WLAN設備與手機終端的兼容性測試

在WiFi手機普及前，已經(jīng)有大量建設好的WLAN網(wǎng)絡(luò )，且基本都是基于PC、筆記本 的特點(diǎn)搭建的，現實(shí)原因也不可能專(zhuān)為WiFi手機搭建一套WLAN網(wǎng)絡(luò )，因此，如何與品牌眾多、系統各異的手機保持良好的兼容性，對WLAN廠(chǎng)商而言是很 大的挑戰。本文主要探討WLAN AC/AP設備如何基于手機類(lèi)終端的特點(diǎn)，與其進(jìn)行兼容性測試，保證WLAN網(wǎng)絡(luò )對手機有良好的支持。

測試中應涵蓋主流手機廠(chǎng)商及其操作系統。

涵蓋的常用手機操作系統包括：Android（安卓），Apple OS（蘋(píng)果），Symbian（塞班），Windows Mobile，Palm系統，Blackberry系統（黑莓）等。

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

另外實(shí)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(guò)程進(jìn)行測試。本次測試以iPhone 4/iPad（Apple OS系統）和HTC A8180（Andriod v2.2系統）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(jìn)行測試。如果同時(shí)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，規定了各類(lèi)無(wú)線(xiàn)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(lái)發(fā)送，單播的數據幀、管理幀使用雙方都支持的任何一個(gè)速率來(lái)發(fā)送等。

多速率支持需要測試手機和AC/AP配合時(shí)的速率協(xié)商過(guò)程，和進(jìn)行通信時(shí)不同無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)QoS解決方案，支持語(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中的應用，可以實(shí)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(gè)特色功能，無(wú)線(xiàn)終端可以選擇在沒(méi)有報文傳輸時(shí)關(guān)閉無(wú)線(xiàn)射頻來(lái)節省電池電力（sleep狀態(tài)），并在有報文時(shí)醒來(lái)接收或發(fā)送（active狀態(tài)）。

在A(yíng)C/AP與手機的配合測試中，這是一個(gè)重要測試項。因為省電功能有Legacy/U-APSD等多種實(shí)現方式，如果配合不夠默契，會(huì )導致持續丟包，嚴重影響用戶(hù)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(huì )造成沖突。802.11協(xié)議中規定了對于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(guān)注以下幾點(diǎn)：

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(xiàn)還是多天線(xiàn)，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(jìn)行通訊。11n支持將兩個(gè)20MHz的頻帶捆綁為一個(gè)通訊頻帶（稱(chēng)為Channel bonding），可以實(shí)現將吞吐提高一倍（實(shí)際高于2倍）。這兩個(gè)頻帶將一個(gè)為主，一個(gè)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(huì )和上一個(gè)接收過(guò)程尚未結束的信息符號進(jìn)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(shí)，必須要保證 在信息符號之間存在800 ns的時(shí)間間隔，這個(gè)間隔被稱(chēng)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(shí)，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(kāi)銷(xiāo)，比如 Preamble，FCS，等待ACK的時(shí)間等，影響了MAC層的操作效率。幀聚合技術(shù)通過(guò)將多個(gè)幀放在一起一次發(fā)送，從而減少了開(kāi)銷(xiāo)，減少了幀碰撞機 會(huì )，提高了MAC效率，根據支持的聚合幀數量和長(cháng)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(gè)幀來(lái)確認，但對于MPDU聚合幀，需要對構成該聚合幀的每個(gè)幀分別進(jìn)行確認。為了提高M(jìn)AC層效率，協(xié)議定義了Block acknowledgement機制，可以通過(guò)一個(gè)BlockAck幀來(lái)實(shí)現對整個(gè)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(wǎng)絡(luò )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(xiàn)只支持SISO（即空間單流），所以最高協(xié)商速率只有65Mbps，與PC類(lèi)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )中采用認證和加密機制，有利于提高網(wǎng)絡(luò )安全性，保護用戶(hù)數據免遭竊取。H3C AC/AP全面支持各類(lèi)無(wú)線(xiàn)認證和加密技術(shù)。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(wǎng)絡(luò )部署了Portal這類(lèi)原本設計用于PC終端的認證方式，其原理是通過(guò)對PC用IE/Firefox等瀏覽器打開(kāi) 的網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行HTTP重定向，轉到Portal服務(wù)器進(jìn)行認證。所以手機類(lèi)終端連上WLAN網(wǎng)絡(luò )后是否能完成Portal認證，是與此類(lèi)網(wǎng)絡(luò )兼容性測試的重 要項目。

此外還有一些WLAN網(wǎng)絡(luò )采用了混合加密等高靈活性的設置，是否能與手機類(lèi)終端適配，也需要關(guān)注。

本測試以iPhone 4/iPad為例。

2.1 認證測試

根據認證服務(wù)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(wù)器進(jìn)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(yíng)C上完成dot1x-EAP和Portal的認證，無(wú)需安裝其他服務(wù)器。

常用的認證的類(lèi)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(wǎng)絡(luò )，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(zhù)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(lián)盟的TKIP，到目前802.11i定義的CCMP和中國自有知識產(chǎn)權的WAPI多種方式并存的局面。

AC/AP與手機對加密的配合，關(guān)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(wǎng)絡(luò )中也能很好的相互適配。

2.3 密鑰更新

在高安全性要求的WLAN網(wǎng)絡(luò )中，常常配置密鑰更新功能來(lái)定期更新用戶(hù)密鑰，減少密鑰被破解的風(fēng)險。802.11i中定義了兩種密鑰更新：?jiǎn)尾ッ荑€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(huì )話(huà)密鑰更新（Unicast Session Key，USK）和組播會(huì )話(huà)密鑰更新（Multicast Session Key，MSK）。

在密鑰更新過(guò)程中，手機終端應與AC/AP保持連接，不應發(fā)生掉線(xiàn)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)議的規定，對group message2的key length域錯誤的進(jìn)行了賦值。H3C設備由于對此采用了寬進(jìn)嚴出的原則，可以很好的進(jìn)行兼容。這一點(diǎn)也體現出手機終端兼容性測試的重要性。