无线局域网性能分析  2012/3/1

  无线网络的发展正在受到低费用网络基础设施的需求以及可以提供高效、准确和降低商业成本的移动网络应用的推动。全球无线局域网(WLAN)硬件在2002年二季度收入超过3.9亿美元,这表明WLAN进入企业和家庭具有很大潜力。由于公众接入Internet日益普及,有关WLAN与3G竞争或者兼容的争论一直在不断升温。这就是说,WLAN技术的出现对处于前沿的半导体芯片生产商、网络设备制造商(NEM)、服务商和网络管理人员提出了新的挑战。由于未经测试或验证的器件或设备而造成的网络不通的几率很高,这就要求我们在推出新的WLAN产品或部署现行WLAN网络之前考虑某些问题。例如,如何有效地处理2.4 GHzRF范围内的干扰？当移动用户从一个接入点移动到另一个接入点时存在何种漫游过渡延迟？各种MAC和高层安全机理的实现方法产品对网络的性能有何影响？WLAN基站以及接入点处理电源管理的效率如何？所有这些问题,加上传统的端到端的性能、延迟、丢包都可以通过综合测试来说明。

本文重点强调WLAN性能测试的重要性和益处,并试图特别指出对WLAN设备开发和网络部署中一些关键领域进行测试的价值和好处。

标准化的真实RF传播模式
WLAN芯片和设备制造商面临的最大挑战是开发耐用、高性能的使用2.4 GHz 和 5 GHz无线频率信号的物理层。尽管802.11b 和 802.11a的潜在速率分别为11 Mbps和54Mbps,但实际速率根据物理层处理RF信道的特性会有很大变化,比如多通道衰减,路径丢失,分布延迟和屏蔽。开发者和服务提供商需要在实验室再现真实世界无线频率的衰减以便决定产品的性能。这是非常大的挑战,因为影响无线频率传输的环境因素远比再现简单的单个双绞铜线连接困难(见图1)。比如多通道干扰问题。无线电波碰到实物体时会产生反射,表现在WLAN AP 或W-NIC接收器端会产生轻微的延迟,而会与原始信号产生相互干扰信号和降低信号质量。在办公室环境中,通常的反射信号延迟50 纳秒,在工业制造环境中为300纳秒。可以利用加大中间间隔的方法来解决多通道干扰的影响,但成本高。另外,当无线信号试图自动跟踪反射的信号与原始信号时便会产生高频抖动。

多通道衰减模拟器可以再现这些RF特性。只有再现真实的衰减,测试系统(SUT: System Under Test)的性能才可以在实验室中评估(见图2)。连接RF通道模拟器和干扰模拟器需要一个RF隔离腔或者通过同轴电缆直接连接到RF衰减模拟器上。为了断开发送和接收连接到模拟器上的信号,还需要RF循环电路。SUT的性能必须首先通过无衰减环境下测试来校准。一旦基准确定以后,利用诸如JTC或指数衰减的瑞利模型等各种通道模型逐渐进行物理层衰减测试。JTC通道模式的一个优点是联合标准委员会(Joint Standards Committee)已经同意将其作为可接受的室内无线通信模型,因此适合于比较各种WLAN系统的性能。

图2 平均传输延迟、包速率和带宽百分比测试结果为交替90度的相移衰减

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