作者簡(jiǎn)介:向天明 摘自:儀器儀表商情
關(guān)鍵詞: WiFI、信號(hào)強(qiáng)度RSSI、鏈路質(zhì)量、頻譜分析、網(wǎng)絡(luò)分析
1. 關(guān)于WiFi
WiFi的全文是wireless fidelity,其意即無線保真。是由國際無線局域網(wǎng)聯(lián)盟提出,屬無線接入技術(shù)。中國電信稱之無線寬帶。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO),國際電工委員會(huì)(IEC),美國電子和電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE),認(rèn)可并成為標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11。我國也承認(rèn)該標(biāo)準(zhǔn),并有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB15629.11。WiFi已不僅是無線網(wǎng)絡(luò)(包括無線局域網(wǎng)wlan)的接入網(wǎng),也成為各種有線網(wǎng)絡(luò)終端的無線接入方式,如有線電視網(wǎng)絡(luò),有線寬帶網(wǎng),有線電信網(wǎng),ADS,雙絞線網(wǎng)絡(luò)的用戶端接入。
1.1 WiFi的頻道和頻率
WiFi 802.11g,工作頻段在2.4GHz,支持最高速度50Mbps;802.11n工作頻段為2.4GHz或者5.8GHz,最高速度600Mbps。其空間協(xié)議802.11a和802.11b均為共用。
1) ,WiFi 2.4GHz頻段是2400~2483.5MHz,共分13個(gè)頻道,帶寬5MHz,詳見表1。
信道號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
中心頻率(MHz) | 2412 | 2417 | 2422 | 2427 | 2432 | 2437 | 2442 | 2447 | 2452 | 2457 | 2462 | 2467 | 2472 |
表1 2.4GHz頻段信道
2),WiFi 5.8G頻段是5725~5850MHz,共分25個(gè)頻道,帶寬5MHz。
中心頻率=5000+5×Nch(MHz),
其中Nch=145,146,147,…,170。
1.2無線局域網(wǎng)對(duì)WiFI要求
1),最大發(fā)射功率不大于500mw或27dBm,等效全向輻射功率(EIPR)不大于2W或33dBm。
2),接收機(jī)最小輸入電平,詳見表2
數(shù)據(jù)速率(Mbit/s) |
接收機(jī)最小輸入電平(dBm) |
鄰道抑制比(dB) |
6 |
-82 |
16 |
9 |
-81 |
15 |
12 |
-79 |
13 |
18 |
-77 |
11 |
24 |
-74 |
8 |
36 |
-70 |
4 |
48 |
-66 |
0 |
54 |
-65 |
-1 |
表2 OFDM、DSSS-OFDM調(diào)制接收機(jī)最小輸入電平
3), 性能要求
2. 對(duì)于WiFi的測(cè)量要求
2.1關(guān)於WiFi的測(cè)量
對(duì)于無線局域網(wǎng)的要求來說應(yīng)按工信部發(fā)頒的國標(biāo)YD/T ××××-200×進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量達(dá)標(biāo)。
但是、對(duì)于利用WiFi作為有線電話網(wǎng)絡(luò),有線電視網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)無線接入的監(jiān)測(cè)、維護(hù)來說應(yīng)予簡(jiǎn)化。即WiFi網(wǎng)絡(luò)必須保證接入點(diǎn)的進(jìn)入,應(yīng)有足夠大的信號(hào)電平(或信號(hào)強(qiáng)度)和較高的信號(hào)質(zhì)量,以保證所傳輸?shù)母鞣N信息不丟失地傳遞。
2.2 WiFi信號(hào)電平測(cè)量―RSSI
WiFi工作場(chǎng)地范圍,原則上可以工作到300英尺,大約90米左右,但這與路由器發(fā)射功率和接收終端的靈敏度有關(guān),一般來說在30米左右。實(shí)用中因信號(hào)在空中傳播的衰減很大,如果是有幾個(gè)房間,隔離,反射都大有影響,因此在不同位置測(cè)量電平值相差很大。其值以dBuV、dBm為單位。
再則,即是達(dá)到要求的靈敏度的最低電平,但由于當(dāng)?shù)卦肼暩蓳虾艽螅旁氡群懿?,也難于保證通信質(zhì)量。既然影響因素很多,因此在WiFi業(yè)內(nèi)也有建議不一定非要用電平比值來考核。即認(rèn)為當(dāng)WiFi接收器在此環(huán)境中能保證信號(hào)接收,沒有包丟失,這就是好的質(zhì)量,此時(shí)信號(hào)電平為100%,當(dāng)電平降低到影響接收質(zhì)量,給出一個(gè)百分質(zhì)。我們認(rèn)為電平在60%以上,電平是合格的基本正常工作。這就稱之為WiFi信號(hào)強(qiáng)度RSSI。
2.3 WiFi鏈路質(zhì)量
一個(gè)信號(hào)的質(zhì)量好壞,首先是要有足夠的電平,但如果信號(hào)的噪聲大了,那么信號(hào)接收到了也會(huì)受到影響。特別是在這開路環(huán)境中,空中各種信號(hào)都直接干擾WiFi信號(hào),甚至可以將信號(hào)淹沒在噪聲中,因此測(cè)量信號(hào)的信噪比S/N是很重要。但要測(cè)量信噪比對(duì)儀器來說難度較大,成本很高,故一般安裝維護(hù)中,不需要測(cè)量S/N數(shù)值,而是用100%來表征。即我們認(rèn)為,在信號(hào)足夠大,而且在傳輸過程中沒有錯(cuò)誤(零錯(cuò)誤比特),此時(shí)為100%,當(dāng)質(zhì)量差時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤比特,據(jù)此來衡量鏈路質(zhì)量。業(yè)界認(rèn)為,鏈路質(zhì)量降低到60%,鏈路可能會(huì)被終斷,因此一般測(cè)試要求大于60%。
2.4 以太網(wǎng)性能實(shí)時(shí)驗(yàn)證
如以上WiFi信號(hào)強(qiáng)度RSSI,鍵路質(zhì)量測(cè)試合格,可認(rèn)為達(dá)到質(zhì)量指標(biāo),但是否可以保證信號(hào)傳輸呢,還應(yīng)在此WiFi網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實(shí)時(shí)以太網(wǎng)連接測(cè)試。一般測(cè)試項(xiàng)目為,Ping功能、路由分析、傳輸協(xié)議分析(吞吐量測(cè)試) 、網(wǎng)頁瀏覽等。本文不再詳述。
3. WiFi信號(hào)頻譜分析
3.1 WiFi頻譜分析
WiFi頻譜有兩段,即上述的2.4GHz和5.8GHz頻段,在此頻段空間范圍內(nèi)除有WLAN的WiFi信號(hào)外,還有很多民用信號(hào),如無繩電話,微波爐,藍(lán)牙信號(hào)等,都會(huì)同時(shí)在頻譜圖上顯示,構(gòu)成被測(cè)空間點(diǎn)所有信號(hào)頻譜,如圖1所示,圖之上方是當(dāng)前信號(hào)頻譜圖(當(dāng)前值即瞬時(shí)值、最大值、平均值) ,圖之中間是頻譜密度圖,圖之下方是頻譜瀑布圖。
我們可以看到,在某一被測(cè)空間,有多個(gè)WiFi信號(hào),由于它們是突發(fā)信號(hào),因此屏上是跳動(dòng)的,這時(shí)我們也可以用最大保持方式來觀察信號(hào)分布狀態(tài),如圖2所示。如果我們能測(cè)量到己知WiFi信號(hào)的電平值VS,同時(shí)也可以讀出空隙部分的噪聲電平值VN,這樣我們就可以算出WiFi信號(hào)的信噪比S/N。
再有,此儀器也可同時(shí)分別顯示W(wǎng)iFi信號(hào)當(dāng)前值,平均值,最大值,這為我們測(cè)試分析提供了更多方便。如圖2上方頻譜圖所示,黃色信號(hào)是跳動(dòng)的為當(dāng)前值,藍(lán)色為最大值,綠色為平均值。
圖1 WIFI信號(hào)頻譜分析圖
圖2 WiFi信號(hào)頻譜的當(dāng)前值,最大值,平均值
3.2 Wifi信號(hào)信噪比S/N測(cè)量
如前所述,當(dāng)我們搜索WiFi信號(hào)后便知道被測(cè)WiFi的頻道和頻率,那么可根據(jù)此值在頻譜分析圖上,如圖3所示,移動(dòng)頻標(biāo)(MAK)到相應(yīng)頻率,讀出該頻率的電平值VS,同時(shí)也可以讀出空隙部分的噪聲電平值VN,則我們可以計(jì)算出WiFi信號(hào)的信噪比S/N。
S/N=VS-VN(dB)
其中: Vs為被測(cè)WiFi信號(hào)電平,Vn為附近空隙處電平。
圖3 WiFi 信號(hào)C/N測(cè)量
3.3頻譜密度分析
頻譜分析是展示信號(hào)在該頻段內(nèi)幅度(電平)大小,而WiFi信號(hào)是突發(fā)信號(hào),于是所在頻點(diǎn)占有率不高,而且是隨機(jī)的,差異很大,因此可用頻率密度圖來分析,所謂密度即信號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)(或稱作頻次),一般用顏色來類似百分比。如圖4所示,圖上方一條彩線, ,左邊藍(lán)色表征百分比低, ,右邊紅色表征百分比高。因此,我們?cè)谠O(shè)置WiFi頻率時(shí),首先要避開信號(hào)強(qiáng)的頻段,設(shè)置在頻段的空閑處,同時(shí)也要考慮到頻次密度數(shù)小的頻率上,才有好的傳輸質(zhì)量。
3.4頻譜瀑布圖
頻譜瀑布圖如圖5所示,橫軸是頻率,縱軸是時(shí)間,單位為秒,而且圖形是隨測(cè)試時(shí)間由上至下移動(dòng),形成向下移動(dòng)的瀑布圖,以顏色表示百分比來量化為信號(hào)的強(qiáng)度。如圖上彩條所示,由藍(lán)到紅即是-110dBm~-10dBm。那么從瀑布圖中可以看到每秒鐘內(nèi)各頻點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)弱,則可根據(jù)信號(hào)特征識(shí)別干橈信號(hào)類別,如微波爐,無繩電話等。因此頻譜瀑布圖是查找外界強(qiáng)烈干擾的好方法。美國韋克斯CX系列儀器還有干撓信號(hào)模板供作參考, 這就為我們提供了更多方便。
圖4 WiFi 信號(hào)頻譜密度圖
圖5 WiFi 頻譜瀑布圖
4. WiFi信號(hào)分析儀
綜合前述,WiFi是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線接入方式,為保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測(cè)試非常重要。但對(duì)于監(jiān)測(cè)維護(hù)來講,作為一個(gè)測(cè)試儀器,除要測(cè)量WiFi信號(hào)質(zhì)量外,還需測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的特性,如寬帶的以太網(wǎng)特性,以認(rèn)證該網(wǎng)絡(luò)通道運(yùn)行正常。如是三網(wǎng)融合網(wǎng)絡(luò),最好有數(shù)字電視參數(shù)測(cè)量。
目前看來,美國韋克斯公司的CX系列儀器較為適合。這是在數(shù)字電視,以太網(wǎng)測(cè)量基礎(chǔ)上加入了WiFi測(cè)試,這不僅功能齊全,而且參數(shù)測(cè)量精度高,使用方便,價(jià)格便宜。性能參數(shù)詳見表3
WiFi |
CX系列儀器型號(hào) |
CX150w |
CX180w |
CX350w |
CX380w |
WiFI性能測(cè)試 |
WiFi信號(hào)搜索 信號(hào)電平 |
√ |
√ |
√ |
√ |
鏈路質(zhì)量 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
WiFi頻譜分析 |
頻譜當(dāng)前值 信噪比S/N |
|
|
√ |
√ |
平均、最大值 |
|
|
√ |
√ |
|
頻譜密度 |
|
|
√ |
√ |
|
頻譜瀑布 |
|
|
√ |
√ |
|
干擾源分析 |
|
|
√ |
√ |
|
WiFi接入以太網(wǎng)測(cè)試 |
Ping功能 |
√ |
√ |
√ |
√ |
路由分析 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
傳輸協(xié)議分析 (吞吐量測(cè)試) |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
網(wǎng)頁瀏覽 |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
頻譜分析 |
|
√ |
√ |
高精度 |
特高精度 |
數(shù)字電視分析 |
|
√ |
√ |
√ |
√ |
CMTS測(cè)試(選件) |
|
√ |
√ |
√ |
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