WLAN設(shè)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(shè)好的WLAN網(wǎng)絡(luò)，且基本都是基于PC、筆記本 的特點搭建的，現(xiàn)實原因也不可能專為WiFi手機搭建一套WLAN網(wǎng)絡(luò)，因此，如何與品牌眾多、系統(tǒng)各異的手機保持良好的兼容性，對WLAN廠商而言是很 大的挑戰(zhàn)。本文主要探討WLAN AC/AP設(shè)備如何基于手機類終端的特點，與其進行兼容性測試，保證WLAN網(wǎng)絡(luò)對手機有良好的支持。

測試中應(yīng)涵蓋主流手機廠商及其操作系統(tǒng)。

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

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

另外實際測試顯示，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(jù)IEEE 802.11-2007、IEEE 802.11n-2009協(xié)議，對WiFi手機接入AC/AP的基本過程進行測試。本次測試以iPhone 4/iPad（Apple OS系統(tǒng)）和HTC A8180（Andriod v2.2系統(tǒng)）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(biāo)準(zhǔn)，所以需要對手機支持的WLAN射頻模式、以及與AC/AP的適配情況進行測試。如果同時支 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(xù)測試的基礎(chǔ)。測試結(jié)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(guī)定了各類無線幀的傳輸速率。如所有控制幀和廣播幀都使用基本速率集來發(fā)送，單播的數(shù)據(jù)幀、管理幀使用雙方都支持的任何一個速率來發(fā)送等。

多速率支持需要測試手機和AC/AP配合時的速率協(xié)商過程，和進行通信時不同無線幀的速率選擇。測試結(jié)果如下。

1.3 WMM能力

WMM是802.11e標(biāo)準(zhǔn)的子集，也是業(yè)界通用的WiFi標(biāo)準(zhǔn)，提供了基本的無線QoS解決方案，支持語音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)高速突發(fā)數(shù)據(jù)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(jié)果如下：

1.4 省電功能（power-save）

省電（power-save）是WLAN一個特色功能，無線終端可以選擇在沒有報文傳輸時關(guān)閉無線射頻來節(jié)省電池電力（sleep狀態(tài)），并在有報文時醒來接收或發(fā)送（active狀態(tài)）。

在AC/AP與手機的配合測試中，這是一個重要測試項。因為省電功能有Legacy/U-APSD等多種實現(xiàn)方式，如果配合不夠默契，會導(dǎo)致持續(xù)丟包，嚴(yán)重影響用戶體驗。

測試結(jié)果如下：

從測試結(jié)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(diào)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，這樣會造成沖突。802.11協(xié)議中規(guī)定了對于11b設(shè)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(jié)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：

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），即采用的是單天線還是多天線，以及支持的空間流數(shù)目。

Ø 20MHz/40MHz信道及切換：11a/b/g使用20MHz的頻帶寬度進行通訊。11n支持將兩個20MHz的頻帶捆綁為一個通訊頻帶（稱為Channel bonding），可以實現(xiàn)將吞吐提高一倍（實際高于2倍）。這兩個頻帶將一個為主，一個為輔。

Ø Short Guard Interval （Short GI）：由于信號沿多條路徑傳播，導(dǎo)致在接收側(cè)最新接收的信息符號（information symbol）可能會和上一個接收過程尚未結(jié)束的信息符號進行碰撞，從而導(dǎo)致ISI干擾。為此，802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)要求在發(fā)送信息符號時，必須要保證 在信息符號之間存在800 ns的時間間隔，這個間隔被稱為Guard Interval （GI）。11n仍然使用缺省使用800 ns GI，但當(dāng)多徑效應(yīng)不是嚴(yán)重時，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銷，比如 Preamble，F(xiàn)CS，等待ACK的時間等，影響了MAC層的操作效率。幀聚合技術(shù)通過將多個幀放在一起一次發(fā)送，從而減少了開銷，減少了幀碰撞機 會，提高了MAC效率，根據(jù)支持的聚合幀數(shù)量和長度，可極大提升吞吐量。

Ø Block Ack：按照11n協(xié)議，對于MSDU聚合幀，可以作為一個幀來確認(rèn)，但對于MPDU聚合幀，需要對構(gòu)成該聚合幀的每個幀分別進行確認(rèn)。為了提高MAC層效率，協(xié)議定義了Block acknowledgement機制，可以通過一個BlockAck幀來實現(xiàn)對整個MPDU聚合幀的確認(rèn)。Frame Aggregation + Block Ack可以將文件傳輸?shù)攘髁康耐掏绿岣?00％。

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(jù)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(jié)果如下（由于HTC A8180不支持11n，只以iPhone 4為例）：

從測試結(jié)果可以看出：盡管iPhone 4和iPad支持802.11n，但由于是單天線只支持SISO（即空間單流），所以最高協(xié)商速率只有65Mbps，與PC類無線網(wǎng)卡普遍采用的2x2 MIMO所能達到的300Mbps相差很大。

2 認(rèn)證和加密測試

在WLAN網(wǎng)絡(luò)中采用認(rèn)證和加密機制，有利于提高網(wǎng)絡(luò)安全性，保護用戶數(shù)據(jù)免遭竊取。H3C AC/AP全面支持各類無線認(rèn)證和加密技術(shù)。本項測試目的：1、明晰每款手機對認(rèn)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(shè)完的一些WLAN網(wǎng)絡(luò)部署了Portal這類原本設(shè)計用于PC終端的認(rèn)證方式，其原理是通過對PC用IE/Firefox等瀏覽器打開 的網(wǎng)頁進行HTTP重定向，轉(zhuǎn)到Portal服務(wù)器進行認(rèn)證。所以手機類終端連上WLAN網(wǎng)絡(luò)后是否能完成Portal認(rèn)證，是與此類網(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(shè)置，是否能與手機類終端適配，也需要關(guān)注。

本測試以iPhone 4/iPad為例。

2.1 認(rèn)證測試

根據(jù)認(rèn)證服務(wù)器所在位置的不同，認(rèn)證方式可以分為以下兩種：

Ø 遠程認(rèn)證：AC作為NAS設(shè)備，將終端的認(rèn)證報文轉(zhuǎn)發(fā)給遠程的服務(wù)器進行集中認(rèn)證。

Ø 本地認(rèn)證：H3C AC支持作本地EAP Server、本地Portal Server?？梢灾苯釉贏C上完成dot1x-EAP和Portal的認(rèn)證，無需安裝其他服務(wù)器。

常用的認(rèn)證的類型包括Preshared key，Dot1x-PEAP，Dot1x-TLS，WAPI，Portal等。

測試結(jié)果如下：

從測試結(jié)果可以看出：對于原有使用Portal認(rèn)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(quán)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(shù)據(jù)能否正確加解密。

測試結(jié)果如下：

從測試結(jié)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定期更新用戶密鑰，減少密鑰被破解的風(fēng)險。802.11i中定義了兩種密鑰更新：單播密鑰更 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），單播會話密鑰更新（Unicast Session Key，USK）和組播會話密鑰更新（Multicast Session Key，MSK）。

在密鑰更新過程中，手機終端應(yīng)與AC/AP保持連接，不應(yīng)發(fā)生掉線的現(xiàn)象。

測試結(jié)果如下：

從測試結(jié)果可以看出，iPhone 4的GTK更新報文并不符合802.11i協(xié)議的規(guī)定，對group message2的key length域錯誤的進行了賦值。H3C設(shè)備由于對此采用了寬進嚴(yán)出的原則，可以很好的進行兼容。這一點也體現(xiàn)出手機終端兼容性測試的重要性。