在WiFi手機普及前，已經有大量建設好的WLAN網絡，且基本都是基于PC、筆記本 的特點搭建的，現實原因也不可能專為WiFi手機搭建一套WLAN網絡，因此，如何與品牌眾多、系統(tǒng)各異的手機保持良好的兼容性，對WLAN廠商而言是很 大的挑戰(zhàn)。本文主要探討WLAN AC/AP設備如何基于手機類終端的特點，與其進行兼容性測試，保證WLAN網絡對手機有良好的支持。

測試中應涵蓋主流手機廠商及其操作系統(tǒng)。

涵蓋的常用手機操作系統(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。

涵蓋的手機廠商包括：Nokia，Apple，Motorola，HTC，Samsung，Palm，Blackberry，Lenovo，SonyEricsson等等。

另外實際測試顯示，Apple iPad和iPhone4的WLAN功能基本一致，可將iPad納入測試范圍。

1 基本接入測試

測試目的：

1、明晰每款手機對WLAN基本功能的支持情況;

2、測試與H3C AC/AP的配合情況。

依據IEEE 802.11-2007、IEEE 802.11n-2009協(xié)議，對WiFi手機接入AC/AP的基本過程進行測試。本次測試以iPhone 4/iPad(Apple OS系統(tǒng))和HTC A8180(Andriod v2.2系統(tǒng))為例。

1.1 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標準，所以需要對手機支持的WLAN射頻模式、以及與AC/AP的適配情況進行測試。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。測試結果如下

1.2 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，單播的數據幀、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和AC/AP配合時的速率協(xié)商過程，和進行通信時不同無線幀的速率選擇。測試結果如下。

1.3 WMM能力

WMM是802.11e標準的子集，也是業(yè)界通用的WiFi標準，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)務在無線局域網中的應用，可以實現高速突發(fā)數據和流量分級。WMM能力測試可以確定手機是否支持WMM能力，并且與AC/AP的配合情況。

測試結果如下：

1.4 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與手機的配合測試中，這是一個重要測試項。因為省電功能有Legacy/U-APSD等多種實現方式，如果配合不夠默契，會導致持續(xù)丟包，嚴重影響用戶體驗。

測試結果如下：

從測試結果可以看出：不同手機的休眠行為存在很大差異，AC/AP需要很好的與之兼容。

1.5 11g保護測試

由于802.11g和11b使用的調制方式不同(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設備的保護機制，包括CTS-Self和RTS/CTS兩種。本測試在于確定手 機是否支持11g保護功能和采用的保護機制，并和AC/AP的適配性。

測試結果如下：

1.6 802.11n能力測試

此測試項針對支持802.11n的手機，測試其11n基本功能。802.11n包含的測試項眾多，這里需要主要關注以下幾點：

Ø 11n模式：確定手機支持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目。

Ø 20MHz/40MHz信道及切換：11a/b/g使用20MHz的頻帶寬度進行通訊。11n支持將兩個20MHz的頻帶捆綁為一個通訊頻帶(稱為Channel bonding)，可以實現將吞吐提高一倍(實際高于2倍)。這兩個頻帶將一個為主，一個為輔。

Ø Short Guard Interval (Short GI)：由于信號沿多條路徑傳播，導致在接收側最新接收的信息符號(information symbol)可能會和上一個接收過程尚未結束的信息符號進行碰撞，從而導致ISI干擾。為此，802.11a/g標準要求在發(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，但當多徑效應不是嚴重時，可以將該間隔配置為400 ns，可以將吞吐提高近10%。

Ø 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，FCS，等待ACK的時間等，影響了MAC層的操作效率。幀聚合技術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 會，提高了MAC效率，根據支持的聚合幀數量和長度，可極大提升吞吐量。

Ø Block Ack：按照11n協(xié)議，對于MSDU聚合幀，可以作為一個幀來確認，但對于MPDU聚合幀，需要對構成該聚合幀的每個幀分別進行確認。為了提高MAC層效率，協(xié)議定義了Block acknowledgement機制，可以通過一個BlockAck幀來實現對整個MPDU聚合幀的確認。Frame Aggregation + Block Ack可以將文件傳輸等流量的吞吐提高100%。

Ø 11n Protection：11n協(xié)議定義了4種運行模式：no protection，non-member protection，20MHz protection，non-HT mixed。定義4種模式是為了11n的AP和終端能根據網絡狀況合理選擇速率，提供向下兼容并減少幀沖突。

測試結果如下(由于HTC A8180不支持11n，只以iPhone 4為例)：

從測試結果可以看出：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類無線網卡普遍采用的2x2 MIMO所能達到的300Mbps相差很大。

2 認證和加密測試

在WLAN網絡中采用認證和加密機制，有利于提高網絡安全性，保護用戶數據免遭竊取。H3C AC/AP全面支持各類無線認證和加密技術。本項測試目的：1、明晰每款手機對認證和加密的支持情況;2、測試與H3C AC/AP的配合情況。

由于目前已建設完的一些WLAN網絡部署了Portal這類原本設計用于PC終端的認證方式，其原理是通過對PC用IE/Firefox等瀏覽器打開 的網頁進行HTTP重定向，轉到Portal服務器進行認證。所以手機類終端連上WLAN網絡后是否能完成Portal認證，是與此類網絡兼容性測試的重 要項目。

此外還有一些WLAN網絡采用了混合加密等高靈活性的設置，是否能與手機類終端適配，也需要關注。

本測試以iPhone 4/iPad為例。

2.1 認證測試

根據認證服務器所在位置的不同，認證方式可以分為以下兩種：

Ø 遠程認證：AC作為NAS設備，將終端的認證報文轉發(fā)給遠程的服務器進行集中認證。

Ø 本地認證：H3C AC支持作本地EAP Server、本地Portal Server?？梢灾苯釉贏C上完成dot1x-EAP和Portal的認證，無需安裝其他服務器。

常用的認證的類型包括Preshared key，Dot1x-PEAP，Dot1x-TLS，WAPI，Portal等。

測試結果如下：

從測試結果可以看出：對于原有使用Portal認證的WLAN網絡，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。

2.2 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聯盟的TKIP，到目前802.11i定義的CCMP和中國自有知識產權的WAPI多種方式并存的局面。

AC/AP與手機對加密的配合，關系到密鑰的分發(fā)和管理，以及數據能否正確加解密。

測試結果如下：

從測試結果可以看出：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網絡中也能很好的相互適配。[!--empirenews.page--]

2.3 密鑰更新

在高安全性要求的WLAN網絡中，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，手機終端應與AC/AP保持連接，不應發(fā)生掉線的現象。

測試結果如下：

從測試結果可以看出，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域錯誤的進行了賦值。H3C設備由于對此采用了寬進嚴出的原則，可以很好的進行兼容。這一點也體現出手機終端兼容性測試的重要性。

3 實際傳輸速率測試

限于WLAN協(xié)議自身的開銷和WLAN共享帶寬的特點，WLAN終端和AC/AP間實際傳輸數據的速率和協(xié)商的速率會相差很大。以802.11g協(xié)商的最高速率54Mbps為例，實際PC下載速率往往難以超過30Mbps甚至更低。

由于手機無法像PC一樣安裝類似IxChariot的精確性能測試工具，大多數時候只能采用手機和PC間通過WLAN進行文件共享傳輸的方式，近似評估實際傳輸速率。

以iPad下載文件為例，測試結果如下(注：考慮實際環(huán)境，此項測試數據僅作參考)：

從測試結果可以看出，手機類終端從相同WLAN網絡下載的速率遠低于PC類終端，表明性能的瓶頸主要在手機自身的處理能力上。但考慮使用場景，這個速 率已經能滿足其使用要求。手機類終端的往往是通過WLAN上網瀏覽網頁，使用即時通信工具(如QQ)，或者是觀看視頻等，這類應用的流量很難超過 1Mbps。

4 漫游測試

在WLAN網絡中，每個AP的覆蓋范圍是有限的，當手機移動時，很可能會從一個AP的覆蓋范圍進入到另一個AP的覆蓋范圍，這個過程中就會需要到漫游技術來保障無線連接的連續(xù)性。相對于PC類終端，手機具有更強的移動性，對WLAN網絡漫游的要求也更高。

漫游有多種形式，根據漫游速度的不同，可分為以下兩種：

Ø 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。如果有認證，例如Dot1x(WPA)認證，必須在漫游后重新認證。非快速漫游時終端會出現的短暫掉線。

Ø 快速漫游：WLAN網絡和終端都支持Dot1x(RSN)的方式，并且終端在漫游時發(fā)往新AP的重關聯幀中攜帶PMKID信息，就會進入快速漫游流程，此 時不需要重新認證，直接進行密鑰的協(xié)商，快速漫游過程不會出現終端的掉線情況。H3C AC/AP實現快速漫游切換的時間小于50ms，用戶不會感知。

根據漫游的目的地的不同，可分為以下兩種：

Ø AC內漫游(Intra-AC roaming)：一個無線終端從AC的一個AP漫游到同一個AC內的另一個AP中，即稱為AC內漫游。如圖1所示。

圖1 AC內漫游

Ø 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，它是漫游的主導因素。終端按照自身的設定判斷什么條件下漫游，AP對此無法干預。如果有的終端對漫游發(fā)起條件 判斷不準確，在原AP信號已經很差的情況下還不發(fā)起漫游接入信號更好的新AP，那么就會導致報文傳輸速率不斷下降，用戶體驗變差。同樣，如果終端發(fā)起漫游 時AC/AP設備與之配合不夠默契，也會影響到用戶體驗。

以iPhone 4為例，測試結果如下：

5 實際業(yè)務體驗測試

任何底層測試的目的都是為了獲得更好的實際業(yè)務體驗。手機類終端有豐富的應用業(yè)務，連接上WLAN網絡進行業(yè)務體驗測試必不可少，通過本項測試可了解手機的典型應用。

以iPhone 4為例，測試結果如下：

從測試結果可以看出，H3C AC/AP與iPhone 4配合默契，各種應用體驗良好。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。

6 結束語

本文介紹了WLAN接入設備(AC/AP)與手機終端進行兼容性測試的基本思路和測試方法。實際上，還有很多可以測試的其他項目，比如手機顯示的 WiFi信號強度與協(xié)商速率的關系，手機藍牙功能開啟時對WiFi連接的影響等等。在此類兼容性測試中，一是要保證手機終端類型的多樣性，二是要結合手機 終端自身特點和應用進行測試，來保障為用戶提供良好的體驗。