常说4G网速能达100MHz,WiFi吞吐量的测试工作一经没找对章程

 

原标题:你这样吞吞吐吐的,能测好WiFi吞吐量吗?

常说4G网速能达100MHz,实际感受远远没有这么快。前几天和豪门一起算算帐,算算4G LTE网速到底有多快。

WiFi吞吐量的测试工作一经没找对艺术,那一定是一件劳命伤财的苦差事。对于射频工程师的您来说,你确定你找对章程了?

 基本概念1:资源粒子

我们先来探视下边的几张WLAN状态图,我们能从中看出咋样?

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1个资源粒子就是用1个子载波传送1个OFDM符号。 

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1个子载波的带宽是15kHz。

瞩目啦,前方高能!!!

1个OFDM符号能够兼容2/4/6个数据位。

好呢,废话少说,前日重要

 结论1:1个资源粒子最多传送6个数据位。

一、 Wi-Fi的论战速率是个吗?

 

二、 这一个个理论速率有什么样按照?

基本概念2:资源块

三、 Wi-Fi的争鸣速率是怎么总计的?

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四、 为什么Wi-Fi的争论速率还是可以直接变?

1个资源块就是同时用12个子载波传送1个时隙(0.5ms)。

五、香侬定理与Wi-Fi理论速率

1组(12个)子载波共占用180kHz的带宽。

六、Wi-Fi射频应用之基本原理

1个时隙(0.5ms)内,1个子载波可以传递6或7个资源粒子,12个子载波可以传递72或84个资源粒子。

七、Wi-Fi射频苦恼

 结论2:1个资源块最多传送84个资源粒子,最多可传送504个数据位。

八、总结

!!! 资源块是4G LTE 数据传输的基本单位。

一、Wi-Fi的辩解速率是个吗?

骨子里下面的图片中那一个“速度”就是由此总计机网卡读出来的Wi-Fi的争论速率。是哪位Wi-Fi协议的申辩速率,大家应该都了然的

Wi-Fi的论争速率是基于不同的调制模式、码率、单个子载波承载编码字节位数、承载数据的子载波总数、空间流数、单次Wi-Fi数据传输耗费的岁月等音信统计出来的。

 

二、这些个理论速率有怎样按照?

理所当然有依据!

请看下图IEEE 802.11g(图1)以及IEEE
802.11n(图2、图3、图4)协议所列举出来的部分理论速率:

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(图1:IEEE 802.11g理论速率集)

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(图2:IEEE 802.11n-HT20 1T/R答辩速率集)

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(图3:IEEE 802.11n-HT20 2T/R辩护速率集)

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(图4:IEEE 802.11n-HT40 1T/R争辨速率集)

题目1:1组子载波1分钟可以传递多少多少位?

三、Wi-Fi的答辩速率是怎么总结的?

举个例证,802.11n-HT20-MCS7这个格局下的反驳速率是什么样总结的:(
插个话,802.11n协议是支撑2.4G和5.8G双频的哈)

1、每一次Wi-Fi数据传输的年华是4μs (这一点具备的Wi-Fi协议都一致);

2、MCS7采纳的是64-QAM的调制技术(可参看上图),意即每个子载波每一遍可传输6bit(2的6次方=64)数据,速率为MCS7时,其相应的码率(coding
rate)是5/6;

3、HT20时,OFDM将20M带宽分割成56个子载波,用于传输数据的子载波数目为52;(参考图2
MCS7时,Nsd=52,Nsd :Number of complex data numbers per spatial stream
per OFDM symbol)

4、所以在HT20的MCS7时,速率=(1/4us)*(52*6bit)*5/6 =
65Mbit/s,而当有多空间流时,乘以同时工作的空间流(天线根数)即可,安装的假天线不算。此外速率的猜度办法是同样的。

备考:Wi-Fi单次数据传输时间4μs对拥有模式都是同等的

参考如下总计:

4μs=Ndbps/DR;Ndbps= Number of data bits per OFDM
symbol即为每个OFDM符号传输的数码比特率(可参照图1、2、3、4),DR=Data
Rate;对802.11g-54Mbps时,传输时间=(Ndbps
=216)/54Mbps=4μs;对802.11n-HT40-MCS7
1T/R时,传输时间=(Ndbps=540)/135Mbps=4μs

解答:依照资源块的概念可知,传送1个资源块耗时0.5ms,1分钟可以传递2000个资源块,最多可传送1,008,000(504 *
2000)个数据位/秒。

四、 为何Wi-Fi的论争速率还足以一向变?

Wi-Fi的争鸣速率的大小其实反映的是眼前空口信道质地的变化。

在进展传输时,Wi-Fi的数码报文最着手平日会以设施支撑的编码效率最高的说道速率在半空信道发起传输(协商),但此刻当前信道因为信号强度、距离、苦恼等因素,可能会促成数据的传输中冒出较大的时延和误码时,为了能更实用的压制数据传输的时延和误码,802.11体系Wi-Fi协议确定此时的Wi-Fi设备需接纳对信道环境要求相对较低的调制编码形式来增强数据报文在空口中抗误码和时延的能力。

就像您发过来的图中速率短期内就从64-QAM (54Mbps)调整成CCK
(11Mbps),但升级抗误码能力的还要,却牺牲了数据的编码功用,这多少个时候呈现出来的就是空口协议速率的变小,也就是论战速率的变小,这也就是我们平日说的Wi-Fi降速率。

在办公环境中,由于Wi-Fi信道环境一向处在动态变化中,极端情形下,甚至会出现转手能连上,时而断线的情状,其辩护速率也直接在转变,吞吐量实测数据也会直接动态变化。

 

五、香侬定理与Wi-Fi理论速率

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图5:数字通信之父—香侬

那位德高望重的乡绅就是数字通信之父—香侬。

香侬老知识分子在上个世纪就指出了按照完美高斯白噪声搅扰信道容量、信噪比、容量的定律(如下公式),与奈奎斯特定理不同的是,它采用的信道模型是存在噪声困扰的,更接近实际通信数据交互。

C=B log2(1+S/N)

C为信道容量、B为带宽、S/N为信噪比。(名词公式虽枯燥,但理论之树常青)

个中,信道容量C能够知晓为不同的B、S/N状态下,所使用信道最大的辩护传输速率。结合Wi-Fi
802.11磋商,比如802.11b,其在20MHz带宽(实际是22MHz)在一定的S/N范围内(该值与芯片性能相关),其C值可以表征为11Mbps,而这时接纳的调制情势为CCK;同理,在802.11n-HT20
–MCS7 1T/R值时,其C值可以表征为65Mbps(如帮忙GI=400ns,为72.2Mbps)

而对Wi-Fi吞吐量测试而言,带宽B确定之后,其辩护速率与信噪比是成正相关的,信噪比越高,理论速率就越大;换言之,信噪比此时就变成当前Wi-Fi信道通信条件及通信质地的第一评估目标,是时下空口信道质地上下的反映,也是前文中涉及的码率、调制解调、编码模式等算法调整及切换的重要遵照,当前信道信噪比变化超越一定阈值时,Wi-Fi的论战速率、调制形式等会做自适应切换。

事实上,对有的相对规范的无线终端厂商,他们就是在正式测试吞吐量的实验室,都会从芯片端去读取当前测试环境中的S/N、以及Noise值作为测试的参阅依照。

问题2:4G
LTE 传输的矮小带宽和数据速率是稍微?

六、Wi-Fi射频应用之基本原理

在办公(家庭依然公共场面)使用Wi-Fi过程中,通常会油但是生网速慢、网络时延大和掉线等气象,造成这种景色的来头,除信号覆盖糟糕和Wi-Fi终端设备负载过重外(产品的数码处理能力不成导致),相比较宽泛的因素,就是射频搅扰。

但Wi-Fi的射频困扰除常见的任何无线系统对Wi-Fi的并存烦扰、Wi-Fi终端的附近信道苦恼,以及Wi-Fi射频物理层上境遇的打扰外(如产品本身的电源、DDR等对Wi-Fi的烦扰),还设有一种这样的图景:

当大气Wi-Fi终端共享一个一致的空口信道举行持续性较大流量数据传输时(如播放高清视频),会加大信道中数据帧争辨的概率,增多数据帧的重发频率,导致当前信道的信噪比变差,单数据帧的传导时间变长,最后只好通过降落空口信道的传输效率、速率(当然在正儿八经测试吞吐量的实验室不会油可是生此种情形)来维系基本的通信。而当空口负荷增大到早晚程度时,就会并发影响用户体验的网速慢、丢包,甚至掉线等场景。

这就是说是何许冒出这种情景的呢?前方高能!!!

1)时隙碰撞、网络延时与丢包的发生

如大家知晓,Wi-Fi的空口信道是一个
TDD(时分双工)时分系统,其一个主导数据帧操作是由七个帧结构构成,帧之间以“帧间间隔”加以区分。访问
802.11
媒介时,平时以分布式帧间间隔(DIFS)为起源,起初一切帧沟通系列,之后的帧则以短帧间间隔(SIFS)加以区分。一个主干的数据帧传送流程见图6。

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图6

如上图,当 station 1 在某一个时隙中传输数据时,station 2
发起监听信道的伏乞。这时,由于信道已被挤占, station2
只能等待避让一个即兴的时隙后,再一次监听该信道,直到信道空闲还要不断了一个
DIFS 的时刻后,才方可传递相关数据帧,之后等候 ACK,ACK 经过一个 SIFS
的光阴后反馈。

而在信道被采用频繁的时候,三个station监听到信道空闲后,同时发送数据,继而在该时隙上出现碰撞,导致数据传递不成功,无
ACK(确认帧)重回,于是再度重传,网络时延因为重传变大。

一般对于长帧的重传设置规定为 7 次,即此数量帧当退避重传 7 次仍无 ACK
响应后,则摒弃此数据帧,这时,对于网络使用而言,出现误码丢包现象。

这就是Wi-Fi的载波监听与顶牛避让体制。

2)延时与误码导致拔取更低阶调制情势

当由于信号强度、距离、搅扰等因素,造成在数额的传输中冒出较大的时延和误码时甚至丢包时,为了能更管用解决时延和误码,保证数据传递的准确性,802.11磋商确定Wi-Fi终端设备需采纳更低阶编码模式(如小A的例子,从64QAM
54Mbps 调整到CCK 11Mbps
),来加强数据报文在空口中抗误码和时延的能力。此机制的好处是足以提高抗误码能力,坏处是,降低了编码的功用。

实际到AP/STA设备而言,当现身较多时延、误码、丢包等气象时,它们会觉得空口信道质量出现恶化,于是依照信道环境逐级采取有较强抗苦恼能力的编码形式来拓展多少传输,而越低阶的编码情势,其编码效用越低、数据帧的占有时隙越大,最后这种办法导致每数据帧的时隙渐渐增大。

空口信道理论速率的回落,导致每个数据帧的尺寸增添(单次Wi-Fi数据传输时间都是4μs),又进而加重空口信道上的争论竞争;当竞争加剧到一定水准,又逼迫所有终端应用抗误码能力更强的编码情势即更低阶的调制模式来保证数据传输的身分,从而就像多米诺骨牌一样,进入恶性循环。

3)低阶调制情势表示较低的每符号比特数

在 802.11
协议中,高速率的无线数码联网能力根本源于其所采用的多载波调制技术
OFDM(正交频分复用调制)。OFDM采取n-QAM ,n
代表各样调制映射到星座图上的模数。由于星座图上的点位需精确定位以落实能被科学解调,所以,模数越低也就是越低阶的调制情势,其对信号传输条件的渴求越低,也就更能适应恶劣的空口传输环境。

但经过调整编码形式,提升抗烦扰能力的同时,却下滑了每符号
bit数,继而理论传输速率也对应下降。(如图7:
64-QAM及256QAM星座图所示;图8: 256QAM星座图第一象限)。

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图7

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图8

解答:4G LTE要求至少6组子载波同时传输,占用带宽为1080kHz,但正式上称为占用1.4MHz带宽,最多可传送6,048,000(1,008,000 * 6)个数据位/秒。

七、Wi-Fi射频烦扰

如第六片段所述,Wi-Fi的射频搅扰有:其他无线系统对Wi-Fi的现有烦扰、Wi-Fi终端的附近信道烦扰、Wi-Fi射频物理层上饱受的苦恼、以及Wi-Fi
载波监听与争辨避让体制导致的同信道困扰。

一般来说数据为三种典型的Wi-Fi射频受到烦扰的多少,供参考:

1)Wi-Fi蓝牙古已有之搅扰吞吐量相比较数据

图9为在吞吐量实验室只举行Wi-Fi连接的数码,图10为测试Wi-Fi吞吐量时,打开蓝牙连接蓝牙音箱的数额,测试格局均为802.11n-HT20

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图9

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图10

2)微波炉对Wi-Fi的困扰

图11为在家用环境中测试台式机Wi-Fi吞吐量时,打开与关闭微波炉时的Wi-Fi吞吐量数据变动。

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图11

3)4G信号对Wi-Fi的干扰

图12为不同手持设备测试Wi-Fi OTA TIS时,连接与关闭LTE Band 7 (UL = 2 505
MHz)对2.4G例外 Wi-Fi信道 TIS数据的震慑。图13为装备打开LTE Band 7 (UL = 2
505 MHz)与工作在Wi-Fi ch13时的频谱。

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图12

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图13

现今您到底精晓了,你的4G手机与基站之间的最低传输速率是6,048,000bps。也足以简简单单记作6Mbps。

八、总结

办公、家庭等其实传输环境意况较复杂,除了各种无线系统的现有苦恼、Wi-Fi射频物理层上或许遭到的打扰外,还有Wi-Fi自身载波监听与争执避让机制导致空口信道拥塞、理论速率降低的自困扰,而以此是Wi-Fi本身的通信机制所致,只要在骨子里条件中动用Wi-Fi就无法避免。

以上这个状况是都是无法在骨子里条件中通过Wi-Fi吞吐量测试量化评估Wi-Fi产品无线性能稳定、以及Wi-Fi产品在事实上条件中的抗干扰能力的缘故,通过在其实条件中测试Wi-Fi吞吐量来量化评估产品的射频抗烦扰能力本身就是一个伪命题。

说了如此多,对于WiFi吞吐量我们应该有了更深入的知晓,倘诺有不同视角,我们整日交换~365体育网站,归来微博,查看更多

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题目3:4G
LTE 传输的最大带宽和数据速率是不怎么?

解答:4G LTE允许最多110组子载波同时传输,占用带宽为198,000kHz,但规范上称作占用20MHz带宽,最多可传送110,880,000(1,008,000 * 110)个数据位/秒。也得以大概记作110Mbps。

目前你终于通晓了,你的4G手机与基站之间的最高传输速率是110Mbps。

 

题目4:为啥大家的手机很少达到110Mbps的峰值传输速率?

1个基站平时有3个传输单元(CELL),理论上,每个传输单元管理120度扇形范围内的终点(手机),若那3个CELL分别占据不同频段,每个CELL的传输速率可达110Mbps。

一经1个CELL辖区内恰好只有1个极端(手机),手机的最大传输速率就是110Mbps,大家的上网体验就会超爽。

假使1个CELL辖区内有2个终端(手机),2个顶峰都在用迅雷下载高清视频,它们就要分享CELL的110Mbps传输速率,于是单个终端的平均传输速率就是55Mbps。

 

题目5:假若1个CELL辖区内有n个顶峰(手机),我们手机的上网体验会如何?

本条题目留下读者自己研讨吧。

 

题材6:4G技巧和3G技术有怎么着关联吧?

4G
LTE和3G技术没有丝毫关乎。4G LTE基于OFDM和MIMO技术,3G技能基于CDMA技术。

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