WLAN性能测试指导

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WLAN性能测试指导

2023-09-11 14:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

宣称的速率实际上指的是物理层的速率,物理层速率取决于三个部分:空间流、频宽和MCS速率(调制方式)。

空间流即天线数量。频宽指的是占用的频谱资源,包括20MHz、40MHz、80MHz和160MHz等。MCS速率对应的是调制方式,MCS越大发包的速率越高,相应的对于信号强度和质量的要求也就越高。

以802.11ax协议为例,8空间流、160MHz频宽、MCS11对应的物理层速率为9.6Gbps。而在实际WLAN网络部署中,受限于终端的实际能力以及连续组网的要求,实际测试是无法达到最大速率。以一般组网来看,Wi-Fi 6的平均物理层速率约为516Mbps(2空间流+40MHz+MCS10),Wi-Fi 5的平均物理层速率约为400Mbps(2空间流+40MHz+MCS9)。具体的计算逻辑如下:

从空间流为看,当前大多数终端的空间流为双空间流或单空间流,少数终端支持三空间流。从频宽来看,考虑到160MHz频宽下的可用信道和雷达信道,在正常连续组网的场景下,5G射频一般使用40MHz组网。从MCS来看,Wi-Fi 6要达到最高阶的MCS11,需要SNR满足35dB以上。正常组网下,Wi-Fi 6的平均MCS速率能到MCS10,Wi-Fi 5平均能到MCS9。

以上我们解释了影响物理层的速率的因素,实际从物理层到业务层,这中间还需要考虑其他开销。

从物理层到业务层的带宽折算,主要损耗在于802.11协议MAC层通信机制所要求的流程上的时间消耗、不同层的数据帧的头尾开销。

具体地,通信系统提供的带宽可以通过单位时间内传输的bit数来进行计算,也就是传输一定bit数/花费的时间,所以就分为两个方面来看:

传输的有效bit数:

如上图所示,虚线部分展示的是ethernet发送过来的报文,其中MSDU部分才是上层过来的业务报文(Chariot工具测试结果描述的对象就是此报文),在整个802.11报文中的前部一次还有PLCP Preamble、PLCP Header、802.11Header等协议头。

传输上述bit数所花费的时间:

如下图所示,802.11空口上的每个数据报文的传输都需要经历如下的协议流程:

发送方进行发送的时候,需要侦查到信号空闲后DIFS长度时间后,再等待一个碰撞的回避时间,然后进行数据发送,在SIFS的时间间隔后,收到接收方回复的ACK。整个过程正确地完成后,才能认为一次发送数据包过程已经完成。在发送的数据包中,只有802.11DATA中的数据段部分,也就是FrameBody是有效数据部分,其他的DIFS/BACKOFF/SIFS/ACK等均是保障有效传输带来的开销。在多用户场景下,因为冲突会导致Backoff窗口翻倍,传输效率会进一步降低。

综上所述,单终端实际性能测试结果,会受到终端本身支持的Wi-Fi协议、空间流数等能力,以及终端关联AP的信号强度、频宽和空口环境的影响,再加上数据传输过程中的开销,比较理想的情况下,单用户的实际速率约为物理层协商速率的60%~70%。多用户场景下,由于多用户共享带宽资源,实际测试结果远低于单用户场景,这是由于并发用户越多,损耗越大。



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