河南聯(lián)通公司寬帶與Wi-Fi測試分析報告

0   引言

隨著(zhù)“智享生活、智慧沃家”的推廣以及無(wú)線(xiàn)路由器的普及，越來(lái)越多的家寬用戶(hù)在選擇局域網(wǎng)組網(wǎng)時(shí)會(huì )考慮無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。Wi-Fi常見(jiàn)的工作頻段有：2.4G頻段和5G頻段。本報告結合Wi-Fi理論+實(shí)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(guò)搭建FTTH家庭寬帶測試環(huán)境，建立無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接，使用用戶(hù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境分頻段分場(chǎng)景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )測速、ping穩定性測試。

1.2 測試覆蓋范圍

協(xié)調組織鄭州、洛陽(yáng)、周口、許昌、濮陽(yáng)、南陽(yáng)、濟源、新鄉、駐馬店共9個(gè)地市參與此次測試，向地市下發(fā)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(gè)接入線(xiàn)路質(zhì)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(hù)進(jìn)行測試，測試樣例涵蓋的簽約速率有200M(1戶(hù))、300M(36戶(hù))、500M(7戶(hù))和1000M(1戶(hù))。

1.3 測試組網(wǎng)

用戶(hù)側網(wǎng)絡(luò )連接拓撲以及測試環(huán)境實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 用戶(hù)側網(wǎng)絡(luò )連接和測試環(huán)境

2.4G測試點(diǎn)、5G測試點(diǎn)、Wi-Fi 6測試點(diǎn)參考圖2的點(diǎn)位設置。

圖2 測試點(diǎn)位設置

點(diǎn)位說(shuō)明如下。

P0：不穿墻；

P1：平層穿1堵墻（關(guān)閉房門(mén)）；

P2：平層穿2堵墻（關(guān)閉房門(mén)）。

1.4 測試情況說(shuō)明

●   預置條件

1)支持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )2.4G & 5G & Wi-Fi 6的千兆路由器；

2)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)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(chuàng )維GPON DT741等家用光電貓；

4)預備6類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)（避免用戶(hù)網(wǎng)線(xiàn)傳輸不穩定造成的測速不達標）。

●   測試時(shí)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(shí)（上午9點(diǎn)-11點(diǎn)）進(jìn)行測試。

●   測試平臺

1)終端分別連接不同Wi-Fi頻段在相應點(diǎn)位分場(chǎng)景進(jìn)行速率測試。統一使用中國聯(lián)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(jìn)行“實(shí)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(hù)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(shí)延和丟包率取自終端ping -l 512 -n 100后顯示的往返平均時(shí)延和雙向丟包率。

1.5 測試執行步驟

1)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境搭建

家庭寬帶入戶(hù)，光貓連接正常，設置路由器關(guān)閉多頻合一模式，便于對2.4G頻段和5G頻段分別進(jìn)行測試，網(wǎng)絡(luò )環(huán)境搭建完畢。

2)HGU測速+有線(xiàn)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(hù)終端直連光貓千兆端口ping -l 512 -n 100，記錄平均往返時(shí)延及丟包率。

3)2.4G測試-用戶(hù)終端設備連接2.4G頻段

(a)在圖2 中的P0位置進(jìn)行不穿墻測試，記錄終端“Wi-Fi連接速率”，登陸聯(lián)通寬帶測速平臺記錄“實(shí)測速率”，終端進(jìn)行ping測試：

ping www.baidu.com -l 512 -n 100

記錄“ping平均時(shí)延”和“ping丟包率”；

(b)將用戶(hù)終端設備移至圖2中的 P1位置進(jìn)行平層穿1堵墻（關(guān)閉房門(mén)）測試，重復步驟(a)操作并記錄測試數據；

(c)將用戶(hù)終端設備移至圖2中的P2位置進(jìn)行平層穿2堵墻（關(guān)閉房門(mén)）測試，重復步驟(a)操作并記錄測試數據；

4)5G測試-用戶(hù)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(hù)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(wǎng)絡(luò )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(jiàn)附件。選取36戶(hù)簽約速率為300M的家寬用戶(hù)實(shí)測數據作為樣本值進(jìn)行統計分析，其中2.4G和5G測試樣例數為36個(gè)，Wi-Fi 6測試樣例數為7個(gè)。

2.1 ping穩定性雙向時(shí)延情況

基于用戶(hù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境進(jìn)行ping穩定性雙向時(shí)延測試，不同頻段不同場(chǎng)景下ping -l 512 -n 100平均雙向時(shí)延如圖3?？梢?jiàn)有線(xiàn)連接時(shí)延最低，Wi-Fi 6優(yōu)于5G，5G優(yōu)于2.4G。

圖3 ping穩定性雙向時(shí)延

2.2 ping穩定性雙向丟包率情況

基于用戶(hù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境進(jìn)行ping穩定性雙向丟包率測試，不同頻段、不同場(chǎng)景下，ping -l 512 -n 100平均雙向丟包率如圖4?？梢?jiàn)：有線(xiàn)連接不存在丟包情況；不穿墻和平穿1堵墻時(shí)，Wi-Fi 6丟包最少，2.4G丟包最多；平穿2堵墻時(shí)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(chǎng)景下實(shí)測速率情況

基于用戶(hù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境進(jìn)行速率測試，不同頻段、不同場(chǎng)景下平均實(shí)測速率如圖5?？梢?jiàn)：用戶(hù)寬帶HGU測速均達標，且遠優(yōu)于其簽約速率；不穿墻和平穿1堵墻時(shí)，Wi-Fi 6速率最高，2.4G速率最低；平穿2堵墻時(shí)，5G速率最高，2.4G速率最低。

圖4 不同頻段場(chǎng)景實(shí)測速率

2.4 不同頻段場(chǎng)景下速率衰耗情況

基于用戶(hù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )環(huán)境進(jìn)行速率衰耗測試，衰耗率=(HGU測速-實(shí)測速率) / HGU測速。不同頻段不同場(chǎng)景下平均衰耗率如圖5?？梢?jiàn)：無(wú)論用戶(hù)連接任何Wi-Fi頻段，隨著(zhù)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(chǎng)景衰耗率

3   結合用戶(hù)實(shí)際應用測試數據分析

隨著(zhù)智能終端功能的不斷強大，越來(lái)越多的智能終端娛樂(lè )活動(dòng)融入我們的日常生活，而這些活動(dòng)都離不開(kāi)Wi-Fi的使用。家居穿墻場(chǎng)景作為用戶(hù)日常涉及最多的Wi-Fi使用場(chǎng)景，可能會(huì )影響到用戶(hù)上網(wǎng)、游戲、視頻等各種活動(dòng)。

進(jìn)一步選取同時(shí)具備2.4G、5G和Wi-Fi 6頻段的6個(gè)家寬用戶(hù)進(jìn)行測試，針對幾種典型的Wi-Fi使用場(chǎng)景進(jìn)行對比測試，測試游戲、視頻的Wi-Fi體驗。

3.1 對比環(huán)境說(shuō)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(wǎng)絡(luò )：中國聯(lián)通寬帶300M。

2)測試環(huán)境

參照2.3測試組網(wǎng)設置。

3.2 “王者榮耀”游戲測試對比

游戲是家寬用戶(hù)日常使用最多的場(chǎng)景之一，近年來(lái)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(lái)測試各Wi-Fi場(chǎng)景下進(jìn)行王者榮耀游戲的體驗情況。

3.2.1 游戲時(shí)延

通過(guò)王者榮耀自帶的網(wǎng)絡(luò )診斷功能，分別在2.4G、5G與Wi-Fi 6網(wǎng)絡(luò )下進(jìn)行穿墻測試，測試終端在穿墻場(chǎng)景下的游戲延遲。

3.2.2 Wi-Fi穿墻場(chǎng)景游戲時(shí)延

使用“王者榮耀”自帶的網(wǎng)絡(luò )診斷工具，在不同的測試場(chǎng)景下連接不同的Wi-Fi頻段，對穿墻下的游戲互聯(lián)網(wǎng)端到端時(shí)延進(jìn)行對比測試，結論是：由同一頻段下穿墻越多，時(shí)延會(huì )越長(cháng)，當時(shí)延達到一定的限值，會(huì )對用戶(hù)游戲體驗產(chǎn)生較為嚴重的影響；同一場(chǎng)景下，Wi-Fi 6的時(shí)延明顯最小，2.4G時(shí)延最大。由此可見(jiàn)，Wi-Fi 6不管在時(shí)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(lái)越多的用戶(hù)選擇用智能終端在線(xiàn)觀(guān)看各種視頻，而不是單一地選擇傳統的電視觀(guān)看。

由于目前沒(méi)有任何一款視頻APP自帶網(wǎng)絡(luò )診斷功能，本次視頻測試選擇以右手豎握的姿勢在線(xiàn)播放抖音短視頻，通過(guò)終端在不同測試地點(diǎn)（不穿墻，穿1堵，穿2堵），分別連接不同Wi-Fi頻段，觀(guān)察5 min內出現的視頻卡頓次數，來(lái)比較各類(lèi)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(chǎng)景視頻播放卡頓次數對比

從結果可知：不穿墻的測試場(chǎng)景，均沒(méi)有卡頓現象發(fā)生；穿1堵墻時(shí)，Wi-Fi 6未發(fā)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(chǎng)景，連接Wi-Fi 6發(fā)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?jiàn)，在穿墻場(chǎng)景下，Wi-Fi 6優(yōu)于其他2個(gè)頻段。

3.4 小結

經(jīng)過(guò)測試，Wi-Fi 6在游戲場(chǎng)景中的穿墻數據整體表現優(yōu)秀，測試項指標均優(yōu)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(chǎng)景下，連接Wi-Fi 6的視頻播放體驗均優(yōu)于其他兩個(gè)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(gè)信道，每個(gè)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(cháng)長(cháng)，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(shù)而言，Wi-Fi 6無(wú)論在ping穩定性、速率和穿透力上表現均優(yōu)于Wi-Fi 5標準，結合家寬用戶(hù)幾種典型的Wi-Fi使用場(chǎng)景，對Wi-Fi 6和其他2個(gè)Wi-Fi頻段做了對比測試，測試游戲、視頻的Wi-Fi體驗后發(fā)現，Wi-Fi 6在游戲場(chǎng)景中的穿墻數據和視頻播放體驗均優(yōu)于其他2個(gè)頻段。

Wi-Fi信號和穿墻效果受路由器本身天線(xiàn)、擺放位置、房屋結構（高層承重墻、房門(mén)材質(zhì)）、用戶(hù)終端等因素影響較大。在實(shí)際測試過(guò)程中發(fā)現用戶(hù)側無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境干擾嚴重，普遍附近檢索到30~50個(gè)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(hù)實(shí)際使用環(huán)境，能夠真實(shí)反映出用戶(hù)使用情況，測試的用戶(hù)在有線(xiàn)連接的情況下，ping測試穩定，無(wú)丟包情況，并且各項寬帶測速指標均達標，驗證了網(wǎng)絡(luò )側可以滿(mǎn)足用戶(hù)帶寬要求?；诖诉M(jìn)一步結合用戶(hù)實(shí)際的游戲、視頻應用進(jìn)行對比測試，發(fā)現Wi-Fi 6無(wú)論在穿透能力還是覆蓋能力上，較其他2個(gè)頻段都體現出了更好的性能，帶來(lái)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(hù)解決室內覆蓋盲區、局部補盲的最佳方案。但在Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，用戶(hù)連接不同Wi-Fi頻段，在不同穿墻場(chǎng)景下，均出現ping時(shí)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(shí)際使用感知。建議裝維側適當為客戶(hù)優(yōu)化無(wú)線(xiàn)環(huán)境，減少頻段干擾，建議Wi-Fi質(zhì)量差的客戶(hù)提升Wi-Fi路由器配置或使用分布式Wi-Fi部署提供覆蓋質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 王穎穎,?？?武浩.室內Wi-Fi定位技術(shù)的多參數優(yōu)化研究[J/OL].計算機工程:1-9[2020-09-18].https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0059041.

[2] 陶運,楊秀銀.關(guān)于Wi-Fi智能家居設備通訊邏輯的分析[J].電子測試,2020(16):51-53.

[3] 王斯薈.基于廣電5G+Wi-Fi 6+LoRa融合的企業(yè)移動(dòng)物聯(lián)專(zhuān)網(wǎng)方案研究[J].通信技術(shù),2020,53(08):1952-1958.

[4] 劉衛莊,洪先亮,方蒙,等.基于Wi-Fi技術(shù)的智能家居控制研究[J].設備管理與維修,2020(15):25-27.

[5] 李瑞軍,肖小義.基于Wi-Fi標準的智能家居設備網(wǎng)絡(luò )接入專(zhuān)利技術(shù)分析[J].中國科技信息,2020(14):15-16+13.

[6] 崔斌,李燕.Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )技術(shù)下家庭環(huán)境遠程監測系統的實(shí)現[J].現代電子技術(shù),2020,43(14):13-16.

[7] 岳青玲.基于Wi-Fi和Android的智能家居系統探究[J].電腦編程技巧與維護,2020(06):111-112+135.

作者簡(jiǎn)介：劉倩，工程師，碩士，主要從事IP城域網(wǎng)及承載網(wǎng)的維護與優(yōu)化工作。

項朝君，高級工程師，碩士，主要從事IP網(wǎng)、承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )研究?jì)?yōu)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(wǎng)及承載網(wǎng)的維護與優(yōu)化工作。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2020年12月期）