WiFi網絡指標測試的研究與實現

廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司珠海分公司 曹炳健

1.引言

隨著WiFi網絡的普及，從家庭、辦公室到公眾熱點甚至整個城市，WiFi網絡都有著非常普遍的使用。目前WiFi網絡所采用的頻率主要是開放的2.4G頻段，家庭、商業都無需經過授權直接使用，加上可用頻率的有限性，導致同一個熱點存在多個相同頻率的信號相互干擾等情況。如何監測WiFi網絡性能的好壞，是建設、維護、優化網絡的重要手段。一個網絡性能的好壞，是通過其各項網絡指標值進行表征的。對網絡指標的研究監測對一個WiFi網絡，特別是一個運營級別的WiFi網絡來講，有著非常重要的意義。通過網絡指標的監測從而判斷網絡性能的好壞，為平時網絡維護提供重要的依據，進而可以通過調整各種指標對網絡進行優化。

如何通過智能化手段，實現對WiFi網絡各項網絡指標的監測，是建設以及維護一個運營級別WiFi網絡需要面對的問題。一個好的監測工具可以起到事半功倍的作用，為此，作者通過對WiFi網絡指標的測試研究，利用Delphi平臺開發一個WiFi網絡指標路測軟件，實現WiFi各項網絡指標的自動采集功能，為WiFi網絡建設的工程前期掃頻、工程驗收以及后期網絡優化提供一個自動化路測解決方案及科學工具。

2.WiFi網絡指標的介紹

一個WiFi網絡性能的好壞，除了其無線側的指標外，還與其上聯的網絡側性能密不可分的，本文主要針對其無線側的網絡指標進行研究。一般來講，監測一個WiFi網絡無線側的性能主要主要監測以下幾項指標：

(1)SSID-服務集標識符(網絡標識符)；

(2)信道Chanel(頻點)；

(3)接收功率強調RSSI(單位：dBm)；

(4)信噪比SNR(因Windows系統開放的網卡API無法監測到SNR指標。故本軟件通過監測連接質量LinkQuality代替SNR)。

以上四項網絡指標決定了WiFi網絡無線側的網絡標識及性能好壞。也是本軟件在路測中主要監測的四項無線側指標。

3.系統設計

3.1 系統主要設計思想

WiFi網絡指標的路測軟件的主要設計思想是：在移動測試的過程中，根據測試路徑不停檢測當前位置的各項網絡指標值，然后在當前位置將指標值標識出來。標識時根據預先設定的指標代表顏色在路徑上進行畫點，從而實現路測打點的整個記錄過程。

3.2 系統的結構設計

系統采用單機模式進行設計，用戶界面采用Delphi進行開發，測試數據文件的保存及處理采用Access作為后臺數據庫。每個測試工程的測試數據生成一個獨立的Access數據庫文件，方便每個測試工程的獨立管理以及后期報告的分析處理。

系統主要包括測試、報告處理兩部分功能，兩者結構如圖1所示。

3.3 系統的數據流程及主要功能模塊圖

如圖2所示，工程開始前先新建工程(用戶填寫一些工程的基本信息后，系統會根據相關的信息生成相應的數據庫文件)，然后導入路測的地圖文件。

測試開始時，需要先定位當前位置(這里可以是手動定位也可以根據外置的GPS裝置，根據實施獲取的位置信息數據進行實時定位，就是通過相應的算法將當前位置在地圖上定位)，然后通過無線網卡讀取當前檢測到的無線網絡各項指標值，并保存到設定的數據庫表格中，然后在地圖上標識當前測試點的測試值(可以根據預先設定的色值改變測試點的顏色，也可以直接在測試點上添加關鍵指標值)。

每次處理完一個測試點的數據后，檢查用戶是否結束測試工作，如果沒結束，則更新定位信息(手動定位以及GPS實時定位對應的算法不同)，重新定位當前位置后，重新讀取數據重復以上工作。如果用戶要結束測試工作，則保存工程文件的數據。

后期的路測分析報告就從上述所保存的數據總提起相應的數據，根據特定的要求進行統計、生成圖表等，按照指定的形式生成路測分析報告。

4.主要實現技術

4.1 地圖定位

系統支持兩種方式進行地圖的定位：手動定位和GPS實時定位。由于WiFi的測試大部分在室內環境下進行，而室內環境無法接受到GPS信息，所以手動定位的方式比較常用，在室外場景的測試中，才用到GPS實時定位。這里主要介紹一下常用手動定位的設計思路。

路測是指測試設備的移動過程中，不停循環檢測網絡指標值，并按指定的路徑記錄下來的一個過程。在手動定位的過程中，只需用戶設定測試起點、轉折點以及終點位置（通過點擊地圖位置獲取），系統就會把相鄰兩點之間的路徑默認為直線路徑進行定位，根據用戶設定的采樣頻率進行定時采樣打點。具體算法如下：

圖1 系統結構圖

圖2 系統的數據流圖

圖3 RSSI指標色值范圍圖

圖4 xx熱點ChinaUnicom的RSSI覆蓋指標統計圖

(1)定位始點位置，并將終點位置設為始點位置(兩點相同)。

(2)按設定的頻率檢測無線網絡指標值。

(3)將每次檢測到的數據作為臨時測試點數據臨時保存。

(4)判斷終點是否和始點位置一致，如果一致，則轉到(2)；如果不一致，繼續往下。

1)將以保存的臨時數據點，按直線路徑，等距分布在始點與終點之間，并將臨時數據點加上所分布的位置信息，保存為正式測試點數據。

2)將始點坐標設為終點坐標位置，為下一路段測試準備。

3)判斷用戶是否有結束測試工作的請求，如果沒有，則轉到(2)；如果要結束，則往下。

4)保存所有正式測試點數據。

4.2 通過無線網卡讀取WiFi網絡指標值

本軟件對無線網絡指標值的獲取，主要是通過筆記本電腦自帶的無線網卡進行獲取。由于不同筆記本終端的網卡不盡相同，故通過網卡的驅動程序進行監測無線信號的可操作性不大。本軟件通過調用Windows系統的Native Wifi Reference API函數，實現對Windows系統中無線網卡的簡易操作，包括對無線網絡指標的獲取。主要實現網絡指標獲取的代碼如下：

4.3 通過預設的色值標識測試點

為使用戶能簡單、直觀地判斷測試指標值的好壞，軟件對測試指標值進行色差標識。例如對RSSI指標的色值標識時，設定為如圖3所示，將某一區間的指標值，設定為一個顏色顯示。根據每個測試點的指標值顯示為對應的顏色，在整個測試結果顯示中，指標值好壞情況就可以一目了然。下面是一段根據RSSI值獲取預設顏色值的函數代碼：

4.4 數據統計以及報告的生成

自動生成測試報告是軟件的另一功能模塊，主要是根據測試過程中保存在數據庫中的數據，通過利用數據庫的查詢統計功能，對測試結果進行統計分析，按設定的報表方式生成測試報告。例如對RSSI的指標測試，WiFi工程驗收規范有一項為“指標要求：目標覆蓋區域內95%以上的位置，接收信號電平≥-75dBm”。軟件通過對數據庫的查詢統計，實現了如下的報表功能，簡單明了的實現了驗收指標的核對。圖4為在某一熱點測試的ChinaUnicom的網絡覆蓋RSSI指標的報表。

5.結語

本文主要介紹如何通過采用Delphi平臺開發一個WiFi網絡指標路測軟件，實現WiFi各項網絡指標的自動采集。為WiFi網絡建設的工程前期掃頻、工程驗收以及后期網絡優化提供一個自動化路測解決方案及科學工具。使WiFi網絡建設、維護、優化人員可以從大量的手動測試工作中節省時間，把精力集中在所關心的網絡指標分析上，對網絡的維護、優化工作起到事半功倍的效果。