【導(dǎo)讀】由于在WiFi手機(jī)普及之前，已經(jīng)有大量建設(shè)好的WLAN網(wǎng)絡(luò)，大部分都是基于PC、筆記本的特點(diǎn)搭建的，所以不可能專門為WiFi手機(jī)搭建一套WLAN網(wǎng)絡(luò)。因此，如何與品牌眾多、系統(tǒng)各異的手機(jī)保持良好的兼容性，對WLAN廠商而言是很大的挑戰(zhàn)。本文主要探討WLAN AC/AP設(shè)備如何基于手機(jī)類終端的特點(diǎn)，與其進(jìn)行兼容性測試，保證WLAN網(wǎng)絡(luò)對手機(jī)有良好的支持。
測試中應(yīng)涵蓋主流手機(jī)廠商及其操作系統(tǒng)。
涵蓋的常用手機(jī)操作系統(tǒng)包括：Android（安卓），Apple OS（蘋果），Symbian（塞班），Windows Mobile，Palm系統(tǒng)，Blackberry系統(tǒng)（黑莓）等。
涵蓋的手機(jī)廠商包括：Nokia，Apple，Motorola，HTC，Samsung，Palm，Blackberry，Lenovo，SonyEricsson等等。
另外實(shí)際測試顯示，Apple iPad和iPhone4的WLAN功能基本一致，可將iPad納入測試范圍。
一.基本接入測試
測試目的：明晰每款手機(jī)對WLAN基本功能的支持情況；測試與H3C AC/AP的配合情況。
依據(jù)IEEE 802.11-2007、IEEE 802.11n-2009協(xié)議，對WiFi手機(jī)接入AC/AP的基本過程進(jìn)行測試。本次測試以iPhone 4/iPad（Apple OS系統(tǒng)）和HTC A8180（Andriod v2.2系統(tǒng)）為例。
1.支持的射頻模式（802.11a/b/g/n）
IEEE 802.11工作組先后定義了802.11a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，所以需要對手機(jī)支持的WLAN射頻模式、以及與AC/AP的適配情況進(jìn)行測試。如果同時支持多模式，則還需測試在不同模式間的切換（如11g切換到11n）。這是最基本的測試，也是后續(xù)測試的基礎(chǔ)。測試結(jié)果如下：
2.多速率支持
802.11-2007定義了不同射頻模式下允許的速率集，規(guī)定了各類無線幀的傳輸速率。如所有控制幀和廣播幀都使用基本速率集來發(fā)送，單播的數(shù)據(jù)幀、管理幀使用雙方都支持的任何一個速率來發(fā)送等。
多速率支持需要測試手機(jī)和AC/AP配合時的速率協(xié)商過程，和進(jìn)行通信時不同無線幀的速率選擇。測試結(jié)果如下：
3.WMM能力
WMM是802.11e標(biāo)準(zhǔn)的子集，也是業(yè)界通用的WiFi標(biāo)準(zhǔn)，提供了基本的無線QoS解決方案，支持語音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)高速突發(fā)數(shù)據(jù)和流量分級。WMM能力測試可以確定手機(jī)是否支持WMM能力，并且與AC/AP的配合情況。
測試結(jié)果如下：
4.省電功能（power-save）
省電（power-save）是WLAN一個特色功能，無線終端可以選擇在沒有報文傳輸時關(guān)閉無線射頻來節(jié)省電池電力（sleep狀態(tài)），并在有報文時醒來接收或發(fā)送（active狀態(tài)）。
在AC/AP與手機(jī)的配合測試中，這是一個重要測試項。因?yàn)槭‰姽δ苡蠰egacy/U-APSD等多種實(shí)現(xiàn)方式，如果配合不夠默契，會導(dǎo)致持續(xù)丟包，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。
測試結(jié)果如下：
從測試結(jié)果可以看出：不同手機(jī)的休眠行為存在很大差異，AC/AP需要很好的與之兼容。
5.11g保護(hù)測試
由于802.11g和11b使用的調(diào)制方式不同（OFDM和CCK），802.11g可以兼容802.11b，但是802.11b不能識別 802.11g的幀，這樣會造成沖突。802.11協(xié)議中規(guī)定了對于11b設(shè)備的保護(hù)機(jī)制，包括CTS-Self和RTS/CTS兩種。本測試在于確定手 機(jī)是否支持11g保護(hù)功能和采用的保護(hù)機(jī)制，并和AC/AP的適配性。
測試結(jié)果如下：
6.802.11n能力測試
此測試項針對支持802.11n的手機(jī)，測試其11n基本功能。802.11n包含的測試項眾多，這里需要主要關(guān)注以下幾點(diǎn)：
11n模式：確定手機(jī)支持SISO（Single In-Single Out，單入單出）還是MIMO（Multiple Input-Multiple Output，多入多出），即采用的是單天線還是多天線，以及支持的空間流數(shù)目。
20MHz/40MHz信道及切換：11a/b/g使用20MHz的頻帶寬度進(jìn)行通訊。11n支持將兩個20MHz的頻帶捆綁為一個通訊頻帶（稱為Channel bonding），可以實(shí)現(xiàn)將吞吐提高一倍（實(shí)際高于2倍）。這兩個頻帶將一個為主，一個為輔。
Short Guard Interval（Short GI）：由于信號沿多條路徑傳播，導(dǎo)致在接收側(cè)最新接收的信息符號可能會和上一個接收過程尚未結(jié)束的信息符號進(jìn)行碰撞，從而導(dǎo)致ISI干擾。為此，802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)要求在發(fā)送信息符號時，必須要保證 在信息符號之間存在800 ns的時間間隔，這個間隔被稱為Guard Interval（GI）。11n仍然使用缺省使用800 ns GI，但當(dāng)多徑效應(yīng)不是嚴(yán)重時，可以將該間隔配置為400 ns，可以將吞吐提高近10％。
Frame Aggregation（幀聚合，分為A-MSDU和A-MPDU）：以前802.11a/b/g的幀處理存在比較大的開銷，比如 Preamble，F(xiàn)CS，等待ACK的時間等，影響了MAC層的操作效率。幀聚合技術(shù)通過將多個幀放在一起一次發(fā)送，從而減少了開銷，減少了幀碰撞機(jī) 會，提高了MAC效率，根據(jù)支持的聚合幀數(shù)量和長度，可極大提升吞吐量。
Block Ack：按照11n協(xié)議，對于MSDU聚合幀，可以作為一個幀來確認(rèn)，但對于MPDU聚合幀，需要對構(gòu)成該聚合幀的每個幀分別進(jìn)行確認(rèn)。為了提高M(jìn)AC層效率，協(xié)議定義了Block acknowledgement機(jī)制，可以通過一個BlockAck幀來實(shí)現(xiàn)對整個MPDU聚合幀的確認(rèn)。Frame Aggregation + Block Ack可以將文件傳輸?shù)攘髁康耐掏绿岣?00％。
11n Protection：11n協(xié)議定義了4種運(yùn)行模式：no protection，non-member protection，20MHz protection，non-HT mixed。定義4種模式是為了11n的AP和終端能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況合理選擇速率，提供向下兼容并減少幀沖突。
測試結(jié)果如下（由于HTC A8180不支持11n，只以iPhone 4為例）：
從測試結(jié)果可以看出：盡管iPhone 4和iPad支持802.11n，但由于是單天線只支持SISO（即空間單流），所以最高協(xié)商速率只有65Mbps，與PC類無線網(wǎng)卡普遍采用的2x2 MIMO所能達(dá)到的300Mbps相差很大。
二.認(rèn)證和加密測試
在WLAN網(wǎng)絡(luò)中采用認(rèn)證和加密機(jī)制，有利于提高網(wǎng)絡(luò)安全性，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)免遭竊取。H3C AC/AP全面支持各類無線認(rèn)證和加密技術(shù)。本項測試目的：1、明晰每款手機(jī)對認(rèn)證和加密的支持情況；2、測試與H3C AC/AP的配合情況。
由于目前已建設(shè)完的一些WLAN網(wǎng)絡(luò)部署了Portal這類原本設(shè)計用于PC終端的認(rèn)證方式，其原理是通過對PC用IE/Firefox等瀏覽器打開 的網(wǎng)頁進(jìn)行HTTP重定向，轉(zhuǎn)到Portal服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證。所以手機(jī)類終端連上WLAN網(wǎng)絡(luò)后是否能完成Portal認(rèn)證，是與此類網(wǎng)絡(luò)兼容性測試的重 要項目。
此外還有一些WLAN網(wǎng)絡(luò)采用了混合加密等高靈活性的設(shè)置，是否能與手機(jī)類終端適配，也需要關(guān)注。
本測試以iPhone 4/iPad為例。
1.認(rèn)證測試
根據(jù)認(rèn)證服務(wù)器所在位置的不同，認(rèn)證方式可以分為以下兩種：
遠(yuǎn)程認(rèn)證：AC作為NAS設(shè)備，將終端的認(rèn)證報文轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)程的服務(wù)器進(jìn)行集中認(rèn)證。
本地認(rèn)證：H3C AC支持作本地EAP Server、本地Portal Server。可以直接在AC上完成dot1x-EAP和Portal的認(rèn)證，無需安裝其他服務(wù)器。
常用的認(rèn)證的類型包括Preshared key，Dot1x-PEAP，Dot1x-TLS，WAPI，Portal等。
測試結(jié)果如下：
從測試結(jié)果可以看出：對于原有使用Portal認(rèn)證的WLAN網(wǎng)絡(luò)，iPhone 4/iPad使用其自帶的Safari瀏覽器可以很好的支持，與H3C AC/AP適配性良好。
2.加密測試
隨著WLAN的發(fā)展，支持的加密方式也從最初802.11定義的WEP，發(fā)展到WiFi聯(lián)盟的TKIP，到目前802.11i定義的CCMP和中國自有知識產(chǎn)權(quán)的WAPI多種方式并存的局面。
AC/AP與手機(jī)對加密的配合，關(guān)系到密鑰的分發(fā)和管理，以及數(shù)據(jù)能否正確加解密。
測試結(jié)果如下：
從測試結(jié)果可以看出：除了WEP128，iPhone 4對各種加密方式均能很好的支持，在采用混合加密的H3C WLAN網(wǎng)絡(luò)中也能很好的相互適配。
3.密鑰更新
在高安全性要求的WLAN網(wǎng)絡(luò)中，常常配置密鑰更新功能來定期更新用戶密鑰，減少密鑰被破解的風(fēng)險。802.11i中定義了兩種密鑰更新：單播密鑰更新（Pairwise Transient Key，PTK）和組播密鑰更新（Group Temporal Key，GTK）。WAPI協(xié)議中定義了三種密鑰更新：基密鑰更新（Base Key，BK），單播會話密鑰更新（Unicast Session Key，USK）和組播會話密鑰更新（Multicast Session Key，MSK）。
在密鑰更新過程中，手機(jī)終端應(yīng)與AC/AP保持連接，不應(yīng)發(fā)生掉線的現(xiàn)象。
測試結(jié)果如下：
從測試結(jié)果可以看出，iPhone 4的GTK更新報文并不符合802.11i協(xié)議的規(guī)定，對group message2的key length域錯誤的進(jìn)行了賦值。H3C設(shè)備由于對此采用了寬進(jìn)嚴(yán)出的原則，可以很好的進(jìn)行兼容。這一點(diǎn)也體現(xiàn)出手機(jī)終端兼容性測試的重要性。
三.實(shí)際傳輸速率測試
限于WLAN協(xié)議自身的開銷和WLAN共享帶寬的特點(diǎn)，WLAN終端和AC/AP間實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)的速率和協(xié)商的速率會相差很大。以802.11g協(xié)商的最高速率54Mbps為例，實(shí)際PC下載速率往往難以超過30Mbps甚至更低。
由于手機(jī)無法像PC一樣安裝類似IxChariot的精確性能測試工具，大多數(shù)時候只能采用手機(jī)和PC間通過WLAN進(jìn)行文件共享傳輸?shù)姆绞?，近似評估實(shí)際傳輸速率。
以iPad下載文件為例，測試結(jié)果如下（注：考慮實(shí)際環(huán)境，此項測試數(shù)據(jù)僅作參考）：
從測試結(jié)果可以看出，手機(jī)類終端從相同WLAN網(wǎng)絡(luò)下載的速率遠(yuǎn)低于PC類終端，表明性能的瓶頸主要在手機(jī)自身的處理能力上。但考慮使用場景，這個速率已經(jīng)能滿足其使用要求。手機(jī)類終端的往往是通過WLAN上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁，使用即時通信工具（如QQ），或者是觀看視頻等，這類應(yīng)用的流量很難超過 1Mbps。
四.漫游測試
在WLAN網(wǎng)絡(luò)中，每個AP的覆蓋范圍是有限的，當(dāng)手機(jī)移動時，很可能會從一個AP的覆蓋范圍進(jìn)入到另一個AP的覆蓋范圍，這個過程中就會需要到漫游技術(shù)來保障無線連接的連續(xù)性。相對于PC類終端，手機(jī)具有更強(qiáng)的移動性，對WLAN網(wǎng)絡(luò)漫游的要求也更高。
漫游有多種形式，根據(jù)漫游速度的不同，可分為以下兩種：
非快速漫游：即終端從一個AP下線之后在另一個AP重新上線。如果有認(rèn)證，例如Dot1x（WPA）認(rèn)證，必須在漫游后重新認(rèn)證。非快速漫游時終端會出現(xiàn)的短暫掉線。
快速漫游：WLAN網(wǎng)絡(luò)和終端都支持Dot1x（RSN）的方式，并且終端在漫游時發(fā)往新AP的重關(guān)聯(lián)幀中攜帶PMKID信息，就會進(jìn)入快速漫游流程，此 時不需要重新認(rèn)證，直接進(jìn)行密鑰的協(xié)商，快速漫游過程不會出現(xiàn)終端的掉線情況。H3C AC/AP實(shí)現(xiàn)快速漫游切換的時間小于50ms，用戶不會感知。
根據(jù)漫游的目的地的不同，可分為以下兩種：
AC內(nèi)漫游（Intra-AC roaming）：一個無線終端從AC的一個AP漫游到同一個AC內(nèi)的另一個AP中，即稱為AC內(nèi)漫游。如圖1所示。
圖1 AC內(nèi)漫游
AC間漫游（Inter-AC roaming）：一個無線終端從AC的AP漫游到另一個AC內(nèi)的AP中，即稱為AC間漫游。如圖2所示。
圖2 AC間漫游
需要注意的是，漫游的主動發(fā)起方是終端，它是漫游的主導(dǎo)因素。終端按照自身的設(shè)定判斷什么條件下漫游，AP對此無法干預(yù)。如果有的終端對漫游發(fā)起條件判斷不準(zhǔn)確，在原AP信號已經(jīng)很差的情況下還不發(fā)起漫游接入信號更好的新AP，那么就會導(dǎo)致報文傳輸速率不斷下降，用戶體驗(yàn)變差。同樣，如果終端發(fā)起漫游時AC/AP設(shè)備與之配合不夠默契，也會影響到用戶體驗(yàn)。
以iPhone 4為例，測試結(jié)果如下：
五.實(shí)際業(yè)務(wù)體驗(yàn)測試
任何底層測試的目的都是為了獲得更好的實(shí)際業(yè)務(wù)體驗(yàn)。手機(jī)類終端有豐富的應(yīng)用業(yè)務(wù)，連接上WLAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)體驗(yàn)測試必不可少，通過本項測試可了解手機(jī)的典型應(yīng)用。
以iPhone 4為例，測試結(jié)果如下：
從測試結(jié)果可以看出，H3C AC/AP與iPhone 4配合默契，各種應(yīng)用體驗(yàn)良好。美中不足是iPhone 4 Apple OS系統(tǒng)由于自身限制，不支持格式的視頻播放。
六.結(jié)束語
本文介紹了WLAN接入設(shè)備（AC/AP）與手機(jī)終端進(jìn)行兼容性測試的基本思路和測試方法。實(shí)際上，還有很多可以測試的其他項目，比如手機(jī)顯示的 WiFi信號強(qiáng)度與協(xié)商速率的關(guān)系，手機(jī)藍(lán)牙功能開啟時對WiFi連接的影響等等。在此類兼容性測試中，一是要保證手機(jī)終端類型的多樣性，二是要結(jié)合手機(jī) 終端自身特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行測試，來保障為用戶提供良好的體驗(yàn)。
