影響Wi-Fi吞吐量的幾個壞蛋，你知道幾個？

世上沒有永恒的快樂，如果有的話，那必須是學(xué)習(xí)。跟著班妹一起來漲知識吧，今天班妹將從5個方面來跟大家分享吞吐量與各種變量的關(guān)系。

還等什么，快準(zhǔn)備好小板凳啦。學(xué)習(xí)時間到了。

敲黑板：本文重點：

1、何為吞吐量

2、硬件影響要素

3、軟件影響要素

4、天線的影響要素

5、測試相關(guān)影響要素

何為WiFi吞吐量

a)通俗的講，Wi-Fi吞吐量即Wi-Fi設(shè)備（AP/STA）在上行和下行鏈路上所支持的實際最大速率，屬于一種極限測試，也較貼近用戶實際使用場景，尤其在產(chǎn)品日趨無線化，有線網(wǎng)口設(shè)計逐漸淡出的今天，顯得尤為重要。本文提及的Wi-Fi吞吐量均為應(yīng)用層的Wi-Fi吞吐量測試，適用于高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場景。

b)Wi-Fi吞吐量是一個較籠統(tǒng)的概念，在實際的測試中需要分模式，信道進(jìn)行

如IEEE 802.11n HT40 mcs7 ch1, IEEE 802.11ac HT80 mcs9 ch36等。

注：MCS是Modulation and coding scheme，不同的數(shù)字代表不同的調(diào)制編碼方式，不同的調(diào)制方式又對應(yīng)不同的速率，具體可以查看802.11n/ac的協(xié)議。

c)根據(jù)Wi-Fi吞吐量的驗證目的（應(yīng)用場景）不同，其方式也分為多種

1、比如驗證Wi-Fi吞吐拐點時，需通過衰減器設(shè)置不同衰減值；

2、比如驗證無線系統(tǒng)共存性能幾種典型場景：

1）驗證應(yīng)用Wi-Fi+藍(lán)牙combo芯片的產(chǎn)品共存性能（驗證產(chǎn)品Wi-Fi與藍(lán)牙時隙分配及信道避讓機制，原理同4G與Wi-Fi共存），需開關(guān)該產(chǎn)品藍(lán)牙功能進(jìn)行試驗；

2）單Wi-Fi設(shè)備測試吞吐時，外加藍(lán)牙設(shè)備，還可細(xì)分至藍(lán)牙只連接和數(shù)據(jù)傳輸兩種狀態(tài)；

3）Wi-Fi設(shè)備與Wi-Fi設(shè)備共存場景則是測試時外加其他Wi-Fi設(shè)備，該設(shè)備可工作在當(dāng)前測試的同信道/相鄰信道，同樣可細(xì)分至只連接和數(shù)據(jù)傳輸兩種狀態(tài)；

3、比如驗證Wi-Fi驅(qū)動影響，在近距離時較明顯；

4、比如驗證天線性能，就需要區(qū)分不同的方向角度、距離。

5、比如驗證溫度對吞吐量影響。也可根據(jù)需要對上述類型進(jìn)行各種排列組合。

d)如何判斷Wi-Fi吞吐量好不好

如果要精益求精，以在干凈穩(wěn)定的環(huán)境下對比同種規(guī)格及模式的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)。

一般說來，近距離零衰減下實測值需達(dá)到RF芯片理論值的一半以上，如理論速率150Mbps，最大測試值需在75Mbps以上；近距離加衰減下實測值跟Wi-Fi OTA的功率、靈敏度及天線性能相關(guān)，其性能好壞需以同等測試狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比來判定。

此外，設(shè)計選型時需考慮產(chǎn)品自身數(shù)據(jù)傳輸要求的應(yīng)用場景，以及產(chǎn)品設(shè)計時使用通信接口的最大理論速率，不可盲目追求使用高規(guī)格速率的Wi-Fi方案，造成設(shè)計成本浪費，如802.11ac HT80 1T/R最高理論速率能達(dá)到433.3Mbps，但產(chǎn)品使用的是SDIO V2.0通信接口，其實是無法達(dá)到理論值的一半的。

硬件影響要素

硬件上對吞吐量的影響可從芯片選型，layout設(shè)計，RF指標(biāo)調(diào)試以及模具結(jié)構(gòu)上來區(qū)分開來，這里只能簡單概述。

a)芯片選型---選擇適合產(chǎn)品應(yīng)用的芯片

跟吞吐量相關(guān)的參數(shù)有PHY layer data rate，support interface，typical conducted Tx power，typical EVM等等，此外，還需衡量芯片抗丟包的能力。物理層理論速率及所支持通信接口類型會直接決定以此芯片設(shè)計出來產(chǎn)品的吞吐量，功率決定傳輸距離，EVM決定信號調(diào)制質(zhì)量。

b)Layout設(shè)計（此處不做詳細(xì)介紹）

這里主要集中在利用SI9000（或其他工具）選參考層，微帶線50ohm的長短，走線的彎拐及阻抗控制，多路Wi-Fi信號的隔離，Wi-Fi部分電源的處理，以及干擾器件的布局，熱設(shè)計，屏蔽設(shè)計等這些會影響到Wi-Fi射頻指標(biāo)。

c)傳導(dǎo)RF指標(biāo)調(diào)試

1.發(fā)射功率，功率可以根據(jù)產(chǎn)品實際應(yīng)用在設(shè)計上進(jìn)行調(diào)整，功率大小跟傳輸距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系。

2.這里還需要重點關(guān)注EVM

它衡量的是解調(diào)出來的信號對應(yīng)的調(diào)制方式理想星座圖位置的偏移程度，EVM過差會導(dǎo)致符號錯誤，數(shù)據(jù)無法被確認(rèn)接收，惡化為出錯率，造成丟包。

3.靈敏度

衡量設(shè)備的抗丟包能力，主要跟芯片能力以及l(fā)ayout布局相關(guān)，也可以通過屏蔽措施處理優(yōu)化性能，需注意傳導(dǎo)的驗證方式只能部分反映產(chǎn)品抗干擾能力，Wi-Fi OTA的靈敏度測試才是較全面的驗證。

d)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計

主要關(guān)注點在預(yù)留給天線設(shè)計的空間、天線的裝配，以及整機結(jié)構(gòu)的外觀材質(zhì)是否會影響無線信號傳輸。

e)手工焊接的測試板卡

測試板卡如果芯片或者模組，以及Ipex端子是手工焊接的，也會影響到吞吐量性能。

f）天線的焊接

如果采用焊接式天線，其焊接至PCBA天線饋點處的同軸線芯線裸露在外也會影響到吞吐量；如果是金屬貼片或者插件式天線，其上錫多少以及天線貼裝的平整度同樣會對吞吐量有影響。

軟件影響要素

硬件工程師通常更多是關(guān)注EMC中的Wi-Fi雜散測試以及Wi-Fi傳導(dǎo)指標(biāo)，不太清楚軟件工程師到底做了哪些修改，有時候如果軟件工程師若沒仔細(xì)核對代碼，也會不清楚不同軟件版本差異，因為中間還會涉及到芯片原廠是否有在底層做優(yōu)化，結(jié)合實際經(jīng)驗，班妹建議應(yīng)從如下方面注意：

a) 測試時設(shè)備是否被正確升級

有時如果軟件包殘缺或者損壞，升級后只能支持到部分模式和速率

b)驅(qū)動版本是否正確

建議每一次驅(qū)動更新都需驗證吞吐量。

c)在驅(qū)動正確情況下， OS升級，是否有將優(yōu)化性能的補丁打入

天線的影響要素

這里主要針對PCBA板卡 RF性能達(dá)標(biāo)，模具確定后，整機的吞吐量驗證。

天線是無源器件，主要影響OTA功率以及靈敏度，覆蓋范圍以及距離，而OTA則是分析解決吞吐量問題的重要手段，通常我們主要是針對如下參數(shù)衡量天線（以下參數(shù)不考慮實驗室誤差，實際天線設(shè)計性能好壞也會影響吞吐量性能）：

a)VSWR

衡量在天線饋點處輸入信號的反射程度。這個值好不代表天線性能好，但是值不好，代表PCBA端輸入到天線饋點處的能量被反射較多，相對駐波好的天線，能被用來輻射的功率已經(jīng)減少較多。

b)效率

天線輻射出去的功率與輸入到天線饋點處的功率之比，該指標(biāo)好壞會直接影響Wi-Fi OTA功率（TRP）以及靈敏度（TIS）性能。

c)增益

表示輸入同等功率時，在空間方向上的某個位置與理想點源天線在此處的功率比值，而OTA的無源數(shù)據(jù)通常為單個頻率（信道）在球面的最大增益值，主要跟傳輸距離有關(guān)。

d) TRP/TIS

這兩個綜合性指標(biāo)是通過對自由空間（可理解為OTA實驗室環(huán)境）整個輻射球面求積分再取平均值所得，能直觀（PCBA硬件+模具+天線的OTA性能）反映產(chǎn)品的Wi-Fi性能。

TRP/TIS測試與預(yù)期相差較多時，需要注意Wi-Fi是否進(jìn)入低功耗模式，對使用電池供電的產(chǎn)品，測試時也需要檢查其電量是否充足；此外TRP需關(guān)注ACK與non-ACK模式，而TIS一直都是OTA中的重點與難點，畢竟傳導(dǎo)只能反映部分干擾情況，另外，軟件因素也會對TIS有影響。

TRP/TIS可以作為Wi-Fi吞吐分析的重要手段。

e)方向圖

用來定性評估產(chǎn)品在空間的輻射覆蓋范圍，其測試數(shù)據(jù)通常也是按照頻率（信道）來區(qū)分，每個頻率都有H, E1，E2三個面，從而表征天線整個球面的信號覆蓋情況。Wi-Fi產(chǎn)品在較遠(yuǎn)距離（距離較近時方向圖無法表征）實際使用時，通過在多角度測試吞吐量來實際驗證產(chǎn)品的無線信號覆蓋范圍。

f)隔離度

隔離度衡量的是Wi-Fi多路天線的隔離程度，及天線間互耦情況，好的隔離度能減少天線間互耦，具備較好的方向圖，從而整機具備較好的無線信號覆蓋。

測試相關(guān)影響要素

測試時需注意以下細(xì)節(jié)

a) 測試環(huán)境的選擇（這是吞吐量測試的痛點）

1、屏蔽暗室

研發(fā)階段的分析驗證建議在屏蔽暗室進(jìn)行，以屏蔽多種無線信號的影響，尤其是Wi-Fi同頻及鄰頻信號影響引起的信道擁塞及當(dāng)前環(huán)境下理論速率的降低；可加衰減器模擬實際距離（不考慮多徑、信號衰落影響），但此“距離的模擬”是建立在輔助測試Wi-Fi設(shè)備（AP/STA）的天線增益為“XXdBi”的前提下的，其實際意義多大，需實驗者自己考慮，在同一場地的測試數(shù)據(jù)作為產(chǎn)品性能分析的數(shù)據(jù)庫是沒有問題的。

2、實際環(huán)境

在實際網(wǎng)絡(luò)或者地下停車場的Wi-Fi吞吐量驗證個人認(rèn)為只能作為實驗室驗證完成后的實地輔助驗證，已知的4G，藍(lán)牙、Wi-Fi信號甚至某些無線信號倍頻的干擾，以及建筑物、人員走動、車輛移動等都有較大影響。

b)路由器選擇

測試路由器所支持的模式及速率要高于受試設(shè)備，如設(shè)備為802.11n-HT40 2T/R，最高理論速率300Mbps，最好不要選用最大只能支持到300Mbps的路由器。至少要選802.11n-HT40 3T/R 450Mbps的路由器。

c) 測試APK的選擇

常見的有Ix chariot以及Iperf。用Ixchariot時腳本建議選擇high performance throughput script，在使用Iperf建議時間設(shè)置在60s，盡量減少測試偶然性。

d)輔助測試電腦OS的影響

Windows 7和Windows 10會對結(jié)果有較大影響。

e)路由器設(shè)置

測試時需設(shè)置切換路由器的模式，帶寬，信道，所以要事先了解受試設(shè)備的規(guī)格

f)受試設(shè)備與路由器相對位置及距離

每隔15°或者30°測試一次，測試距離根據(jù)自己產(chǎn)品的應(yīng)用特性選擇。

g)受試設(shè)備的擺放位置

模擬用戶正常使用，盡可能高些，與路由器處于同一水平面；也可自行設(shè)置極限位置測試。

吞吐量測試過于費時費力，且環(huán)境影響較大，班妹建議還是在屏蔽環(huán)境中使用自動化測試較為節(jié)省時間，同時數(shù)據(jù)的一致性也好。

今天的知識你get到了嘛？歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)分享，關(guān)于WiFi吞吐量有任何想要分享的，可隨時和班妹交流喲~~