnistuksen edeltäkäsin, ennen tukiaseman vaihtoa. Laite siis tunnistautuu varuilta muutaman parhaiten kuuluvan tukiaseman kanssa siltä varalta, että tukiaseman vaihto tulee aiheelliseksi. Silloin käyttäjä onkin jo valmiiksi tunnistettu eli vaihto käy nopeasti.
802.11 k, r ja v (tai jotkin niistä) ovat järjestelmästä riippuen aina päällä, valinnaisia tai niitä ei ole lainkaan tuettu. Jos 802.11k ja 802.11v ovat valittavissa, niin ne kannattaa laittaa päälle. Jotkin vanhat Android-laitteet saattavat niistä hämmentyä, joten muutoksen vaikutukset pitää aina testata. 802.11r kannattaa ottaa käyttöön vain WPA2 Enterprise -ympäristöissä, mutta ei muissa. 802.11r aiheuttaa vielä enemmän yhteensopivuusongelmia.