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2021-12-22 18:36:35
河南聯通公司寬帶與Wi-Fi測試分析報告
2021-12-22 18:36:35 來源: 電子產品世界
0 引言
隨著“智享生活、智慧沃家”的推廣以及無線路由器的普及，越來越多的家寬用戶在選擇局域網組網時會考慮無線網絡。Wi-Fi常見的工作頻段有：2.4G頻段和5G頻段。本報告結合Wi-Fi理論+實測數據，整理分析了不同的Wi-Fi頻段對寬帶的損耗程度。
1 測試情況
1.1 測試分析方法
通過搭建FTTH家庭寬帶測試環境，建立無線網絡連接，使用用戶實際網絡環境分頻段分場景進行網絡測速、ping穩定性測試。
1.2 測試覆蓋范圍
協調組織鄭州、洛陽、周口、許昌、濮陽、南陽、濟源、新鄉、駐馬店共9個地市參與此次測試，向地市下發測試指導手冊和測試反饋表供記錄詳細的測試數據。9地市一共選取了45個接入線路質量良好、HGU測速達標且至少具備2.4G和5G頻段Wi-Fi的家寬用戶進行測試，測試樣例涵蓋的簽約速率有200M(1戶)、300M(36戶)、500M(7戶)和1000M(1戶)。
1.3 測試組網
用戶側網絡連接拓撲以及測試環境實物圖如圖1所示。
圖1 用戶側網絡連接和測試環境
2.4G測試點、5G測試點、Wi-Fi 6測試點參考圖2的點位設置。
圖2 測試點位設置
點位說明如下。
P0：不穿墻；
P1：平層穿1堵墻（關閉房門）；
P2：平層穿2堵墻（關閉房門）。
1.4 測試情況說明
● 預置條件
1)支持無線網絡2.4G & 5G & Wi-Fi 6的千兆路由器；
2)無線網卡可適配支持相應測試速率的終端設備；
3)中興GPON F607Za，烽火GPON 261GU，創維GPON DT741等家用光電貓；
4)預備6類網線（避免用戶網線傳輸不穩定造成的測速不達標）。
● 測試時間
為避免OLT PON口擁塞，確保ONT獲取到最大可用帶寬，大部分測試樣例選擇在閑時（上午9點-11點）進行測試。
● 測試平臺
1)終端分別連接不同Wi-Fi頻段在相應點位分場景進行速率測試。統一使用中國聯通寬帶測速平臺（免插件版，平臺目前只支持電腦測速，手機暫不支持）進行“實測速率”值測試。
2)“HGU測速”值使用掌上裝維HGU測速，記錄平均下載速率值。
3)“Wi-Fi連接速率”基于用戶終端連接不同頻段后顯示的連接速率。
4)ping穩定性測試的時延和丟包率取自終端ping -l 512 -n 100后顯示的往返平均時延和雙向丟包率。
1.5 測試執行步驟
1)網絡環境搭建
家庭寬帶入戶，光貓連接正常，設置路由器關閉多頻合一模式，便于對2.4G頻段和5G頻段分別進行測試，網絡環境搭建完畢。
2)HGU測速+有線連接ping穩定性測試
使用掌上裝維HGU測速，記錄平均下載速率值；用戶終端直連光貓千兆端口ping -l 512 -n 100，記錄平均往返時延及丟包率。
3)2.4G測試-用戶終端設備連接2.4G頻段
(a)在圖2 中的P0位置進行不穿墻測試，記錄終端“Wi-Fi連接速率”，登陸聯通寬帶測速平臺記錄“實測速率”，終端進行ping測試：
ping www.baidu.com -l 512 -n 100
記錄“ping平均時延”和“ping丟包率”；
(b)將用戶終端設備移至圖2中的 P1位置進行平層穿1堵墻（關閉房門）測試，重復步驟(a)操作并記錄測試數據；
(c)將用戶終端設備移至圖2中的P2位置進行平層穿2堵墻（關閉房門）測試，重復步驟(a)操作并記錄測試數據；
4)5G測試-用戶終端設備連接5G頻段后重復步驟(3)操作并記錄測試數據。
5)Wi-Fi 6測試-用戶終端設備連接Wi-Fi 6頻段后重復步驟(3)操作并記錄測試數據。
2 網絡側測試數據分析
本報告主要以統計圖表方式呈現測試數據分析內容，詳細的測試樣例記錄和分析數據參見附件。選取36戶簽約速率為300M的家寬用戶實測數據作為樣本值進行統計分析，其中2.4G和5G測試樣例數為36個，Wi-Fi 6測試樣例數為7個。
2.1 ping穩定性雙向時延情況
基于用戶實際網絡環境進行ping穩定性雙向時延測試，不同頻段不同場景下ping -l 512 -n 100平均雙向時延如圖3。可見有線連接時延最低，Wi-Fi 6優于5G，5G優于2.4G。
圖3 ping穩定性雙向時延
2.2 ping穩定性雙向丟包率情況
基于用戶實際網絡環境進行ping穩定性雙向丟包率測試，不同頻段、不同場景下，ping -l 512 -n 100平均雙向丟包率如圖4。可見：有線連接不存在丟包情況；不穿墻和平穿1堵墻時，Wi-Fi 6丟包最少，2.4G丟包最多；平穿2堵墻時仍然是Wi-Fi 6丟包最少，但5G丟包最多。
圖4 ping穩定性雙向丟包率
2.3 不同頻段場景下實測速率情況
基于用戶實際網絡環境進行速率測試，不同頻段、不同場景下平均實測速率如圖5?？梢姡河脩魧拵GU測速均達標，且遠優于其簽約速率；不穿墻和平穿1堵墻時，Wi-Fi 6速率最高，2.4G速率最低；平穿2堵墻時，5G速率最高，2.4G速率最低。
圖4 不同頻段場景實測速率
2.4 不同頻段場景下速率衰耗情況
基于用戶實際網絡環境進行速率衰耗測試，衰耗率=(HGU測速-實測速率) / HGU測速。不同頻段不同場景下平均衰耗率如圖5?？梢姡簾o論用戶連接任何Wi-Fi頻段，隨著穿墻次數的增加，連接速率衰耗都極具增大。
圖5 不同頻段場景衰耗率
3 結合用戶實際應用測試數據分析
隨著智能終端功能的不斷強大，越來越多的智能終端娛樂活動融入我們的日常生活，而這些活動都離不開Wi-Fi的使用。家居穿墻場景作為用戶日常涉及最多的Wi-Fi使用場景，可能會影響到用戶上網、游戲、視頻等各種活動。
進一步選取同時具備2.4G、5G和Wi-Fi 6頻段的6個家寬用戶進行測試，針對幾種典型的Wi-Fi使用場景進行對比測試，測試游戲、視頻的Wi-Fi體驗。
3.1 對比環境說明
1)測試工具及條件
測速軟件：游戲軟件（“王者榮耀”）、視頻軟件（ “抖音短視頻”）。
網絡：中國聯通寬帶300M。
2)測試環境
參照2.3測試組網設置。
3.2 “王者榮耀”游戲測試對比
游戲是家寬用戶日常使用最多的場景之一，近年來王者榮耀成為很大一部分手游玩家的必備游戲之一。所以接下來測試各Wi-Fi場景下進行王者榮耀游戲的體驗情況。
3.2.1 游戲時延
通過王者榮耀自帶的網絡診斷功能，分別在2.4G、5G與Wi-Fi 6網絡下進行穿墻測試，測試終端在穿墻場景下的游戲延遲。
3.2.2 Wi-Fi穿墻場景游戲時延
使用“王者榮耀”自帶的網絡診斷工具，在不同的測試場景下連接不同的Wi-Fi頻段，對穿墻下的游戲互聯網端到端時延進行對比測試，結論是：由同一頻段下穿墻越多，時延會越長，當時延達到一定的限值，會對用戶游戲體驗產生較為嚴重的影響；同一場景下，Wi-Fi 6的時延明顯最小，2.4G時延最大。由此可見，Wi-Fi 6不管在時延、覆蓋范圍還是穿透能力上都表現良好。
3.3視頻播放測試對比
日常生活中豐富多彩的電影、電視劇、綜藝、體育賽事等各種視頻與我們的生活形影不離，越來越多的用戶選擇用智能終端在線觀看各種視頻，而不是單一地選擇傳統的電視觀看。
由于目前沒有任何一款視頻APP自帶網絡診斷功能，本次視頻測試選擇以右手豎握的姿勢在線播放抖音短視頻，通過終端在不同測試地點（不穿墻，穿1堵，穿2堵），分別連接不同Wi-Fi頻段，觀察5 min內出現的視頻卡頓次數，來比較各類Wi-Fi頻段的穿墻效果，測試結果如圖6。
圖6 不同頻段Wi-Fi穿墻場景視頻播放卡頓次數對比
從結果可知：不穿墻的測試場景，均沒有卡頓現象發生；穿1堵墻時，Wi-Fi 6未發生卡頓現象，連接2.4G和5G均出現卡頓現象；穿2堵墻的測試場景，連接Wi-Fi 6發生極少數的卡頓現象，連接2.4G和5G出現的視頻卡頓次數卻極具增加?？梢?，在穿墻場景下，Wi-Fi 6優于其他2個頻段。
3.4 小結
經過測試，Wi-Fi 6在游戲場景中的穿墻數據整體表現優秀，測試項指標均優于2.4G和5G頻段；另外，不論是在不穿墻、穿1堵墻還是穿2堵墻的場景下，連接Wi-Fi 6的視頻播放體驗均優于其他兩個頻段。
4 測試結論分析
2.4G頻譜的范圍是(2.4 ~ 2.483 5) GHz，共有83.5 MHz帶寬，劃分為13個信道，每個信道帶寬20 MHz，造成信道交疊嚴重，擁堵程度高，速率衰減嚴重。
5G頻譜的范圍是(4.910~5.875) GHz，有900多MHz的帶寬，是2.4G的10倍還多，信道多，帶寬大，干擾小，所以5G測試速率普遍高于2.4G，但由于5G較2.4G波長長，在覆蓋范圍和穿墻能力上遜色于2.4G。
相對于目前普及的Wi-Fi技術而言，Wi-Fi 6無論在ping穩定性、速率和穿透力上表現均優于Wi-Fi 5標準，結合家寬用戶幾種典型的Wi-Fi使用場景，對Wi-Fi 6和其他2個Wi-Fi頻段做了對比測試，測試游戲、視頻的Wi-Fi體驗后發現，Wi-Fi 6在游戲場景中的穿墻數據和視頻播放體驗均優于其他2個頻段。
Wi-Fi信號和穿墻效果受路由器本身天線、擺放位置、房屋結構（高層承重墻、房門材質）、用戶終端等因素影響較大。在實際測試過程中發現用戶側無線網絡環境干擾嚴重，普遍附近檢索到30~50個Wi-Fi信號，造成頻段干擾、速率衰減嚴重。
綜上所述，本次測試結合寬帶用戶實際使用環境，能夠真實反映出用戶使用情況，測試的用戶在有線連接的情況下，ping測試穩定，無丟包情況，并且各項寬帶測速指標均達標，驗證了網絡側可以滿足用戶帶寬要求。基于此進一步結合用戶實際的游戲、視頻應用進行對比測試，發現Wi-Fi 6無論在穿透能力還是覆蓋能力上，較其他2個頻段都體現出了更好的性能，帶來了更遠的傳輸距離與更高的傳輸速率，Wi-Fi 6可以成為家寬用戶解決室內覆蓋盲區、局部補盲的最佳方案。但在Wi-Fi無線網絡環境下，用戶連接不同Wi-Fi頻段，在不同穿墻場景下，均出現ping時延、丟包率等逐漸增大，并且測速衰減明顯增大，此外還存在信號不穩定等現象，影響實際使用感知。建議裝維側適當為客戶優化無線環境，減少頻段干擾，建議Wi-Fi質量差的客戶提升Wi-Fi路由器配置或使用分布式Wi-Fi部署提供覆蓋質量。
參考文獻：
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作者簡介：劉倩，工程師，碩士，主要從事IP城域網及承載網的維護與優化工作。
項朝君，高級工程師，碩士，主要從事IP網、承載網網絡研究優化。
李江波，工程師，碩士；馬淼娜，工程師。二人主要從事IP城域網及承載網的維護與優化工作。
（本文來源于《電子產品世界》雜志社2020年12月期）
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