| 無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正在受到低費用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求以及可以提供高效、準確和降低商業(yè)成本的移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的推動。全球無線局域網(wǎng)(WLAN)硬件在2002年二季度收入超過3.9億美元,這表明WLAN進入企業(yè)和家庭具有很大潛力。由于公眾接入Internet日益普及,有關(guān)WLAN與3G競爭或者兼容的爭論一直在不斷升溫。這就是說,WLAN技術(shù)的出現(xiàn)對處于前沿的半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商(NEM)、服務(wù)商和網(wǎng)絡(luò)管理人員提出了新的挑戰(zhàn)。由于未經(jīng)測試或驗證的器件或設(shè)備而造成的網(wǎng)絡(luò)不通的幾率很高,這就要求我們在推出新的WLAN產(chǎn)品或部署現(xiàn)行WLAN網(wǎng)絡(luò)之前考慮某些問題。例如,如何有效地處理2.4 GHz RF范圍內(nèi)的干擾？當(dāng)移動用戶從一個接入點移動到另一個接入點時存在何種漫游過渡延遲？各種MAC和高層安全機理的實現(xiàn)方法產(chǎn)品對網(wǎng)絡(luò)的性能有何影響？WLAN基站以及接入點處理電源管理的效率如何？所有這些問題,加上傳統(tǒng)的端到端的性能、延遲、丟包都可以通過綜合測試來說明。 本文重點強調(diào)WLAN性能測試的重要性和益處,并試圖特別指出對WLAN設(shè)備開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)部署中一些關(guān)鍵領(lǐng)域進行測試的價值和好處。 標(biāo)準化的真實RF傳播模式
WLAN芯片和設(shè)備制造商面臨的最大挑戰(zhàn)是開發(fā)耐用、高性能的使用2.4 GHz 和 5 GHz無線頻率信號的物理層。盡管802.11b 和 802.11a的潛在速率分別為11 Mbps和54 Mbps,但實際速率根據(jù)物理層處理RF信道的特性會有很大變化,比如多通道衰減,路徑丟失,分布延遲和屏蔽。開發(fā)者和服務(wù)提供商需要在實驗室再現(xiàn)真實世界無線頻率的衰減以便決定產(chǎn)品的性能。這是非常大的挑戰(zhàn),因為影響無線頻率傳輸?shù)沫h(huán)境因素遠比再現(xiàn)簡單的單個雙絞銅線連接困難(見圖1)。比如多通道干擾問題。無線電波碰到實物體時會產(chǎn)生反射,表現(xiàn)在WLAN AP 或W-NIC接收器端會產(chǎn)生輕微的延遲,而會與原始信號產(chǎn)生相互干擾信號和降低信號質(zhì)量。在辦公室環(huán)境中,通常的反射信號延遲50 納秒,在工業(yè)制造環(huán)境中為300納秒。可以利用加大中間間隔的方法來解決多通道干擾的影響,但成本高。另外,當(dāng)無線信號試圖自動跟蹤反射的信號與原始信號時便會產(chǎn)生高頻抖動。 多通道衰減模擬器可以再現(xiàn)這些RF特性。只有再現(xiàn)真實的衰減,測試系統(tǒng)(SUT: System Under Test)的性能才可以在實驗室中評估(見圖2)。連接RF通道模擬器和干擾模擬器需要一個RF隔離腔或者通過同軸電纜直接連接到RF衰減模擬器上。為了斷開發(fā)送和接收連接到模擬器上的信號,還需要RF循環(huán)電路。SUT的性能必須首先通過無衰減環(huán)境下測試來校準。一旦基準確定以后,利用諸如JTC或指數(shù)衰減的瑞利模型等各種通道模型逐漸進行物理層衰減測試。JTC通道模式的一個優(yōu)點是聯(lián)合標(biāo)準委員會(Joint Standards Committee)已經(jīng)同意將其作為可接受的室內(nèi)無線通信模型,因此適合于比較各種WLAN系統(tǒng)的性能。 
圖2 平均傳輸延遲、包速率和帶寬百分比測試結(jié)果為交替90度的相移衰減
測試漫游過渡延遲和RF速率適應(yīng)性能
當(dāng)WLAN用戶來回移動時,AP試圖維持連接,而當(dāng)用戶移出使用范圍時,首先降低連接的速率。如果信號繼續(xù)降低,終端設(shè)備可能會選擇另一個信號較強的AP。直觀地,人們也許認為漫游過渡延遲問題對于WLAN用戶并不是非常重要的問題,因為他們拿著筆記本電腦走動時通常不會在線。但是有許多種情況需要考慮,因為較差的速率適應(yīng)功能和漫游到另一個AP的性能會影響無線應(yīng)用的效果。 在某些應(yīng)用中,漫游會產(chǎn)生AP可測量性問題。
在IEEE 802.11的技術(shù)指標(biāo)中,有三類終端移動：
?非轉(zhuǎn)移：移動可能發(fā)生或不發(fā)生,終端的AP不變。
?BSS轉(zhuǎn)移：無線終端在同一無線基站多個AP之間移動。
?ESS轉(zhuǎn)移：無線終端在不同無線基站多個AP之間移動。
當(dāng)無線終端改變其AP時,無線終端用戶的數(shù)據(jù)信息必須改變其物理路徑。這種改變不可能瞬間完成,而且很可能觸發(fā)各種錯誤,包括信息丟失、誤插入、重復(fù)、破壞數(shù)據(jù)包的順序以及增加等待時間。 無線終端正在移出一個AP范圍時,它能夠不斷地在正在傳送數(shù)據(jù)的低速率和未傳送數(shù)據(jù)的高速率之間進行速率調(diào)整。另外,如果無線終端處于兩個AP的范圍內(nèi),它也許會不斷地在兩個AP之間切換。這種切換對性能會產(chǎn)生很大影響。 802.11指標(biāo)指出有可能在ESS轉(zhuǎn)移時服務(wù)中斷,而BSS轉(zhuǎn)移時有可能不中斷服務(wù)。然而資料中并沒有提供實現(xiàn)無線終端重新連接或AP 斷開功能的任何具體步驟。既然沒有實現(xiàn)這些功能的標(biāo)準方法,每個銷售商可能提供其獨特的測試方法。 衡量各種安全方案WEP、802.1x、IPSec、SSL、防火墻
每個標(biāo)準都有其不足之處,X.25速度太慢,IP沒有足夠的地址;802.11存在安全問題;有線等效協(xié)議(WEP)不能明確RC4流密碼的初始化向量(IV)是如何實現(xiàn)的。WEP適用于簡單的對密碼分析和信息流解密的攻擊。
IEEE標(biāo)準組織正在同802.11i工作組一起致力于糾正WEP的這些不足。然而,設(shè)備供應(yīng)商和服務(wù)提供商已經(jīng)轉(zhuǎn)向其它安全解決方案,如：802.1x、IPSec、SSL、集成防火墻和其它專有的解決方案。這就使得不同方案的WLAN的性能根據(jù)其所選用的安全機制和實現(xiàn)效率而有很大差別。為了理解與WLAN安全解決方案相關(guān)的性能問題,關(guān)鍵是要對IP虛擬專有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP-VPN)的控制程度以及HTTP和UDP通信的數(shù)據(jù)水平進行仿真測試。 測試使用IPSec協(xié)議的IP-VPN通道生成容量,以及每個通道生成UDP或HTTP信息,測量像丟包、延遲和反應(yīng)時間等數(shù)據(jù)性能非常重要。結(jié)果應(yīng)該以有效的布局顯示以便快速地進行性能比較。應(yīng)該起到解決彼此協(xié)作的作用。 防火墻測試應(yīng)該測試最大應(yīng)用處理容量和測量TCP作為傳輸協(xié)議的應(yīng)用信息流量。它應(yīng)該測量執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(NAT: Network Address Translation)的防火墻的性能和建立多包過濾機制的影響。防火墻測試設(shè)備還應(yīng)該評估防火墻處理拒絕服務(wù)(DoS: Denial of Service)攻擊的能力,即允許產(chǎn)生不同比率的與其他應(yīng)用信息并行的攻擊信息。這樣可以標(biāo)識在攻擊信息耗費測試設(shè)備資源的情況下合法信息的性能。 結(jié)語
WLAN技術(shù)發(fā)展迅速。預(yù)計到2005年,802.11a、802.11a/b雙模式和 802.11g設(shè)備有三位數(shù)的增長。隨著迅速被接受和推廣,以前沒有意識到的性能問題和服務(wù)質(zhì)量問題也會隨之而來。認識到這點,芯片和設(shè)備制造商以及服務(wù)提供商充實實驗室中的測試設(shè)備,來模擬真正的RF網(wǎng)絡(luò),情況以便測試產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)方案的健康性和可度量性。WLAN技術(shù)對于有能力為主流客戶提供滿足服務(wù)的提供商有巨大的市場潛力。
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