| 為網(wǎng)絡(luò)增加“無線”功能不僅改變了物理層測(cè)試的要求,還需要同時(shí)控制很多層的測(cè)試工作,因此更增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。 要點(diǎn)
·Wi-Fi市場(chǎng)很大,并正在向諸如娛樂電子與語音通信等新的應(yīng)用擴(kuò)展;
·Wi-Fi采用了更加復(fù)雜的協(xié)議,因此需要比有線網(wǎng)絡(luò)更廣泛的測(cè)試;
·無線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)、動(dòng)態(tài)與空間特性促使人們采用射頻測(cè)試與數(shù)據(jù)測(cè)試相結(jié)合的工具;
·為確保可重復(fù)性,測(cè)試需要在屏蔽罩或法拉第籠內(nèi)完成,以消除外界干擾;
·用于射頻測(cè)試與系統(tǒng)環(huán)境仿真的專用工具正在成為現(xiàn)實(shí)。
以IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備數(shù)量和應(yīng)用范圍兩個(gè)方面都做好了實(shí)質(zhì)性發(fā)展的準(zhǔn)備。然而,與有線網(wǎng)絡(luò)相比較,無線網(wǎng)絡(luò)本身固有的移動(dòng)特性使物理層與協(xié)議層之間產(chǎn)生的交互作用大大增加了驗(yàn)證一個(gè)設(shè)計(jì)所需的測(cè)試的復(fù)雜性和測(cè)試的次數(shù)。所幸的是,能夠使這一過程合理化的各類工具正在不斷出現(xiàn)。
802.11a/b/g 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為 WiFi（無線保真）,它已經(jīng)在家庭用戶中造就了一個(gè)龐大的不斷成長(zhǎng)市場(chǎng),人們發(fā)現(xiàn),無線方案是家庭資源共享以太網(wǎng)（如打印機(jī)和寬帶連接）的一種簡(jiǎn)單的替代方案。另外,對(duì)需要移動(dòng)計(jì)算能力的商務(wù)用戶來說它也是熱門技術(shù)。根據(jù)市場(chǎng)研究公司 In-Stat 的數(shù)據(jù),公共 WLAN（無線局域網(wǎng)）或“熱點(diǎn)”正在商務(wù)用戶和家庭用戶中快速普及。僅 2005 年第一季度,全球 WiFi 設(shè)備銷售額就達(dá)到 7.376 億美元,比 2004 年同期增長(zhǎng) 15%。
雖然WiFi 在家庭和商務(wù)計(jì)算機(jī)接入中的應(yīng)用仍處增長(zhǎng)勢(shì)頭,但也出現(xiàn)了這一技術(shù)的新興市場(chǎng)。In-Stat 正在追蹤各類新興應(yīng)用,如 VoWLAN（無線局域網(wǎng)語音傳輸）、將 WiFi 用作消費(fèi)電子連接的一種方法,以及 VoWLAN 與手機(jī)的結(jié)合。每一類都代表著一種能匹配或超過計(jì)算機(jī)接入的市場(chǎng)。
這些重要市場(chǎng)的增長(zhǎng)將使更多的設(shè)計(jì)師首次面對(duì) WLAN 測(cè)試的挑戰(zhàn)。很多設(shè)計(jì)師的知識(shí)背景仍然是傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò),因而無線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試對(duì)他們而言是個(gè)很不一般的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比,WLAN 有一個(gè)射頻物理層界面問題。 復(fù)雜的協(xié)議使測(cè)試更麻煩
VeriWave 公司首席技術(shù)官 Thomas Alexander 稱,首先要考慮的是無線協(xié)議更復(fù)雜了。他指出,WLAN 協(xié)議中的很多附加特性都是為了滿足無線局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)在動(dòng)態(tài)配置、空間性質(zhì)以及移動(dòng)性這三方面的需求,而有線網(wǎng)絡(luò)則沒有這些要求。這些要求更增加了無線測(cè)試的復(fù)雜性。WiFi 的動(dòng)態(tài)配置允許終端站向 AP（接入點(diǎn)）詢問以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入,并使 AP 接通自己所支持的服務(wù)。雖然有線網(wǎng)絡(luò)也有類似功能,但它們一般出現(xiàn)在較高層的協(xié)議中。WiFi 則是在 MAC（媒體訪問控制）層實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)有多個(gè) AP 可供使用時(shí),WiFi 站還必須用“關(guān)聯(lián)”來確定使用哪一個(gè),而 AP 也要用“鑒別權(quán)”來確定該終端站是否為合法用戶,然后才準(zhǔn)予接入。有線連接由于沒有物理安全問題,因此無需鑒別步驟。而在無線連接中,某個(gè)人可能會(huì)把車停在一個(gè)區(qū)域內(nèi),試圖從這里免費(fèi)接入互聯(lián)網(wǎng)。 WiFi 的空間特性也會(huì)產(chǎn)生一些問題,如“隱藏結(jié)點(diǎn)”,這在有線網(wǎng)絡(luò)中是沒有的。出現(xiàn)這種情況時(shí),兩個(gè)站終端都位于一個(gè) AP 的覆蓋范圍中,但不在相互的信號(hào)范圍內(nèi)。由于兩者都不能檢測(cè)沖突,于是當(dāng)兩個(gè)站試圖向該 AP 發(fā)送消息時(shí)就會(huì)重復(fù)發(fā)生碰撞。在有線網(wǎng)絡(luò)中,通過小心的設(shè)計(jì)和安裝,可以在物理層上控制噪聲電平,并且交換機(jī)可以將網(wǎng)絡(luò)分成可管理的網(wǎng)段。但是無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)者則不能假設(shè)一種可控環(huán)境。WiFi 與藍(lán)牙、便攜式電話和微波爐,以及其它射頻源共享其頻段。設(shè)計(jì)者無法控制試圖連接某個(gè) AP 的終端站數(shù)量。無線協(xié)議必須允許網(wǎng)絡(luò)能夠完全適應(yīng)所處的環(huán)境。
WiFi 的移動(dòng)性也對(duì)設(shè)備和協(xié)議提出了更多的功能要求,有線網(wǎng)絡(luò)則沒有這些負(fù)擔(dān)。其中之一是電池供電的終端可能需要有電源管理功能,以優(yōu)化功耗問題,例如當(dāng)終端靠近 AP 時(shí),要降低發(fā)射功率以節(jié)省能量。另一個(gè)增加的協(xié)議功能是在傳輸期間實(shí)現(xiàn)AP之間的動(dòng)態(tài)切換,這類似于手機(jī)的漫游。其他附加的功能還有速率自適應(yīng),即根據(jù)接收信號(hào)的功率調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率的能力,從而優(yōu)化整個(gè)信道的性能。 不能完全分開的層
復(fù)雜的協(xié)議還會(huì)產(chǎn)生其它麻煩。對(duì)有線網(wǎng)絡(luò),工程師們可以單獨(dú)測(cè)試系統(tǒng)層,然后只需將測(cè)試后的各部分組合起來,就可以裝配成一個(gè)可行的系統(tǒng)。按照傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試模型,測(cè)試無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)有兩項(xiàng)主要工作。一是數(shù)字工程師和軟件工程師從網(wǎng)絡(luò)角度用協(xié)議分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估。另一是射頻工程師使用矢量信號(hào)分析儀、頻譜分析儀與信號(hào)發(fā)生器、示波器和其他射頻儀器,對(duì)射頻部分進(jìn)行評(píng)估。
但是,老諺語“整體大于其各部分之和”可以毫不遲疑地應(yīng)用于測(cè)試 WiFi 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上。無線網(wǎng)絡(luò)物理層和協(xié)議層不僅需要單獨(dú)測(cè)試,還要同時(shí)測(cè)試驗(yàn)證較高層是否能正常運(yùn)行。這種測(cè)試需要很多設(shè)備協(xié)同工作,包括射頻設(shè)備和數(shù)字設(shè)備,共同建立所需測(cè)試條件,并測(cè)量結(jié)果。
還好,射頻測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)在所需設(shè)備的聯(lián)合與自動(dòng)化方面作了不少工作,在 2004 年年中至年底就推出了很多這類產(chǎn)品。Agilent 科技公司創(chuàng)立了 N4010A 無線連接性測(cè)試套件,它采用軟件模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析與矢量分析功能,以及信號(hào)產(chǎn)生功能,并構(gòu)成了一個(gè)更完備的射頻測(cè)試包（圖 1）。同樣,Anritsu 公司也為自己的頻譜分析儀提供軟件,將多種 WLAN 射頻測(cè)試功能組合于一個(gè)儀器內(nèi)。LitePoint 公司則用 IQView 來測(cè)試 WiFi 發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的功能。該公司還提供 IQWave 軟件,用于與儀器一起建立定制的信號(hào)波形,以測(cè)試有損波形的響應(yīng)。最近,National Instruments公司 也用一款 PXI 儀器包進(jìn)入了這個(gè)市場(chǎng),該儀器包帶有LabView開發(fā)軟件以及一個(gè)來自 SeaSolve 軟件公司的軟件包,軟件包可以對(duì) WiFi 射頻設(shè)備進(jìn)行物理層順從性測(cè)試。 
既然已經(jīng)覆蓋了對(duì)物理層部分的測(cè)試,似乎較高層的測(cè)試只需要數(shù)字圖形發(fā)生器和協(xié)議分析儀就夠了。但 WiFi 復(fù)雜的協(xié)議要處理網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)、空間與移動(dòng)特性,一臺(tái)儀器無法用一個(gè)純數(shù)字圖形模仿所有這些參數(shù)。工程師們必須用射頻鏈接對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,以執(zhí)行速率自適應(yīng)功能、隱藏結(jié)點(diǎn)檢測(cè)功能,以及其他與信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的條件。
這一領(lǐng)域的 WiFi 測(cè)試最為困難。為了提供可重復(fù)的測(cè)試,DUT（待測(cè)設(shè)備）需要一種可控制的激勵(lì)。這意味著至少要將待測(cè)設(shè)備放在一個(gè)屏蔽罩內(nèi),隔離雜亂信號(hào)的干擾。另外,激勵(lì)信號(hào)的強(qiáng)度必須可控,這就涉及到使用可編程衰減的問題。最后,為了仿真一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)配置,必須要從一個(gè)獨(dú)立源產(chǎn)生多個(gè)激勵(lì)信號(hào)。 協(xié)議測(cè)試
可惜,現(xiàn)有的大多數(shù)射頻測(cè)試儀器都直接用單信號(hào)激勵(lì) DUT。在多信號(hào)環(huán)境下對(duì)設(shè)備的測(cè)試則需要使用多臺(tái)儀器。而協(xié)調(diào)多臺(tái)儀器信號(hào)建立使用起始聚集的測(cè)試設(shè)置的可重復(fù)測(cè)試條件則非常困難。測(cè)試的設(shè)置需要使用復(fù)雜的接線方案,這種方案要對(duì)每個(gè)信號(hào)源作手工調(diào)校,再反饋給屏蔽罩內(nèi)的 DUT;或者要將整個(gè)測(cè)試配置放在一個(gè)法拉第籠內(nèi),這是一種可以阻止 EM 場(chǎng)外泄或進(jìn)入的金屬箱,這樣才能達(dá)到測(cè)試的可重復(fù)性。
而 WiFi 的移動(dòng)特性使測(cè)試的設(shè)置更加復(fù)雜。測(cè)試必須設(shè)法重復(fù) DUT 或激勵(lì)信號(hào)的移動(dòng)過程,這樣才能對(duì)設(shè)備作徹底檢驗(yàn)。Azimuth 系統(tǒng)公司的首席執(zhí)行官 Ray Cronin 說：“WiFi 的全部意義就在于移動(dòng)性。你必須擁有能測(cè)試移動(dòng)性對(duì)服務(wù)質(zhì)量影響的系統(tǒng)。”
有些公司如 Azimuth公司、Ixia公司 和 VeriWave 公司一直在關(guān)注產(chǎn)生多個(gè)可控激勵(lì)信號(hào)的方法,以及用可編程衰減來仿真移動(dòng)性的影響。這些公司已經(jīng)在生產(chǎn)能提供用于協(xié)議分析以及能夠協(xié)調(diào)產(chǎn)生多種測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)品,用于范圍很寬的條件下 WLAN 設(shè)備的評(píng)測(cè)。 
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