智能家電WiFi通信傳輸性能測試研究

蔡建宇 董三碧 梁家通 莫賢標

（威凱（深圳）檢測技術有限公司 深圳 518000）

引言

隨著物聯網技術的發展和智能家電市場的快速增長，越來越多的家庭開始使用智能家電，如智能電視、智能冰箱、智能音響等。這些智能家電通常搭載WiFi模塊，用戶需要通過WiFi 網絡進行連接控制。用戶可以通過WiFi 將智能電視連接到互聯網，實現在線觀看電影、節目和游戲等功能；可以通過WiFi 將智能冰箱連接到手機應用程序，實現遠程監控和控制，還可以根據用戶的購物清單自動訂購食品和物品；可以通過WiFi 將智能音響接入音樂流媒體服務，隨時享受高品質的音樂。

然而，智能家電的使用體驗很大程度上依賴于WiFi通信傳輸性能表現。如果WiFi 信號弱，連接不穩定或傳輸速度慢，用戶可能會遇到無法正常、流暢使用智能家電的問題。比如，智能電視可能會出現視頻卡頓或播放中斷的情況，智能冰箱可能無法及時收到用戶的指令，智能音響可能會有音質不佳或播放延遲的問題。因此，智能家電產品的WiFi通信傳輸性能表現影響著用戶使用體驗。

WiFi 技術已經成為家庭內部和辦公場所等環境中最常用的無線網絡技術。在WiFi 無線通信技術帶來便利的同時，隨著智能家電的增多，網絡負載的增加，和通信信道的日益擁塞，智能家電的WiFi通信傳輸性能問題也日益凸顯。因此，定量分析智能家電WiFi通信傳輸性能，幫助用戶認識WiFi 網絡的性能問題，優化智能家電的響應速度和穩定性，對于提升用戶體驗具有重要意義。

1 WiFi通信傳輸性能

WiFi通信傳輸性能是指WiFi 網絡在傳輸數據時的速度、穩定性和可靠性。在家庭WiFi 網絡中，主要網絡節點為路由器，手機，智能家電等。從用戶使用體驗出發，從以下測試指標：吞吐量，傳輸時延，連接穩定性，考核智能家電產品的WiFi通信傳輸的速度，穩定性和可靠性。

2 WiFi通信傳輸性能測試項目

2.1 最大吞吐量

吞吐量，是指WiFi 網絡單位時間傳輸的數據量，通常以Mbps（兆比特每秒）為單位。最大吞吐量是指，當WiFi 信號強度持續增大時，測得的吞吐量數值不再增大，此時的吞吐量數值為最大吞吐量。吞吐量越大，表示網絡數據傳輸能力越強，可以更快地傳輸大量數據。WiFi6的理論最大傳輸速度如表1所示。

表1 WiFi6 802.11ax 傳輸速度

2.2 弱信號吞吐量

弱信號吞吐量，是指在WiFi 信號強度較弱時，WiFi網絡單位時間內傳輸的數據量。

2.3 鄰頻信號干擾下吞吐量

鄰頻信號干擾下吞吐量，是指在施加鄰頻WiFi 信號干擾后，WiFi 網絡單位時間內傳輸的數據量。

2.4 同頻信號干擾下吞吐量

同頻信號干擾下吞吐量，是指在施加同頻WiFi 信號干擾后，WiFi 網絡單位時間內傳輸的數據量。

2.5 傳輸時延

傳輸時延，是指WiFi 網絡中信號發送端發送數據到信號接收端接收數據的時間間隔。較低的傳輸延遲意味著數據傳輸更快，可以提供更加流暢的使用體驗。

2.6 連接穩定性

連接穩定性，是指WiFi 產品在一定時間內保持穩定連接WiFi 網絡的能力。更長時間的連接穩定性表征著WiFi 產品更優的可靠性，穩定性。

3 智能家電WiFi通信傳輸性能測試方法

3.1 最大吞吐量測試

3.1.1 試驗條件

在室溫條件下，在全電波暗室中進行。

3.1.2 測試布置

智能家電在全電波暗室中按照其典型工作狀態布置，并開啟業務狀態。

3.1.3 測試配置

關閉智能家電的WiFi 搜索模式、省電模式、藍牙功能。

3.1.4 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。

設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號，通過IPERF 等測試軟件，設置傳輸協議為TCP，運行測試時間為60 s，在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接，分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試，記錄平均吞吐量數值。

以初始位置為0 °，依次轉動60 °，120 °，180 °，240 °，300 °。在各個角度下進行吞吐量測試，記錄最大吞吐量角度。在此角度下提升路由器WiFi 信號強度，重復測試吞吐量，直至吞吐量數值不再提升。保持當前路由器的WiFi 信號強度。

以此時測試位置為0 °，依次轉動30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各個角度下進行吞吐量測試，記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為該產品的最大吞吐量。

切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬，重復上述步驟，記錄每種測試條件下的吞吐量數值。

3.1.5 測試結果

測試結果按照表2 進行記錄。

表2 吞吐量記錄表

3.2 弱信號吞吐量測試

3.2.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

3.2.2 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。

設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號，通過IPERF 等測試軟件，設置傳輸協議為TCP，運行測試時間為60 s，在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接，分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試，記錄平均吞吐量數值。

設置路由器WiFi 信號強度，使得智能家電接收的信號強度水平為-70 dBm，若智能家電產品未能搜索到WiFi 信號，則提升路由器WiFi 信號強度，每次提升5 dB，直至智能家電接收可以接收到路由器的WiFi 信號，保持當前的路由器的WiFi 信號強度。

以初始位置為0 °，依次轉動30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °。在各個角度下進行吞吐量測試。記錄各個角度的吞吐量。

切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬，重復上述步驟，記錄每種測試條件下的吞吐量數值。

3.3 鄰頻信號干擾下吞吐量

3.3.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相鄰信道，信號強度設置為-60 dBm。

設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號，通過IPERF 等測試軟件，設置傳輸協議為TCP，運行測試時間為60 s，在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接，分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試，記錄平均吞吐量數值。

以初始位置為0 °，依次轉動30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各個角度下進行吞吐量測試，記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為鄰頻信號干擾下的吞吐量。

切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬，重復上述步驟，記錄每種測試條件下的吞吐量數值。

3.4 同頻信號干擾下吞吐量

3.4.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

3.4.2 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相同信道，信號強度設置為-60 dBm。

傳統語文教學多為單篇教學，而語文新課程則更強調單元模塊教學。單元模塊教學是以一個單元為一個整體，緊扣單元主題，把課文相關知識連為一條教學線索，融聽說讀寫訓練為一體，使單元整體運轉。其實施步驟分四步。

置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號，通過IPERF 等測試軟件，設置傳輸協議為TCP，運行測試時間為60 s，在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接，分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試，記錄平均吞吐量數值。

以初始位置為0 °，依次轉動30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各個角度下進行吞吐量測試，記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為同頻信號干擾下的吞吐量。

切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬，重復上述步驟，記錄每種測試條件下的吞吐量數值。

3.5 傳輸時延

3.5.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

3.5.2 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過Wi-Fi 無線通信傳輸方式與路由器連接。

電腦開啟 ping 程序對智能家電的 IP 地址進行 ping數據包傳輸，間隔為 10 ms，耗時30 min，記錄結果。

3.6 同頻干擾下的傳輸時延

3.6.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

3.6.2 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相同信道，信號強度為-60 dBm。

在電腦開啟 ping 程序對智能家電的 IP 地址進行 ping數據包傳輸，間隔為 10 ms，耗時30 min，記錄結果。

3.7 連接穩定性

3.7.1 試驗準備

試驗條件，測試布置，測試配置同最大吞吐量測試保持一致。

3.7.2 測試步驟

選擇空間流規格不小于智能家電的路由器，智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器，智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。通過路由器后臺的設備連接情況，記錄24 h 內智能家電產品的離線情況。

4 展望

隨著智能家電的廣泛使用，通信信道將更加擁塞，這對智能家電的WiFi通信傳輸性能提出更高要求。本文提出了吞吐量，傳輸時延，連接穩定性這三個指標來考核智能家電的WiFi通信傳輸性能，在一定程度可以對智能家電的WiFi通信傳輸性能作出評價，有助于用戶了解智能家電WiFi通信傳輸性能，選擇符合使用體驗的產品，同時可以為智能家電廠商改造升級智能家電產品提供思路。