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分布式网关技术 + BGP EVPN,解锁真正的无缝漫游

2025-08-04

无线漫游的核心挑战与标准化协议支持

在构建高性能无线网络时,实现用户终端(STA)在不同接入点(AP)之间平滑、快速的漫游是核心目标之一。我们的无线AP产品原生支持业界标准的802.11k/v/r协议(常称为“快速漫游三协议”),为降低漫游时延奠定了坚实基础:

  • 802.11k (邻居报告): 解决“去哪漫游”的问题。AP主动向关联的终端提供周边优质AP的列表(包括信道、信号强度等信息),使终端能快速发现并评估潜在的目标AP,避免盲目扫描带来的延迟。
  • 802.11v (网络辅助漫游): 解决“何时漫游”的问题。网络侧(通常通过AP或控制器)可以基于负载均衡、信号质量等策略,主动向终端发送漫游建议(BSS Transition Management Request),引导终端在最佳时机触发漫游,减少因终端粘滞在弱信号AP上造成的性能下降。
  •  802.11r (快速基本服务集转换): 解决“如何快速接入”的问题。通过在漫游发生前预先完成部分或全部认证/密钥协商过程(FT Initial Mobility Domain Association),使得终端连接到新AP时能实现近乎“瞬间”的重关联,大幅缩减了链路层切换时间。

这三项协议协同工作,显著优化了无线链路层(L2)的切换效率,是降低整体漫游时延的关键第一步。

超越链路层:IP地址保持的必要性与挑战

然而,成功关联到新AP(完成L2切换)仅是漫游过程的上半场。要真正恢复业务连续性,终端必须能够快速、可靠地使用原有的IP地址进行三层(L3)通信。 这意味着漫游后的IP层连通性同样至关重要。

传统L3漫游(如图):

传统漫游

在漫游场景下,终端从一个AP切换到另一个AP后,其是否需要重新发起DHCP请求以获取IP地址,主要由终端自身的操作系统和驱动策略决定,网络侧无法强制干预。 常见情况是:

  • 普遍行为: 绝大多数移动终端厂商(如智能手机、平板)倾向于采用一种简单且保守的策略:无论新老AP是否在同一IP子网内(即无论是L2还是L3漫游),只要检测到关联的AP发生了变更,就会主动发起一次DHCP请求(通常是DHCP REQUEST或DISCOVER)。 这对终端来说是最直接、最可靠的判断IP状态变化的方法。
  • 例外情况: 当然,并非所有终端在所有场景下都会这样做。某些终端或特定操作系统版本可能仅在检测到IP子网变更(即L3漫游)时才发起DHCP请求,或者在IP租期未过半时选择续租而非重新请求。这种终端行为的差异性,正是导致不同设备实测漫游时延存在波动的原因之一,也是我们强调“平均漫游时延”指标的现实基础。
  • 租期到期: 显而易见,如果漫游发生时,终端IP地址的DHCP租期恰好到期,则必然触发完整的DHCP流程(DISCOVER, OFFER, REQUEST, ACK)。

因此,即使链路层切换再快,如果IP地址获取过程(无论是必要的重新获取还是冗余的请求)耗时过长,整体漫游体验仍会大打折扣。

所以,802.11k/v/r三个协议解决的是同一个二层域内的漫游问题,在同一个二层域内网关是不会改变的。而要解决跨二层域的漫游(L3),就需要我们的分布式网关技术,让终端无论漫游到哪个AP,这个AP连接在哪个接入交换机上,都能获得同样的网关,分配到同样的IP,从而实现无缝漫游。

分布式网关

分布式网关与BGP EVPN:消除冗余DHCP时延的关键

作为网络设备提供商,我们通过创新的分布式网关架构结合BGP EVPN技术,从根本上解决了漫游后IP地址保持和快速可达的问题,有效规避或极大压缩了冗余DHCP请求带来的时延:

1、分布式网关架构: 在这种架构中,终端网关(Default Gateway)不再集中部署在核心或汇聚层,而是下沉到每一个接入交换机(或分布式网关节点)上。 接入交换机直接作为本地终端的网关,并承担DHCP Relay Agent的角色。

2、BGP EVPN的核心作用: BGP EVPN (Ethernet VPN) 是一种强大的控制平面协议。它不仅仅用于构建Overlay网络,其核心能力在于高效地分发和同步二层(MAC地址)和三层(IP地址、主机路由)信息。

在我们的方案中:

当终端首次接入网络并通过某个接入交换机(作为网关/DHCP Relay)成功获取IP地址后,该交换机会通过BGP EVPN协议,将终端的IP地址、MAC地址以及对应的主机路由信息(/32或/128)快速通告给网络中的所有其他接入交换机(网关节点)。

无论终端漫游到哪个AP下(无论该AP连接的是否是同一个接入交换机),新的接入交换机(网关节点)在BGP EVPN控制平面中都已经预先学习到了该终端的完整IP和MAC绑定信息及其主机路由。

3、优化DHCP流程: 当漫游后的终端(遵循其自身策略)发起DHCP REQUEST(或DISCOVER)时:

  • 新的接入交换机(作为DHCP Relay Agent)收到该请求。
  • 由于它已通过BGP EVPN知晓该终端的IP/MAC绑定关系,它能够立即判断出该终端已经拥有一个有效的、未过期的IP地址。
  • 因此,该接入交换机无需将请求转发给远端的DHCP服务器,而是直接以DHCP Relay Agent的身份,模拟DHCP服务器的行为,向终端回复一个DHCP ACK报文,明确告知终端“继续使用你原有的IP地址”(即包含原有的IP地址信息)。

这个过程将原本可能需要数百毫秒的多跳DHCP交互(Relay->Server->Relay->Client),压缩为一次本地化的、毫秒级的交换处理(Relay直接回复ACK),彻底消除了向中心DHCP服务器请求所带来的潜在网络拥塞、服务器处理延迟以及多跳传输时延。

流量转发优化:直达路径提升业务体验

在成功保持IP地址后,确保业务流量能高效转发同样重要:

传统集中转发瓶颈

在传统集中式无线架构(如FAT AP + AC或部分云管理方案)中,即使用户数据流量(User Traffic)在漫游后仍需先回传(Tunnel)到无线控制器(AC)进行集中处理和转发。对于跨AC的大规模漫游,流量甚至需要在不同AC之间隧道绕行,最终才能到达出口网络。这种“三角形路由”(Hairpinning)显著增加了传输路径和时延。

集中式网关方案

分布式网关+云化架构优势

分布式网关架构天然支持本地转发。结合去中心化的云化管理架构(控制管理面云化,数据转发面分布式):

  • 漫游成功后,终端的业务流量直接在新的接入交换机(作为其网关)完成三层路由查找。
  • 流量无需绕行任何集中式控制器(AC),即可通过该接入交换机直连的上层汇聚/核心交换机以及出口设备访问互联网或企业内网资源。

极致漫游体验的技术基石

我们综合运用标准化的802.11k/v/r协议实现快速链路层切换,并通过分布式网关架构结合BGP EVPN技术智能处理IP层连续性,最后依托本地化、最优化的流量转发路径,成功实现了业界领先的超低漫游时延

实测表明,我们的方案能够稳定地将平均漫游时延控制在<10ms以内。 这不仅显著超越了依赖传统集中式网关和DHCP处理流程的解决方案(其额外DHCP交互和集中转发路径极易引入数十甚至上百毫秒的延迟),更能满足医疗、工业物联网、高密度场馆等对漫游性能要求极为苛刻的场景需求,为客户带来真正无缝、极致的无线漫游体验。

漫游实测

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