CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Estudio del handover en redes Wi-Fi: caracterización y propuestas de mejora

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GARCÍA VILLEGAS, EDUARD

Departament: ENTEL

Títol: Estudio del handover en redes Wi-Fi: caracterización y propuestas de mejora

Data inici oferta: 30-01-2026     Data finalització oferta: 30-09-2026


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG TELEMÀTICA
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Wi-Fi, IEEE 802.11, movilidad, handover, traspaso
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
El traspaso (handover) en redes Wi-Fi (IEEE 802.11) sigue siendo un punto débil en muchos despliegues reales. A diferencia de las redes celulares, donde la movilidad está muy controlada por la red, en Wi-Fi gran parte de la decisión de cambio de AP recae en el cliente y sus heurísticas, que varían según fabricante y sistema operativo. Esto provoca comportamientos poco predecibles: pérdida de conectividad, degradación de latencia, pérdidas de paquetes y cambios tardíos de punto de acceso, que afectan especialmente a aplicaciones interactivas como voz, videollamadas, juegos o AR/VR. Aunque existen extensiones para mejorar el roaming como IEEE 802.11k (asistencia para descubrimiento), 802.11r (transición rápida) y 802.11v (gestión y sugerencias de transición), su efectividad depende de la configuración y del soporte real de los dispositivos. Además, el entorno radio, la congestión, el ahorro energético y las políticas de red complican el problema.

En este TFG el estudiante realizará, primero, una revisión crítica de la literatura científica y del estado del arte sobre handover y roaming en Wi-Fi, incluyendo 802.11k/r/v y prácticas de redes empresariales y domésticas. A continuación, diseñará un banco de pruebas con dispositivos reales (APs y clientes) y herramientas de medida para caracterizar el proceso de traspaso: tiempos de exploración, autenticación, asociación, renegociación de seguridad y su impacto en latencia y fiabilidad. Con las evidencias obtenidas, propondrá mejoras concretas, por ejemplo aprovechando l existencia de unaradio secundaria. Finalmente, implementará una prueba de concepto (script, configuración avanzada, o pequeño componente software) y validará experimentalmente sus mejoras.
 
Overview (resum en anglès):
Wi-Fi handover between access points interrupts user connectivity for several seconds, a problem known for two decades yet still unresolved in conventional clients, since the decision of when and where to move rests entirely on the device. This work studies whether that interruption time can be appreciably reduced by acting solely on the client, without modifying the network infrastructure or relying on it to implement any standard amendment.

Four objectives are set. The first is to empirically characterize handover with no optimization at all, in the 2.4, 5 and 6 GHz bands. The second is to design and implement a proactive client-side handover mechanism that leverages a second radio to scan the environment without interrupting the data connection. The third is to evaluate that mechanism against the baseline in the 2.4 and 5 GHz bands under different security conditions. The fourth is to identify the limits of the approach.

The mechanism runs on a Raspberry Pi with two Wi-Fi radios, one dedicated to data and the other to scanning, organized into three threads that monitor link quality, keep track of the best available candidate, and execute the switch when appropriate, with decision thresholds calibrated from field measurements. Evaluation is carried out over a three-access-point route, comparing the baseline, a conventional Windows client, and the proposed mechanism.

Results show a reduction in median interruption time of between 52% and 80% depending on the condition, with a combined improvement above 71%. Frame-level analysis further confirms that the strict IEEE 802.11 core, authentication and association, only takes a few tens of milliseconds, while nearly all of the interruption time corresponds to the client's decision logic, precisely where the proposed mechanism intervenes. The work also documents the limits of the approach, including the post-association recovery phase, outside the mechanism's control, and its dependence on each access point's own admission logic.

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