公眾無線局域網接入點AP設備性能檢測

郭良亞，錢肇鈞

（1.萊茵技術監督服務（廣東）有限公司，廣州 510000；2.國家無線電監測中心，北京 100037）

公眾無線局域網接入點AP設備性能檢測

郭良亞1，錢肇鈞2

（1.萊茵技術監督服務（廣東）有限公司，廣州 510000；2.國家無線電監測中心，北京 100037）

本文首先簡述了公眾無線局域網的網絡架構及接入點AP設備處于網絡總體架構中的位置及功能。其次，分析了現行公眾WLAN網絡中AP設備性能檢測存在的問題，指出公眾WLAN網絡適用的AP設備性能檢測工作是滿足公眾WLAN系統中通信業務質量和節約建網成本的必要因素。最后，作者給出了公眾WLAN網絡中AP設備性能指標以及AP設備性能測試方法。

公眾無線局域網；AP設備；性能指標

1 公眾無線局域網簡述

公眾無線局域網（PWLAN）是指由運營商鋪設的WLAN無線接入網絡，以可運營、高性能、安全性、可靠性、可擴展性、可管理性等特點為用戶提供公用電信網無線接入。目前，公眾無線局域網主要使用2.4GHz或者5.8GHz ISM頻段：2.4GHz范圍為2.400-2.4835GHz，可用帶寬為83.5MHz，劃分為14個帶寬為22MHz的信道，僅三個不重疊信道[1]；5.8GHz頻段工作范圍為5.725-5.850GHz，可用帶寬為125MHz，共五個不重疊信道[2]。一般公眾無線局域網絡的總體如圖1所示。

圖1中，WLAN核心網為有線連接骨干網絡，完成WLAN業務管控功能，滿足網絡可管理、可維護、可運營需求。WLAN核心網與接入網之間一般由固網寬帶接入，BAS，AC，AP為邏輯實體，BAS和AC在物理上可以是合一的物理設備，AC與AP也可以是合一的物理設備。

AP接入點是具有獨立可尋址等終端（STA）功能的一個實體，連接到它的其他STA通過認證授權后可以接入到運營商網絡。AP主要有兩類：集中控制型AP和獨立型AP。集中控制型AP必須與AC配合使用，AP與AC之間始終保持可靠的IP連接或者二層鏈接，AP的控制和管理通過AC實現；獨立型AP，支持用戶數據的路由和橋接方式轉發，可單獨實現控制、認證、管理，有路由能力。

圖1 一般公眾WLAN網絡總體架構圖

2 公眾WLAN中AP設備性能檢測的必要性

一般WLAN產品的認證測試包括WLAN網絡AP設備研發測試、WLAN網絡AP產品認證測試、WLAN網絡AP產品CE，FCC認證測試等。Wi-Fi聯盟建議WLAN產品的認證測試實驗室能夠對Wi-Fi設備的互操作性、協議、性能等方面進行測試。目前，我國關于WLAN網絡AP產品的認證僅包括型號核準，互操作性等認證，一直缺失AP設備協議和性能測試的國家或行業標準。但是公眾無線局域網是運營級網絡，運營商批量集采的AP設備一般由多個廠家提供，不同廠家生產的AP設備性能不一，給大量AP設備的管控帶來一定困難，也不利于公眾WLAN網絡建設與評估。

WLAN網絡AP設備需要滿足覆蓋、抵抗同、鄰頻干擾、接入時延控制、最大吞吐量等多個性能要求。其中，AP設備的覆蓋特性、最大吞吐量決定了一個區域內所部署AP的數量，覆蓋特性和最大吞吐量特性的滿足有利于公眾WLAN網絡建設成本的節約。AP設備接入時延控制直接決定了網絡能否滿足用戶的時延指標要求。同、鄰頻干擾指標對于公眾WLAN網絡下AP設備的管理和使用尤為重要，作者曾對多種芯片廠商供應的AP性能做過對比，發現同種制式下不同芯片類型的AP設備抗同、鄰頻干擾能力不一。在暗室里，使用不同芯片類型的2臺AP設備AP1和AP2；筆記本三臺，其中1個模擬Server，另2個模擬客戶端PC1和PC2，PC1和PC2兩臺筆記本無線網卡性能嚴格一致；集線器1個，100Base-T網線3根搭建如圖2所示網絡。使用美國IXIA公司的WLAN應用層性能測試軟件IxChariot作為測試工具，構建鏈路1為客戶端PC1通過AP1與Server通信，鏈路2為客戶端PC2通過AP2與Server通信。配置好客戶端與服務器之后，并配置2臺AP1和AP2的信道同為1號信道，模擬2個客戶端分別從服務器上進行相同FTP數據業務下載。

圖2 不同芯片AP設備性能實測鏈路

圖3 不同芯片類型的AP設備抗同頻干擾特性對比

如上文所述的AP1和AP2設備網絡參數配置完全相同，兩張網絡又部署相同業務的條件下，我們得到如圖3和表1的一組吞吐量測量數據。由此數據可以看出，說明不同芯片廠商提供的AP設備抗同頻干擾性能不同。若在同一區域批量布置這兩種設備，實際上會造成只有一種設備能正常工作的狀態。雖然在發射指標型號核準和實際WLAN網絡布網檢測時都能滿足設備發射指標或布網要求，但是并不能保證每一個AP都正常工作了，這不僅會浪費帶寬資源，也會對國家經濟造成損害。由此，開展公眾WLAN網絡適用的AP設備性能檢測工作非常必要。

表1 測試結論

3 AP設備性能檢測指標

公眾WLAN網絡需要滿足可管控、運營的特點，AP設備的性能要求比一般消費者購買的無線路由器設備指標要嚴格。根據IEEE802.11協議[3]，以下我們就從AP的性能評估入手，闡述公眾WLAN網絡AP設備性能檢測必須滿足的指標。

（1）公眾WLAN網絡AP設備覆蓋指標：WLAN網絡AP設備的覆蓋性能需要滿足在設計目標覆蓋區域內95%以上位置，接收信號強度大于等于-80dBm，重要熱點接受信號強度大于等于-75dBm。

（2）公眾WLAN網絡AP設備同、鄰頻干擾指標：在覆蓋區域內，對同頻接收信號強度小于等于-90dBm，以及鄰頻接收信號強度小于等于-70dBm的干擾信號可以抵抗。

（3）公眾WLAN網絡AP設備接入時延：Ping包成功率大于等于97%，Ping包時延小于等于50ms。

（4）公眾WLAN網絡AP設備最大吞吐量：AP設備可以執行優化配置，使公眾WLAN網絡的最大總吞吐量能達到AP最大傳輸速率的一半。

其中，滿足AP設備覆蓋指標時，AP設備的發射指標還需要滿足[4]文件的射頻指標要求。要滿足不同芯片類型的AP設備同鄰頻干擾指標，必須保證不同廠家的芯片質量相當。要求不同芯片類型的AP設備達到同、鄰頻干擾指標似乎比較困難，這里只有建議AP設備生產廠家為了長遠的市場利益而盡量保證自己的生產工藝規范，不要因追求商業利益而過多壓縮成本。

4 AP設備性能檢測方法

4.1 公眾WLAN網絡AP設備同、鄰頻干擾指標

若進行公眾WLAN網絡AP設備同鄰頻干擾指標測試，需要在暗室內按照圖2先進行設備組網連接，測試步驟可以采用本文第二部分介紹的方法進行。以IEEE802.11g協議為例，AP設備同鄰頻干擾指標測試的預期結果為：STA與兩個AP均以最大速率54Mb/s模式工作，測得的兩個AP最終穩定吞吐量基本均為10.5Mb/s左右。

4.2 公眾WLAN網絡AP設備其他性能指標測試

以下以IEEE802.11g協議為例，給出AP設備其他的性能指標測試方法。首先如圖4所示進行設備組網連接。

圖4 AP設備性能測試組網圖

測試條件為：30臺具有Wi-Fi功能的筆記本終端（支持IEEE802.11g協議），安裝Endpoint軟件；PC安裝IxChariot軟件。

（1）公眾WLAN網絡AP設備覆蓋指標

測試過程

⊙ 配置WLAN系統，打開AP，使其工作在802.11g射頻模式。

⊙ 使用NetworkStumbler軟件，配置專業網卡，在室內打點放樁方式測試AP信號強度。

預期結果：

⊙ 測出放樁點的信號強度變化趨勢為：離AP距離的越遠，信號強度越弱。

⊙ 不考慮其他衰減因素情況下，熱點地區AP設備的覆蓋半徑能保證在140m。

（2）公眾WLAN網絡AP設備接入時延

測試過程：

⊙ 配置WLAN系統，打開AP，使其工作在802.11g射頻模式。

⊙ 使單個STA終端接入AP，使用TCP協議發送1500Bytes的Ping包。

預期結果：

⊙ 單個STA終端接入AP時，測得AP設備的接入時延約為1～2ms。

（3）公眾WLAN網絡AP設備的最大吞吐量

測試過程：

⊙ 配置WLAN系統，打開AP，使其工作在802.11g射頻模式。

⊙ 使單個STA終端接入AP，使用FTP協議發送1MBytes的數據包。

預期結果：

⊙ 單個STA終端接入AP時，若STA與AP均以最大速率54Mb/s模式工作，測得AP設備的最大穩態吞吐量約為21Mb/s以上。

5 結束語

本文主要闡述了目前公眾WLAN網絡中AP設備檢測存在的問題，論述AP設備性能檢測工作的必要性。指出在部署公眾WLAN網絡時，對AP設備性能進行事前檢測是節約建網成本的關鍵因素。最后，作者還給出了公眾WLAN網絡中AP設備需要滿足的性能指標以及測試方法。以上研究結論可以為運營商搭建公眾WLAN網絡提供基礎的技術支持。

[1] 工信部（局）文件．關于調整2.4GHz頻段發射功率限值及有關問題的通知（信部無[2002]353號）．http://www.srrc.org.cn/NewsShow1363.aspx，2009年09月05日14:40.

[2] 工信部（局）文件．關于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知（信部無[2002]277號）．http://www.srrc.org.cn/NewsShow1362.aspx，2009年09月05日14:36.

[3] IEEE Computer Society, (2003) “Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,”IEEE Std.802.11-2003.

[4] GB 15629.1102-2003．信息技術系統間遠程通信和信息交換局域網和城域網特定要求第11部分無線局域網媒體訪問控制和物理層規范:2.4GHz頻段較高速物理層擴展規范.

Equipment Per formance Testing of Public WLAN Access Point

Guo Liangya1, Qian Zhaojun2
(1. TUV Rhein land (Guangdong) Co., Ltd., Guangzhou, 510000; 2.State Radio Monitoring Center, Beijing, 100037)

This article fi rstly introduced the public wireless LAN network architecture and the wireless AP’s position in the overall architecture and its function. Second ly, the authors analyzed the existing problems in current public WLAN network equipment testing, and obtained that performance test for AP equipment is to satisfy the public WLAN system communication service quality and to save the cost of network creation and necessary factors.Finally, the authors gave out the AP’s performance indicators in public WLAN network, and performance test method for AP device.

PWLAN; Access Point; Performance indicators

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.09.013

TN 92

A

1672-7274（2014）09-0046-04

郭良亞，男，部門主管，長期從事輕工產品的質量檢測和認證工作。

錢肇鈞，男，工程師，主要研究無線電新技術和新業務的發展，大規模MIMO的相關技術等。

本論文由國家重大科技專項2013ZX03006001資助。