前面兩篇文章分別介紹了WIFI的TX，RX指標，今天我們就來看看WIFI設備的性能測試（也就是我們常說的吞吐量），在2019年以前關于性能部分的測試是沒有相關的標準的，直到2019年國際寬頻論壇協同廠家，實驗室推出了首個家庭WIFI性能測試標準-TR-398標準，該標準對于各設備廠家，無論路由器，室內面板，吸頂AP的設計開發都具有一定的指導意義，同時也被世界各國運營商引用。接下里我們就看看性能測試的具體內容。首先看看WIFI吞吐量測試常用的工具：IXChariot和Iperf3 。

IXChariot是一款應用層性能測試軟件，一般用于模擬真實應用中的吞吐量、時延、丟包率、抖動測試等。Chariot控制臺可以運行于windows平臺,圖形化界面，操作方便直觀。下圖為該軟件的測試界面。

Iperf3 是一個 TCP、UDP 和 SCTP 網絡帶寬測量工具。是用于主動測量 IP 網絡上可達到的最大帶寬的工具。它支持調整與時序，協議和緩沖區有關的各種參數。對于每個測試，它都會報告測得的吞吐量 / 比特率，損耗和其他參數。可用于linux,windows等多種操作系統。如下為在windows運行的流量測試圖。

常用的測試案例：

一、Maximum Throughput Test（最大吞吐量測試）

通常我們在屏蔽環境下驗證WIFI設備吞吐量的最大值，看是否滿足理論標準，該測試結果是作為產品基本性能是否正常的一個依據。是作為后期復雜環境下分析問題的一個基準。

測試組網圖如下（測試最大值，衰減器的值配置為固定值，經驗值一般傳導方式（30db）,空口方式（10db））：

TR-398中關于WIFI設備在對應協議下最大吞吐量標準的定義：

小結：實際產品開發中，我們可以按照理論速率的75%-80%，來評估產品的實際理論吞吐量值，舉例：11AX 80M帶寬理論速率為1200M。那么實際產品測試值可以達到900M-960M這個范圍。其中這個范圍就與產品本身設計，芯片平臺等等各種因素相關了。

二、Range Versus Rate Test(RVR)（范圍與速率測試）

范圍與速率測試即RVR測試，該測試通過在接入點(AP)和站點(STA)之間的射頻路徑中使用衰減器，從而實現因增加距離而對信號的衰減的場景。測試組網同最大吞吐量測試組網，只是將衰減設置為可變，遞增模式。

TR-398標準要求如下：

如下圖我11AX 2.4G 20M 帶寬的實測數據：

小結：該測試主要是使用衰減器來模擬距離產生的衰減，觀察在不同衰減情況下，產品吞吐量是否符合預期，測試方式也分為傳導和空口，空口主要是觀察整機，在搭配天線的情況下的性能情況。我們需要重點觀察上圖曲線拐點位置的的性能。這也是大部分運營商重點觀察的點。

三、Spatial Consistency Test（空間一致性測試）

Spatial Consistency Test主要是將訊號分成強、中、弱三種狀況，檢視WIFI設備在不同角度都能有平均且良好的效能表現。測試時通過衰減器進行低、中、高衰減，并將WIFI設備以每30度一轉的方式，量測不同角度下傳輸吞吐量的變化。主要的測試目的是要確認WIFI設備在特定角度時是否有訊號死角，造成傳輸量低下甚至斷線的狀況。該測試會在每一個衰減值旋轉WIFI設備360°，來觀察不同角度的傳輸吞吐量性能。測試組網如下：

TR-398標準中給出了兩種判斷標準如下：

判定標準a：針對不同無線模式及傳輸方向的測試條件下，允許同一無線模式、同一訊號強度，且同一傳輸方向內最多存在2個測試點（對應到不同角度或是衰減度）低于傳輸吞吐量的標準（table32）

判定標準b：如果同一無線模式、同一訊號強度且同一傳輸方向內，有任一個測試點位不符合測試標準a的情況下，便需要符合下表傳輸吞吐量差異百分比的標準。計算方式為同一無線模式、同一訊號強度且同一傳輸方向下的最低傳輸吞吐量[X值]，與該部分平均傳輸吞吐量[Y值]相減后除以該部分平均傳輸吞吐量值[Y值]，即可得到差異百分比，差異百分比標準如下表所示:

如下為2.4G 11be 40M實際的測試結果：

小結：大部分的WIFI設備在低衰減時，都能輕松通過標準。但隨著衰減增加、訊號轉弱（模擬距離拉遠），AP會因為不同角度下的天線場型，表現出訊號強度不足，無法保持好的SNR來支撐高的MCS rate，造成傳輸吞吐效能變差、低于標準，該測試對設備所用天線也有一定的要求。

四、Dual-band Throughput Test（雙頻吞吐量測試）

雙頻吞吐量測試也可以稱為雙頻互擾測試，旨在測量當設備同時連接到2.4 GHz和5 GHz頻段（或5 GHz和6 GHz頻段）上的多個站點時，設備能夠支持的吞吐量。每個頻段均使用兩個空間流進行操作。目的是檢測設備發射器在接收器上的跨頻段干擾。需要一個弱鏈路以確保設備和站點在接收器對噪聲更敏感（低信噪比）時以最高功率傳輸并造成最大的潛在干擾。注意，每個站點使用2.4 GHz或5 GHz頻段或5 GHz或6 GHz頻段連接，但不會同時使用兩個頻段。此測試至少需要2個站點，根據待測頻段在5.2.5節中校準的AAV位置。此測試案例需要設備至少支持4個獨立的無線鏈路，兩個在2.4 GHz頻段操作，兩個在5 GHz頻段操作，或者兩個在5 GHz頻段操作，兩個在6 GHz頻段操作。

測試組網如下：

實際測試數據：

小結：該測試項主要是檢測設備各WIFI 頻段間是否存在相互干擾的問題，這個要求前期設計要做好各頻段間的隔離和抗干擾設計。五、Airtime Fairness Test（時間公平性測試）

空中時間公平性測試旨在驗證Wi-Fi設備保證空中時間使用公平性的能力。Wi-Fi信號傳輸可以被視為一個多播過程，因為涉及的STA共享傳輸介質。當存在密集連接或高吞吐量請求時，空中接口成為稀缺資源。信道條件決定了MCS（調制和編碼方案）的選擇，因此影響數據吞吐量。通常，長距離傳輸或穿透障礙會導致更大的衰減，這使得數據速率處于較低水平。如果STA使用較小的MCS占用過多的空中時間，，對于使用較大MCS的STA來說是不公平的（這里假設QoS要求相似）。

TR-398中關于該測試的描述：

該測試一次使用兩個站點，其中一個站點運行在最佳配置下。第二個站點在最佳配置、較弱信號和遺留模式配置之間變化。在每種設置中，使用TCP流量來確定每個站點單獨運行時的最大容量。然后，在STA1上創建UDP流量，使其運行在TCP吞吐量的75%，并在第二個站點上創建UDP流量，使其運行在該站點TCP吞吐量的50%。這會超載接入點并導致其丟棄幀。通過/失敗的標準是，當兩個站點都在運行規定的UDP流量時，每個站點至少獲得45%的TCP吞吐量。測試組網如下：

小結：該測試主要驗證當一AP中同時存在較高速率和較低速率的終端，兩終端是否可以擁有公平的通訊時間，這部分主要是需要通過軟件算法來做優化解決。六、Multiple STAs Performance Test（多終端性能測試）多個 STA 性能測試旨在測量AP與多個STA 同時進行。為了模擬真實環境的情況，不同級別的信號反射。測試中考慮了 Wi-Fi 設備和 STA 之間的各種距離多終端性能測試主要是將9臺設備平均分成短距離（強訊號）、中距離(中訊號)、遠距離(弱訊號)三個組別，并且讓這9臺連線設備同時進行傳輸，并且檢查整體的總傳輸能力不會受到太大的影響。測試方式會將AP與所有連線設備端模擬距離2公尺的狀況下再透過衰減器進行低、中、高衰減以模擬三種不同距離，分別測量各自情況下其上下行的總傳輸吞吐量。

小結：這個測試是為了檢測AP在同時與不同訊號強度連線設備進行傳輸時，整體的總傳輸吞吐量不會因為被距離較遠的連線設備拖垮。其實這個測試與時間公平性測試有一些相似之處。關于WIFI性能測試就分享到此，其實還有很多關于WIFI性能測試的用例，比如AP共存測試（同設備干擾問題），MIMO性能的測試，終端接入數的測試等等，大家想要了解更全面可以。

參考文獻：TR-398 Wi-Fi Residential & SOHO Performance Testing