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关于4G手机/WiFi的"信号”与“速率”

(2015/3/25 10:52)
标签:4G Wifi
文/吴醒峰
【一】“穿墙”WiFi信号   用户所需要的真实无线下载速率
如今,国内不少WiFi路由器(或者说接入点AP:Acess Point),营销部门的广告语都要提到——"穿墙"能力。其实很多技术人员是不同意这种营销口号的,但如果“人傻钱多”的用户们买单,营销人员就会让那些技术工程师“闭嘴”!
WiFi信号“穿墙”了,就万事大吉了吗?
我先给出自己的结论:信号“强”,是WiFi路由器网速“快”的必要不充分条件,即:信号强,不一定直接说明有快的无线网速,而快的无线网速一般都意味着有好的信号覆盖。
【二】WiFi播放蓝光影片?
装备了家庭影院系统的人(比如我自己)都有体验:一个蓝光播映机通过WiFi接入到本地的NAS(Network Attached Storage)系统,在播放40G大小的蓝光原盘时,如果使用一般的802.11b/g/n型WiFi路由器,发生卡顿的现象将非常明显,这与播放器的WiFi芯片/天线、WiFi路由器的传输能力不足有关。当前,无线局域网从IEEE 802.11n发展到IEEE 802.11ac,多天线或多入多出(MIMO:Multi-Input Multi-Out)技术已成为无线路由器或终端的必然选择,MIMO可以有效地提高下载速率,加上5GHz上使用更宽的频带(20/40/80/160MHz),802.11ac号称能够轻松达到超过1Gbps的传输速率——这难道还不够播蓝光影碟吗?
这里面其实有两个问题:
1. 理论峰值速率,一般用户不一定能达到;
2. 当多个WiFi AP(比如你隔壁邻居家的)或终端(你的手机,ipad,笔记本)在你家AP周围,将产生同频干扰,你家AP将忙于处理“碰撞”——这是802.11协议的MAC层定义的——这就使得问题变得复杂了,咋办?beamforming如果玩的好,可以搞定!遗憾的是,真正beamforming玩好不容易,即使是Cisco也不一定玩的好,目前看商用AP里面Ruckus的Beamforming玩的有比格,我后面有机会再来说说。

【三】今天的连载二:review!?
是的,今天我先写个review,带大家先看一看不同WiFi路由器,他们的信号,与下载速度的比对。
“你居然还不做评测?!”——是的,我还没有做评测,但是这篇文章能够告诉你,如果你看到过前人的测试,又了解了WiFi的基本知识,那么测试你自己也可以做,甚至不做就能够识破一些营销的谎言——这才是我想要达到的目的,授人以鱼不如授人以渔:)媒体,或自媒体做评测的最终目标,不仅仅是告诉消费者一个排名,不仅仅是让企业敬你三分,而是帮助人们提高自己的辨识能力,让企业提高自己的优化、设计能力,做出更好的产品!

【四】言归正传:向前人致敬!
在按照自己的想法制定测试计划之前,我先搜索了国内外关于WiFi路由器评测的相关文献,今天先讲解一下Tom's hardware公司2011年的一篇评测文章。
Tom's hardwar成立于1996年,是国外非常知名的硬件评测公司之一,以本人的专业知识来看这几篇写WiFi的文章,我认为比国内的评测团队的技术性要领先好几个身位...
【1】Tom's hardware: "Why your WIFI sucks and how it can be helped Part-1", July, 2011. Online link:http://www.tomshardware.com/picturestory/571-wi-fi-beamforming-networking.html
【2】Tom's hardware: "Why your WIFI sucks and how it can be helped Part-2", July, 2011. Online link:http://www.tomshardware.com/reviews/wi-fi-performance,2985.html

【五】2011 Tom's Hardware WiFi路由器测试的背景与测试方法:
2011年,当时各个民用/商用WiFi路由器都在谈论802.11n的多天线技术,一夜之间仿佛wifi路由器的天线越多越好,MIMO、Beamforming(波束赋形)等普通消费者听起来高大上技术名词被用于营销,而实际上并没有标准的测试方法能够证明谁家的设备真的能够达到所谓的理论峰速。——与今天国内的WiFi路由器市场的现状何其相似啊!
Tom‘s Hardware的此次测试,主要做了以下评测:
1. 第一步:不同AP信号覆盖能力情况;
2. 第二步:各AP的基准吞吐量测试(不加干扰条件下)
   在三个不同位置,3米(10英尺、视距)、25米(70英尺、视距)、35米(100英尺、非视距),单终端连接被测AP,分别计算吞吐量(上行、下载),即在无干扰条件下得到每个AP的基准吞吐量;
3. 第三步:各AP在干扰条件下的吞吐量测试
   加入干扰,完成类似第二步测试内容,即在被测AP周围,使用一个辅助AP,令65台终端与此辅助AP建立连接——这65台设备、辅助AP被设置为与被测AP使用同样的物理信道,以便形成最恶劣的同频干扰(如:2.4GHz的Channel 1, 5GHz的Channel 36)

测试布置图如下:
 
 
第一部分:信号覆盖测试
这就是目前大部分国内消费者最关注的“穿墙”能力,或者说“信号覆盖”能力测试。
对于以下6款被测AP:
 
 2.4GHz和5GHz的802.11n信号覆盖分别如下:

 
 从信号强度上来看,HP E-MSM460和Apple AirPort Extreme的覆盖效果稍差。
一般国内的评测也就到这里,下结论了:“xx信号穿墙王~~”有意思的事情出现在下一节:相差无几的信号覆盖条件下,有扰/无扰,不同AP下载速度的变化却大的惊人!

第二部分:无扰与有扰条件下的吞吐量变化!原文中有很多图表,有心的朋友可以去查看。有几个非常有意思的地方,我指出来,大家一起讨论:
 
 上图左,是运行于5GHz,25米(视距)无干扰条件下,各AP的实测下载速率比较,6个AP相差不太大,均超过百兆;上图右,是加入干扰之后,所有AP的实测下载速率均有所下降,但不同的AP下降的幅度则有惊人的差异!(注意,理论上说,加入干扰,并不影响原被测AP的信号覆盖
无干扰情况下,排名第二Meraki 24能够达到114Mbps的吞吐量,而且从信号覆盖情况看Meraki 24也是相当令人满意——但一旦加入干扰,下载速率慢了10倍,排位降到最后!
 
再看一组2.4GHz、35米处的数据:
上图左,运行于2.4GHz,35米处(非视距),由于带宽有墙体阻隔及距离较远,各AP的下载速率与5GHz,25米(视距)处的测试值有所差距;上图右,加入干扰之后,从2.4GHz覆盖图上看“信号”穿墙能力还算不赖的Meraki 24,下载速率下降10倍直接掉到500kbps龟速了...
【六】我的看法和建议:
1. 信号覆盖,不能解决WiFi的所有问题——信号越强,AP能看到的终端和AP越多,受到的干扰也越多,速率下降的越快!
2. 有能力的研发队伍,好好做做Beamforming!
3. 普通消费者,厂家说的理论峰速,作为一个参考来看,影响这个峰速的因素太多,一般人无法判断,听谁的?听测试数据的!
【七】多说几句啰嗦话
1.我什么时候做评测?不着急,我得先把原理讲清楚;
2.商用WiFi测试里面还有一项很重要的测试,叫“压力测试”,就是要看一个AP同时带多少终端同时看视频且不卡顿——随着家庭WiFi终端越来越多,这项能力在家用WiFi路由器的选择中应该越来越重要。
3.我下一步把上面几件事情交代一下,然后会把测试计划做出来,公布在微博上面,征求大家/厂家的意见。
4. 我对任何产品的研发团队,都心生崇敬,作为性能测试,我只是在大家做好的产品上面做一些评注,没有你们的产品,我的测试无从做起——研发工程师通常是最辛苦,最实在,回报却最少的人,我希望能够帮助产品本身的优化和设计,而绝非指责。
5.WiFi和4G手机的多天线无线性能评测是我的专长,但消费者在选择产品时,无线性能只是其中一个考虑因素,我清楚这一点,我也建议大家做综合考虑——我所想做的,只是把我知道的告诉大家,请各位朋友不要仅就我的无线性能测试结论,来评判一个产品的整体价值。

评 论
2楼 xiayuqun2013 发表于 2015/4/16 09:20 回复
博主,终端怎么测试wifi的性能
1楼 52RD网友 发表于 2015/4/3 14:20 回复
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