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。

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

表2 OFDM、DSSS-OFDM調(diào)制接收機(jī)最小輸入電平

3）， 性能要求

• 吞吐量，無線局域網(wǎng)終端用戶>1Mbit/s，
• 延時(shí)≤50ms；抖動(dòng)≤50ms
• 丟失包≤1%

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V_S，同時(shí)也可以讀出空隙部分的噪聲電平值V_N，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V_S，同時(shí)也可以讀出空隙部分的噪聲電平值V_N，則我們可以計(jì)算出WiFi信號(hào)的信噪比S/N。

S/N=V_S-V_N（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

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