河南聯(lián)通公司寬帶與Wi-Fi測試分析報告

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(wǎng)組網(wǎng)時會考慮無線網(wǎng)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(shù)據(jù)，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(huán)境，建立無線網(wǎng)絡連接，使用用戶實際網(wǎng)絡環(huán)境分頻段分場景進行網(wǎng)絡測速、ping穩(wěn)定性測試。

1.2 測試覆蓋范圍

協(xié)調組織鄭州、洛陽、周口、許昌、濮陽、南陽、濟源、新鄉(xiāng)、駐馬店共9個地市參與此次測試，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(shù)據(jù)。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(wǎng)

用戶側網(wǎng)絡連接拓撲以及測試環(huán)境實物圖如圖1所示。

圖1 用戶側網(wǎng)絡連接和測試環(huán)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(wǎng)絡2.4G & 5G & Wi-Fi 6的千兆路由器；

2)無線網(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類網(wǎng)線（避免用戶網(wǎng)線傳輸不穩(wěn)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(tǒng)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(wěn)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(zhí)行步驟

1)網(wǎng)絡環(huán)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(wǎng)絡環(huán)境搭建完畢。

2)HGU測速+有線連接ping穩(wěn)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(lián)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(shù)據(jù)；

(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(shù)據(jù)；

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(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)。

2 網(wǎng)絡側測試數(shù)據(jù)分析

本報告主要以統(tǒng)計圖表方式呈現(xiàn)測試數(shù)據(jù)分析內容，詳細的測試樣例記錄和分析數(shù)據(jù)參見附件。選取36戶簽約速率為300M的家寬用戶實測數(shù)據(jù)作為樣本值進行統(tǒng)計分析，其中2.4G和5G測試樣例數(shù)為36個，Wi-Fi 6測試樣例數(shù)為7個。

2.1 ping穩(wěn)定性雙向時延情況

基于用戶實際網(wǎng)絡環(huán)境進行ping穩(wěn)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?？梢娪芯€連接時延最低，Wi-Fi 6優(yōu)于5G，5G優(yōu)于2.4G。

圖3 ping穩(wěn)定性雙向時延

2.2 ping穩(wěn)定性雙向丟包率情況

基于用戶實際網(wǎng)絡環(huán)境進行ping穩(wěn)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?？梢姡河芯€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(wěn)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(wǎng)絡環(huán)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(yōu)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(wǎng)絡環(huán)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(shù)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(shù)據(jù)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(wǎng)、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(huán)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(wǎng)絡：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(wǎng)絡診斷功能，分別在2.4G、5G與Wi-Fi 6網(wǎng)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(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)的電視觀看。

由于目前沒有任何一款視頻APP自帶網(wǎng)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(xiàn)的視頻卡頓次數(shù)，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(shù)對比

從結果可知：不穿墻的測試場景，均沒有卡頓現(xiàn)象發(fā)生；穿1堵墻時，Wi-Fi 6未發(fā)生卡頓現(xiàn)象，連接2.4G和5G均出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；穿2堵墻的測試場景，連接Wi-Fi 6發(fā)生極少數(shù)的卡頓現(xiàn)象，連接2.4G和5G出現(xiàn)的視頻卡頓次數(shù)卻極具增加?？梢?，在穿墻場景下，Wi-Fi 6優(yōu)于其他2個頻段。

3.4 小結

經(jīng)過測試，Wi-Fi 6在游戲場景中的穿墻數(shù)據(jù)整體表現(xiàn)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堵墻的場景下，連接Wi-Fi 6的視頻播放體驗均優(yōu)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(wěn)定性、速率和穿透力上表現(xiàn)均優(yōu)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(fā)現(xiàn)，Wi-Fi 6在游戲場景中的穿墻數(shù)據(jù)和視頻播放體驗均優(yōu)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(fā)現(xiàn)用戶側無線網(wǎng)絡環(huán)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(huán)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(wěn)定，無丟包情況，并且各項寬帶測速指標均達標，驗證了網(wǎng)絡側可以滿足用戶帶寬要求?；诖诉M一步結合用戶實際的游戲、視頻應用進行對比測試，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(qū)、局部補盲的最佳方案。但在Wi-Fi無線網(wǎng)絡環(huán)境下，用戶連接不同Wi-Fi頻段，在不同穿墻場景下，均出現(xiàn)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(wěn)定等現(xiàn)象，影響實際使用感知。建議裝維側適當為客戶優(yōu)化無線環(huán)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。

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作者簡介：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)絡研究優(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。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2020年12月期）