部署可运营的WLAN 网络的测试建议

ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®部署可运营的WLAN网络的测试建议信息产业部电信研究院中国泰尔实验室郑忠斌马鑫李莉莉（一）WLAN系统发展概述据资料显示，从2005年开始，中国的笔记本电脑销售数量已超过台式机数量，近两年来，笔记本电脑价格更是“一路走低”，进入越来越多的寻常百姓家，到2010年，预计笔记本电脑将占家用电脑总数的70%以上。同时，随着无线上网技术和产品的逐步成熟，客户移动上网的需求日益增长，WLAN无线上网面临着较好的发展机遇。WLAN的本质特点是通过无线方式连接，使网络的构建和终端的移动更加灵活。目前，各大通信运营商进行测试或者局部商用的WLAN热点数接近1万个（德瑞电信咨询，2007年12月），同时北京、上海、杭州、广州等城市初步确立“无线城市”计划，由地方政府主导，同时提供接入与应用服务。ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®（二）运营角度关心的系统测试经过连续几年的快速发展，国内几大通信运营商的WLAN网络规模、用户数量、业务收入都得到了较快增长。随着市场竞争的加剧，移动通信网络质量将成为决定运营商竞争力的一个关键因素，是进一步发展用户、降低用户离网率的有力保障，因此，提高网络质量已经成为运营商建设维护工作的核心工作。参照WLAN的相关技术标准的具体内容，考虑到运营商的实际需求，WLAN涉及到的系统测试大致包括：实验室测试、外场测试和网络管理测试等3个方面。1.基本测试环境系统测试的基本测试环境包括：AP、STA、Internet网络和网络管理系统。实验室测试与外场测试其设备构成大同小异，基本区别在于两点：实验室测试中空中接口可以用衰减器及信道模拟器等仪器代替，而外场测试是真实的空中接口；从测试规模上看，实验室测试是能够满足基本功能测试的小规模配置，而外场测试侧重于中、大规模的覆盖、容量、漫游等性能测试。从测试的结果来看，实验室测试由于测试环境、条件易于复制和控制，测试结果相对是客观的；而外场测试由于无线环境复杂多变，同时与测试人员的操作相关，因此结果相对较主观。2.测试设备实验室测试设备主要由以下产品组成：矢量信号发生器、矢量信号分析仪、频谱仪、信道模拟器、传输性能分析仪、IP性能分析软件、衰减器、馈线及其他配件等。外场测试设备包括：实验室测试的全部设备、路测仪（信道下行扫描及解码功能）、传输性能测试软件、标准测试设备、GPS、天线及其他配件等。ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®3.实验室测试实验室测试在室内主要借助仪器仪表等客观工具对系统进行评测，室内环境受外界干扰很小或基本没有，并且实验条件易于重复，测试结果可以反映出系统的特性，因此实验室测试是客观测试。例如，可以使用信道模拟器和衰减器来代替无线链路，通过定量调节AP和STA之间的路径损耗，就可以精确测试信噪比和系统传输性能的关系。实验室测试的测试内容不仅包括射频性能测试和传输性能测试，对于设备运营组网方面的性能更需进行评测。（1）射频性能测试射频性能测试主要是对设备的电气指标进行测试，主要包括：最大发射功率、发射功率控制（发射功率调整范围、调整步长和调整精度）、信道带宽、频率容限、杂散、接收动态范围、接收灵敏度、同频信道干扰、邻道干扰等。（2）传输性能测试主要测试系统的传输能力，包括吞吐量测试、延时测试、丢包率测试、对流媒体的支持能力等。延时测试与室外环境不同，室内环境下没有空间传播延时，因ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®此这项主要是测试AP和STA的报文处理速度及系统延时。（3）组网性能测试主要衡量设备的组网能力，包括AP连接容量（最大数目和稳定性）、AP连接时间、AP转发速率、切换性能等。（4）其它相关测试主要包括系统接口测试、供电系统测试、设备对周边环境适应测试（包括环境温度、湿度等）等。4.外场测试外场测试是通过模拟实际用户行为，对用户感知指标进行现场测试，不仅能够了解用户对网络质量的真实感受，还能够和其他移动运营商的现场测试结果进行综合对比评估，从用户体验的角度对网络进行全面评价。在实际网络中测试WLAN系统的性能和特性，对于一种无线接入技术来说，非视距、多径以及物体遮挡情况下的系统性能测试是衡量无线系统性能的关键测试内容。由于室外无线传播环境非常复杂，即使在同一地点进行的测试也会由于周围不断移动物体的干扰而导致测试结果不断变化，因此，与实验室测试相比，外场测试环境和条件很难复制，测试结果非常主观，但外场测试无疑最能体现出ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®WLAN系统的性能和特点。测试过程中首先将复杂的环境分成典型的几类，确定分类后，在每一类中分别寻找典型的测试地点进行测试，测试数据分析统计中，同一类别的数据先进行分析比较，然后再对比不同类别之间的测试结果，这样可以更准确的评价系统的性能。根据偏重点的不同，外场测试分为以下几个方面。（1）信道测试信号强度、噪声强度、信噪比（载干比）是信道测试中最重要的指标，无线传输的模式是微波传输，信号强度的测试是验证信号衰减的状态，微波衰减的强弱与距离、障碍物屏蔽、AP的发射功率等因素相关，信号的强度在WLAN中站点能否上网连通起决定性作用。由于WLAN802.11使用的是公共频道，在这些频道中还有其他通信或工业设备，例如微波炉、手提电话、2.4G/5.8G微波传输设施都会给WLAN造成噪声，对WLAN的传输造成很大干扰。（2）网络性能测试网络性能测试分为基本测试和运行监测，基本测试包括AP吞吐量测试、丢包率和包重发率、站点及AP列表分析等；运行监测是在基本测试的基础上增加了实时的AP站点性能综合分析、实时流量分析、SSID分组分析、实时的网络利用率和吞吐量、高负载数据压力条件下的传输速率等测试参数，这些参数反映了WLAN目前实际的工作状态。针对无线接入技术的特点还需要引入移动性测试和网络自愈能力测试（网络中某节点损坏下，从一个节点重新聚合到另一节点传输数据的时间）。WLAN网络一些吸引人的应用依赖于宽带接入的移动性。高速移动的紧急车辆能够传送关键的视频流数据，火车和公共汽车可以提供实时的新闻和娱乐信息。为了支持以上类型的服务，无线网状网节点必须能够实现快速地无缝切换。ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®（3）安全评估随着无线局域网应用的日益广泛，其安全问题也越来越受到人们的关注。对于有线网络，数据通过电缆传输到特定的目的地，通常在物理链路遭到破坏的情况下，数据才有可能泄露；而无线局域网中，数据是在空中传播，只要在无线接入点（AP）覆盖的范围内，终端都可以接收到无线信号，无线接入点（AP）不能将信号定向到一个特定的接收设备，因此无线局域网的安全问题显得尤为突出。为了保证安全通信，IEEE不断推出针对WLAN的安全协议，从最初的WEP、LEAP、MIC、TKIP、802.1X安全协议到最新的WPA，无线局域网中应采取必要的安全技术，包括访问控制、认证、加密、数据完整性及不可否认性等。（4）故障诊断这是在网络运行维护中必不可少的一项应用，WLAN的故障诊断是通过对信道测试、网络性能分析、捕包解码等多项测试的结果进行综合分析来进行的。WLAN的自身特点造成WLAN的故障诊断被分为两部分：一是网络性能的故障诊断（网络性能评估），包括连通性故障，低速传输，AP信号弱等；二是网络安全的故障诊断（网络安全评估），这是WLAN网络特有的问题。目前的安全问题大都出于用户的初始设置问题，大多数企业用户连最基本的安全模式WEP都没有打开，任何人都可以随意进入你的网络，这时的网络是非常不安全的，如何发现并迅速定位非法入侵的设备也是WLAN安全测试中非常重要的需求。5.网络管理测试目前我国的电信网络规模已经是世界上最大的电信网络，由几大电信运营商分别运营。随着网络规模的不断扩大，网上设备的种类和数量也不断地增加，整个网络的复杂性日益提高，多厂商产品共存问题非常突出。由于各种网络和设备缺乏统一的网管接口标准和规范，给网管系统的建设带来了很大的困难。ChinaTelecommunicationTechnologyLabs.®网管系统测试主要包括设备的配置、管理、故障处理以及数据统计收集和安全方面的测试。网管测试可以在实验室测试和外场测试中同步进行。作为一种面向运营的无线接入技术，系统需要一个功能全面、易于配置和操作的网络管理系统。对于网管系统的测试主要包括以下几个项目：配置测试、故障处理测试、数据统计收集测试和其它网管测试。（三）总结本文从部署可运营的WLAN网络的角度，对WLAN产品和WLAN网络的关键特性的测试进行了介绍。实验室内测试不仅仅完成WLAN产品自身性能的测试，更重要的是衡量它在网络中工作时对网络的影响和效能；外场测试，从模拟实际用户的角度全面衡量网络的性能，也是最接近实际使用效果的测试；网络管理测试是最容易被忽视的部分，但是对于运营的WLAN网络来说又是最重要的部分，它直接关系到网络是否在正确的监控以及管理下可靠运行。中国泰尔实验室作为中国通信行业权威的第三方测试实验室，致力于通信领域新技术的跟踪、研究，标准的制订，网络、系统和设备的测试，业务范围几乎覆盖整个通信领域。在WLAN领域，泰尔实验室曾经承担多个运营商的设备和网络验收测试，包括北京2008奥运会比赛场馆提供的WLAN网络评测等，可为运营商和设备商提供设备、网络等各个指标的检测。泰尔实验室作为产业链上的一环，希望团结产业链上的各方力量，共同促进我国通信事业的发展。