标签: 路由

从年初以一篇撕逼 WiFi路由器无线性能为主题的新浪长微博开始，我向公众push了很多无线性能测试方面的科普文章，占去了我不少私人时间，这件事情有我做公益科普的初 衷，也有自己一定的目的性，作为一个直率的人，我想我会找个时间专门写篇长微博进行表白——请放心，我所谓的目的性，实则为一个光明正大的诉求。   但在今天，我想回到最初的起点，把欠大家的WiFi路由器的事情，再捡起来说说——主要是将我们制定的WiFi路 由器的测试方法公布给所有关心无线性能的朋友进行反馈。我知道在关注我的朋友中有很多专业技术人员，甚至各个厂家负责产品的同事，请你们针对我制定的测试 方法，提出你们的意见——公示完毕，后续测试过程中将按此测试方法执行，届时如果有厂商研发人员希望参与，我们可以协商。预计测试时间为五一前后。 最后，包含MIMO OTA测试手机在内，WiFi路由器我们也将与合作方一起，首选市售的量产机作为样品，以便尽量贴近消费者所能购买产品的特性。 WiFi 协议的实质是基于竞争的（从物理层到协议层），通俗的说，就是当你家里用的手机或笔记本越多，他们之间互相干扰的影响会大大降低WiFi路由器的速率；更 糟糕的是，就算你在家里只用一个WiFi终端，但是这也并不能够100%地保证你自己上网的网速是完美的——因为干扰同样可能来自你家楼上楼下旁边邻居家 的WiFi路由器或手机。 了解了WiFi以上这个特点，会便于您理解我们制定下述的测试方法的出发点。 征求意见时间：2015年4月26日起，意见请回复新浪微博评论或私信 实测时间：五一前后 实测地点：特定地点某办公区，面积约200平米，如下图：   鸣谢： 1. 感谢中科国技公司提供办公场所充当模拟测试场地及人力协助（www.hwa-tech.com） 2. 感谢德国Fluke公司提供“AirMagnet Survey Pro”试用版，用于信号覆盖测试； 3. 吞吐量测试软件Jperf来源于开源软件，不涉及版权； 【一】第一部分：无线覆盖情况 首 先，我们觉得有必要考察路由器的无线覆盖情况，即考察在场地中不同位置能接收到的路由器无线信号强度,我们称之为WiFi信号的热度图（WiFi Heatmap）——这就是各个厂家宣传的超强信号覆盖能力，但是对于专业人员来说，很清楚，信号覆盖强并不能代表一个WiFi路由器的最终性能！ 1. 勘察软件：AirMagnet Survey Pro——AirMagnet Survey是一款功能强大、简单易用的勘察工具，是德国Fluke公司的一款商用WiFi无线网络规划的专业工具。使用“主动勘察功 能”：AirMagnetSurvey可以关联到某个指定的AP或SSID上，支持收集全面的站点RF数据, 包括信号强度、信道分配、噪声电平、信噪比、覆盖情况、无线信号类型、传输速率、丢包率/重传率等。 2.配套网卡：NETGEAR AC1200 WiFi USB 3.0 Model: A6210—— 借 助这款AC1200 USB 3.0的802.11ac网卡，即便是使用旧的Windows笔记本电脑和台式机，也能获得 802.11ac的支持。 该网卡兼容USB 2.0 和最新的11acWiFi设备，向后兼容802.11a/b/g/n设备——也即我们可以扫描得出被测WiFi路由器的802.11n（2.4G及5G） 和802.11ac（5G）的信号覆盖情况。 3.测试电脑：Lenovo ThinkPad E430c——使用三个USB 3.0端口中的一个接上述测试WiFi网卡。 4.测试方法： （1）将路由器放在办公室中的会议室桌子上。路由器设定两个信道，一个在2.4GHz频段11信道，一个在5GHz频段149信道。 （2）将USB适配器插到电脑上，连接到路由器（2.4G或5G）。 （3）在Survey中创建新的项目文件，设定信号传播距离估计值（Signal PropagationAssessment）为2米，选择主动勘察模式，选择待测路由器，开始勘察。 （4）走遍场地，采集勘察点数据，形成信号热图，类似如下图所示。   【二】第二部分数据传输性能测试 接下来我们要测试不同路由器的无线传输性能，主要是最大TCP和UDP传输速率：TCP通常可以用来代表当你下载文件时的速率，UDP通常可以代表你看在线视频是否卡顿，不同的UDP速率代表你是否可以看标清节目还是高清节目！ 1.测试软件：Jperf 2.0 Iperf是一个网络性能测试工具。Iperf可以测试最大TCP和UDP带宽性能。Iperf具有多种参数和UDP特性，可以根据需要调整。Iperf可以报告带宽，延迟抖动和数据包丢失。 Jperf是Iperf的图形化前端，是一个基于Java的程序。 每次测试时长30s，报告间隔1s。TCP窗长等均使用默认设置。   2.测试内容 (1)场景一:单客户端无干扰 除了服务器和客户端电脑外没有其他设备连接到路由器。环境中没有其他工作的路由器和连接到WiFi的设备——此时该客户端测得的最大下载速率，是被测WiFi路由器的一个最理想情况，作为参考。 A. 设备   a.待测路由器（设置两个SSID，分别工作在2.4G信道11和5G信道149）   b.服务器电脑一台   c.客户端电脑一台 B. 拓扑图   C.测试步骤: 1  在某个测试位置，连接至2.4GHz的SSID 2  执行TCP测试 3  将电脑水平旋转90度，重复2 4  重复3共四次 5  执行UDP测试，重复3-4 6  连接至5GHz的SSID，重复2-5 7  更换测试位置，重复1-6 (2)场景二:单客户端有干扰 在办公桌上放置若干其他设备，连接到另一个连接到互联网并工作在相同信道的路由器。让这些设备进行持续数据传输的网络活动如看视频、下载、玩游戏等。 A.设备   a.待测路由器（设置两个SSID，分别工作在2.4G信道11和5G信道149）   b.服务器电脑一台   c.客户端电脑一台   d.干扰设备若干（笔记本电脑、手机、平板） B.拓扑图   C. 测试步骤 1  在某个测试位置，连接至2.4GHz的SSID 2  执行TCP测试 3  将电脑水平旋转90度，重复2 4  重复3共四次 5  执行UDP测试，重复3-4 6  连接至5GHz的SSID，重复2-5 7  更换测试位置，重复1-6 (3)场景三: 多客户端 让额外设备连接到待测路由器进行持续数据传输的网络活动，以便观察一款WiFi路由器最大可以支持多少手机或笔记本同时工作——这是实际生活中最重要的！ A.设备   a.待测路由器（设置两个SSID，分别工作在2.4G信道11和5G信道149）   b.服务器电脑一台   c.客户端电脑一台   d.额外设备若干（笔记本电脑、手机、平板） B.拓扑图   C. 测试步骤 1  在某个测试位置，连接至2.4GHz的SSID 2  执行TCP测试 3  将电脑水平旋转90度，重复2 4  重复3共四次 5  加入5台额外设备连接该SSID 6  重复2、3、4、5，直到观察到的TCP已低于某个阈值； 7  执行UDP测试，重复3-6 8  连接至5GHz的SSID，重复2-7 9  更换测试位置，重复1-8     【彩蛋】 这次的彩蛋是一个预告： 这 周（2015年4月20日~26日）我们利用实验室空闲的时间，占用了周六、日两天休息时间，与我们的合作方一起，对几款典型的全金属机身 iphone6、HTC One M9/M9+、华为P8（测试时间距离发布才3天！）的4G下载速率进行了MIMO OTA测试，另一款近期三星热点旗舰机S edge，以及包括联想及红米note、魅蓝note在内的千元4G手机也进行了比对测试，由于测试方法的复杂性和先进性，我们的工作量奇大，统计工作和 结论也需要时间处理。 ——而最终的结论，将可能以另一个形式进行呈现，敬请期待。 这些性能比对的结论将是首次曝露在公众面前，我相信这些测试数据，将与MIMO OTA这个革命性的测试方法一起，将给科技迷和技术流，包括手机行业的专业技术工程人员一个崭新的观点。 ——对于测试方法和测试数据的准确性，我们已做足了功课，但对于技术上的讨论和争执，永远会存在，也永远会有价值！ 我珍惜这个向大家切磋的机会，届时请各路好手随时提出尖锐的问题！

4.1路由概述 A mesh network is described as a network in which the routing of messages is performed as a decentralized，cooperative process involving many peer devices routing on each others’ behalf. 路由对与应用层来说是完全透明的。应用程序只需简单的向下发送去往任何设备的数据到栈中，栈会负责寻找路径。这种方法，应用程序不知道操作是在一个多跳的网络当中的。 路由还能够自愈 ZigBee网络 ，如果某个无线连接断开了，路由功能又能自动寻找一条新的路径避开那个断开的网络连接。这就极大的提高了网络的可靠性，同时也是ZigBee网络的一个关键特性。 4.2路由协议(Routing Protocol) ZigBee执行基于用于AODV专用网络的路由协议。简化后用于传感器网络。ZigBee路由协议有助于网络环境有能力支持移动节点，连接失败和数据包丢失。 当路由器从他自身的应用程序或者别的设备那里收到一个单点发送的数据包，则网络层(NWK Layer)根据一下程序将它继续传递下去。如果目标节点是它相邻路由器中的一个，则数据包直接被传送给目标设备。否则，路由器将要检索它的路由表中与所要传送的数据包的目标地址相符合的记录。如果存在与目标地址相符合的活动路由记录，则数据包将被发送到存储在记录中的下一级地址中去。如果没有发现任何相关的路由记录，则路由器发起路径寻找，数据包存储在缓冲区中知道路径寻找结束。 ZigBee终端节点不执行任何路由功能。终端节点要向任何一个设备传送数据包，它只需简单的将数据向上发送给它的父亲设备，由它的父亲设备以它自己的名义执行路由。同样的，任何一个设备要给终端节点发送数据，发起路由寻找，终端节的的父亲节点都已它的名义来回应。 注意ZigBee地址分配方案使得对于任何一个目标设备，根据它的地址都可以得到一条路径。在Z-Stack中，如果万一正常的路径寻找过程不能启动的话(通常由于缺少路由表空间)，那么Z-Stack拥有自动回退机制。 此外，在Z-Stack中，执行的路由已经优化了路由表记录。通常，每一个目标设备都需要一条路由表记录。但是，通过把一定父亲节点记录与其子所有子结点的记录合并，这样既可以优化路径也可以不丧失任何功能。 ZigBee路由器，包括协调器执行下面的路由函数：(i)路径发现和选择；(ii)路径保持维护；(iii)路径期满。 4.2.1路径的发现和选择(Route Discovery and Selection) 路径发现是网络设备凭借网络相互协作发现和建立路径的一个过程。路由发现可以由任意一个路由设备发起，并且对于某个特定的目标设备一直执行。路径发现机制寻找源地址和目标地址之间的所有路径，并且试图选择可能的最好的路径。 路径选择就是选择出可能的最小成本的路径。每一个结点通常持有跟它所有邻接点的“连接成本(link costs)”。通常，连接成本的典型函数是接收到的信号的强度。沿着路径，求出所有连接的连接成本总和，便可以得到整个路径的“路径成本”。路由算法试图寻找到拥有最小路径成本的路径。 路径通过一系列的请求和回复数据包被发现。源设备通过向它的所有邻接节点广播一个路由请求数据包，来请求一个目标地址的路径。当一个节点接收到RREQ数据包，它依次转发RREQ数据包。但是在转发之前，它要加上最新的连接成本，然后更新RREQ数据包中的成本值。这样，沿着所有它通过的连接，RREQ数据包携带着连接成本的总和。这个过程一直持续到RREQ数据包到达目标设备。通过不同的路由器，许多RREQ副本都将到达目标设备。目标设备选择最好的RREQ数据包，然后发回一个路径答复数据包(a Route Reply)RREP给源设备。 RREP数据包是一个单点发送数据包，它沿着中间节点的相反路径传送直到它到达原来发送请求的节点为止。 一旦一条路径被创建，数据包就可以发送了。当一个结点与它的下一级相邻节点失去了连接(当它发送数据时，没有收到MAC ACK)，该节点向所有等待接收它的RREQ数据包的节点发送一个RERR数据包，将它的路径设为无效。各个结点根据收到的数据包RREQ、RREP或者RERR来更新它的路由表。 4.2.2路径保持维护(Route maintenance) 网状网提供路径维护和网络自愈功能。中间节点沿着连接跟踪传送失败，如果一个连接被认定是坏链，那么上游节点将针对所有使用这条连接的路径启动路径修复。节点发起重新发现直到下一次数据包到达该节点，标志路径修复完成。如果不能够启动路径发现或者由于某种原因失败了，节点则向数据包的源节点发送一个路径错误包(RERR)，它将负责启动新路径的发现。这两种方法，路径都自动重建。 4.2.3路径期满(Route expiry) 路由表为已经建立连接路径的节点维护路径记录。如果在一定的时间周期内，没有数据通过沿着这条路径发送，这条路径将被表示为期满。期满的路径一直保留到它所占用的空间要被使用为止。这样，路径在绝对不使用之前不会被删除掉的。在配置文件f8wConfig.cfg文件中配置自动路径期满时间。设置ROUTE_EXPIRY_TIME为期满时间，单位为秒。如果设置为0，则表示关闭自动期满功能。 4.3表存储(Table storage) 路由功能需要路由器保持维护一些表格。       4.3.1路由表(Routing table) 每一个路由器包括协调器都包含一个路由表。设备在路由表中保存数据包参与路由所需的信息。每一条路由表记录都包含有目的地址，下一级节点和连接状态。所有的数据包都通过相邻的一级节点发送到目的地址。同样，为了回收路由表空间，可以终止路由表中的那些已经无用的路径记录。 路由表的容量表明一个设备路由表拥有一个自由路由表记录或者说它已经有一个与目标地址相关的路由表记录。在文件“f8wConfig.cfg”文件中配置路由表的大小。将MAX_RTG_ENTRIES设置为表的大小(不能小于4)。 4.3.2路径发现表(Route discovery table) 路由器设备致力于路径发现，保持维护路径发现表。这个表用来保存路径发现过程中的临时信息。这些记录只在路径发现操作期间存在。一旦某个记录到期，则它可以被另一个路径发现使用。这个值决定了在一个网络中，可以同时并发执行的路径发现的最大个数。这个可以在f8wConfig.cfg文件中配置MAX_ RREQ_ENTRIES。 4.4路径设置快速参考(Routing Settings Quick reference) 设置路由表大小 MAX_RTG_ENTRIES，这个值不能小于4 (f8wConfig.cfg文件) 设置路径期满时间 ROUTE_EXPIRY_TIME，单位秒。设置为零则关闭路径期满(f8wConfig.cfg文件) 设置路径发现表大小 MAX_RREQ_ENTRIES，网络中可以同时执行的路径发现操作的个数   ZigBee协议栈Z-Stack开发技术官网咨询： http://www.slanrf.com 联系人：涵惜 移动电话：155 2844 6424 QQ：1993970881   Email：hanxi219@sina.com 网址：http://www.slanrf.com