WiFi（Wireless Fidelity）基础（十一）

目录
一、基本介绍（Introduction）
二、进化发展（Evolution）
三、PHY帧（（PHY Frame ）
四、MAC帧（MAC Frame ）
五、协议（Protocol）
六、安全（Security）
七、802.11ac标准
八、802.11ad标准
九、802.11ax ( WiFi 6 )标准
十、WiFi直接连接（WiFi Direct）
十一、测试（Testing）
十二、WiFi射频测量（WiFi RF Meas.）
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十一、测试（Testing）

即使在几年前，大多数WLAN应用都与PC和笔记本电脑（laptop）捆绑在一起（be tied up with），其吞吐量和预期也没有那么高。测试的范围也没有那么广。现在，在智能手机（Smart phone）和许多其他支持无线局域网功能（functionality）的电子产品的时代，无线局域网的测试范围已经大大扩大（drastically widen）。以下是目前（as of now）我脑海中浮现（pop up）的一些测试项目，随着我们向5G的发展，列表将越来越长，WLAN将在整个通信系统中发挥更大的作用。
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1、物理/射频（PHY/RF）

PHY/RF测试主要用于测试射频传输信号的质量（transimission signal quality）、接收灵敏度（reciever sensitity）。这些通常由WLAN芯片组供应商（Chipset vendor）或WLAN模块制造商（Module maker）进行测试。它有自己的测试项目列表，主要在IEEE规范中定义。

以下是来自安立（Anritsu）的PHY/RF测试系统的示例，名为MT8862A。.
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项目（Item）2~6通常由提供WLAN作为完整服务（complete service）的公司进行测试，如PC制造商、手机制造商或网络运营商（Network Operator）。通常，所有这些项目都合并（consolidate）到一个单独的测试包（test package）中。

2、用户界面（User Interface）

在普通笔记本电脑/PC没有任何蜂窝通信能力的情况下，WLAN的用户界面（interface）不会那么复杂（complicated）。可能（Probably）只有身份验证设置GUI就足够了。但在移动电话（SmartPhone）的情况下，除了WLAN之外（in addition to WLAN），还有许多不同的无线通信方式。因此，与PC/笔记本电脑相比（comparing to PC/laptops），通信有很多选择，WLAN也有更多选择。此外（ In addition），WLAN相关用户接口的行为（behvaior）可能会根据其他通信技术的用户接口的设置而有所不同。因此，WLAN用户界面设置和行为验证（verification）的所有可能组合（combination）成为重要的测试项目。您会看到很多与这种用户界面相关的测试用例（test case）。以下是与移动电话上的WLAN直接或间接相关的用户界面的一个示例。你可能会在不同的手机上看到不同的界面。这只是一个例子。
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尽管这只是用户界面测试（User Interface testing），但您可能需要一个既支持蜂窝技术又支持WLAN技术的测试系统，因为某些用户界面操作需要完成某些无线电协议（radio protocol）。

3、身份验证/安全机制（Authentication/Security Mechanism）

随着WiFi技术的发展（evolve），试图突破（break into）安全保护机制（security protection mechanism）的技术（technique）也在发展。因此（As a result），您将看到越来越多不同类型的安全机制被使用。由于移动电话（或笔记本电脑laptop）预计（be expected to）可以在任何地方使用WiFi网络，因此您应该验证（verify）您的设备是否可以使用所有不同类型的安全系统。以下只是我的手机可以在我的办公室检测（detect）到的WiFi接入点的一个例子（出于信息保护的目的，我故意（intentionally）更改了SSID名称：），你会看到使用了各种不同类型的安全算法Security algorithm（安全方法显示（indicate）在黄线上。黄线上的“空”表示（indicate）“打开”连接（基本上至少在接入点上没有安全性）。当然，这只是一个例子，你可能会看到更多不同的方法。
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要测试这些方法，您需要一个支持所有这些安全方法和用户数据连接（data connectivity）的测试设备，或者您可以使用实时（live）接入点。

4、ePDG/IKE

ePDG是一种在IP数据层将WiFi网络（不受信任的Untrusted网络组件）连接到蜂窝网络的特殊机制。要将这种不受信任的组件连接到蜂窝网络，需要一种特殊类型的身份验证（authentication）和安全算法（security algorithm），并且在大多数情况下（in most case）使用IKEv2。我不会详细介绍ePDG是如何工作的。如果您想了解更多详细信息，请参阅WiFi Offload页面和IKE页面。

据我所知（As far as I experienced），这项技术在移动电话行业已经开发了近两年（截至（as of ）2015年6月），但直到最近，一些网络运营商（network operator）才开始在他们的实验室进行认真的（seriously）测试。要测试这项功能（functionality），你需要一台设备，它至少有以下组件，可以模拟（simulate）蜂窝网络和ePDG/AAA服务（IKE），如下所示（as illustrated below）。如果您是参与（be involved in）此类测试的人员，请首先参阅WiFi Offload Check List页面。
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5、WLAN和蜂窝网络之间的接入选择

在所有支持WiFi和蜂窝技术的手机和一些PC的情况下，设备必须做出复杂的（complicated）决定，是应该连接到蜂窝网络还是WiFi网络。如果设备同时（simultaneously）连接到两个网络，则当用户试图进行语音呼叫（voice call）时，它必须做出另一个决定。它必须确定它是使用蜂窝网络还是WiFi网络发起（initiate）呼叫。

某一级别的决策（decision）是由用户配置（configure）的特殊设置做出的，而另一级别的决定是由蜂窝网络和WiFi网络之间的信号强度（signal strength）做出的。但详细的选择标准（criteria）是由每个服务提供商service provider（Network Operator网络运营商）指定的，这些选择算法（algorithm）是大多数网络运营商测试的一个非常重要的部分。

以下是指导（direct）UE如何在蜂窝和WiFi之间选择网络的UE设置的一个示例。这是最简单的配置（configuration）之一，如果您的设备不仅支持WiFi上的数据呼叫（data call），而且还支持WiFi下的语音呼叫（voice call），您会看到非常复杂的（complicated）设置。
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6、吞吐量（Throughput）

概念上的（Conceptually）吞吐量测试很容易理解，但根据我的经验（as far as I experienced），在WiFi中执行吞吐量测试比蜂窝技术更困难，因为WiFi PHY/MAC调度（scheduling）不如蜂窝技术可重用（reilable）。由于WiFi基于CSMA/CA和随机退避（random backoff）来调度数据传输，因此如果信道（channel）中存在任何干扰（interference），吞吐量测试结果将大幅（drastically）波动（fluctuating ）。

在吞吐量测试的初始阶段（initial phase），我们通常测试理想（ideal）信道条件下的最大吞吐量，但最近我看到许多公司在吞吐量测试条件方面提出了更严格的标准（tougher criteria）。到目前为止（as of now），您可能会看到关于吞吐量测试的最常见标准如下：

● 理想信道条件下的最大吞吐量（Max throughput under ideal channel condition）
● 吞吐量与范围（设备与AP之间的距离）（Throughput vs Range (distance between the device and AP)
● 吞吐量与信噪比（Throughput vs SNR）
● 吞吐量与帧分段（Throughput vs Frame Fragmentation）

7、WiFi热点（WiFi HotSpot）

WiFi热点是一种可以将WiFi协议转换（translate）为另一种类型的无线技术（例如WCDMA/HSPA或LTE）的技术。在某些情况下（In some case），我们使用实时网络（live network）或实验室网络，但在大多数情况下（in most case），使用如下所示（as shown below）的网络模拟器（network simulator）。在这种情况下（In this case），我们假设（assume）蜂窝部分网络模拟器正在执行（perform）理想的最大吞吐量，但正如您可能经历过的那样，没有“理想（ideal）”这样的事情。在测试系统设置的早期阶段（the early stage），您需要花费大量时间和精力（effort）来确保蜂窝网络模拟器按预期工作。一旦验证了这一部分，WiFi部分的其余测试方法和标准（criteria）与上一节中描述的“吞吐量”测试类似。
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8、WiFi直连（WiFi Direct）