作者簡介：向天明     摘自：儀器儀表商情  

關鍵詞: WiFI、信號強度RSSI、鏈路質(zhì)量、頻譜分析、網(wǎng)絡分析

1. 關于WiFi

WiFi的全文是wireless fidelity，其意即無線保真。是由國際無線局域網(wǎng)聯(lián)盟提出，屬無線接入技術。中國電信稱之無線寬帶。隨著技術的不斷發(fā)展，國際標準化組織（ISO），國際電工委員會（IEC），美國電子和電氣工程師協(xié)會（IEEE），認可并成為標準IEEE802.11。我國也承認該標準，并有相應標準GB15629.11。WiFi已不僅是無線網(wǎng)絡（包括無線局域網(wǎng)wlan）的接入網(wǎng)，也成為各種有線網(wǎng)絡終端的無線接入方式，如有線電視網(wǎng)絡，有線寬帶網(wǎng)，有線電信網(wǎng)，ADS，雙絞線網(wǎng)絡的用戶端接入。

1.1 WiFi的頻道和頻率

WiFi 802.11g，工作頻段在2.4GHz，支持最高速度50Mbps；802.11n工作頻段為2.4GHz或者5.8GHz，最高速度600Mbps。其空間協(xié)議802.11a和802.11b均為共用。

1) ,WiFi 2.4GHz頻段是2400~2483.5MHz，共分13個頻道，帶寬5MHz，詳見表1。

表1 2.4GHz頻段信道

2),WiFi 5.8G頻段是5725~5850MHz，共分25個頻道，帶寬5MHz。

中心頻率=5000+5×Nch（MHz），

其中Nch=145，146，147，…，170。

1.2無線局域網(wǎng)對WiFI要求

1），最大發(fā)射功率不大于500mw或27dBm，等效全向輻射功率（EIPR）不大于2W或33dBm。

2），接收機最小輸入電平，詳見表2

表2 OFDM、DSSS-OFDM調(diào)制接收機最小輸入電平

3）， 性能要求

• 吞吐量，無線局域網(wǎng)終端用戶>1Mbit/s，
• 延時≤50ms；抖動≤50ms
• 丟失包≤1%

2. 對于WiFi的測量要求

2.1關於WiFi的測量

對于無線局域網(wǎng)的要求來說應按工信部發(fā)頒的國標YD/T ××××-200×進行嚴格測量達標。

但是、對于利用WiFi作為有線電話網(wǎng)絡，有線電視網(wǎng)絡、寬帶網(wǎng)絡無線接入的監(jiān)測、維護來說應予簡化。即WiFi網(wǎng)絡必須保證接入點的進入，應有足夠大的信號電平（或信號強度）和較高的信號質(zhì)量，以保證所傳輸?shù)母鞣N信息不丟失地傳遞。

2.2 WiFi信號電平測量―RSSI

WiFi工作場地范圍，原則上可以工作到300英尺，大約90米左右，但這與路由器發(fā)射功率和接收終端的靈敏度有關，一般來說在30米左右。實用中因信號在空中傳播的衰減很大，如果是有幾個房間，隔離，反射都大有影響，因此在不同位置測量電平值相差很大。其值以dBuV、dBm為單位。

再則，即是達到要求的靈敏度的最低電平，但由于當?shù)卦肼暩蓳虾艽?，信噪比很差，也難于保證通信質(zhì)量。既然影響因素很多，因此在WiFi業(yè)內(nèi)也有建議不一定非要用電平比值來考核。即認為當WiFi接收器在此環(huán)境中能保證信號接收，沒有包丟失，這就是好的質(zhì)量，此時信號電平為100%，當電平降低到影響接收質(zhì)量，給出一個百分質(zhì)。我們認為電平在60%以上，電平是合格的基本正常工作。這就稱之為WiFi信號強度RSSI。

2.3 WiFi鏈路質(zhì)量

一個信號的質(zhì)量好壞，首先是要有足夠的電平，但如果信號的噪聲大了，那么信號接收到了也會受到影響。特別是在這開路環(huán)境中，空中各種信號都直接干擾WiFi信號，甚至可以將信號淹沒在噪聲中，因此測量信號的信噪比S/N是很重要。但要測量信噪比對儀器來說難度較大，成本很高，故一般安裝維護中，不需要測量S/N數(shù)值，而是用100%來表征。即我們認為，在信號足夠大，而且在傳輸過程中沒有錯誤（零錯誤比特），此時為100%，當質(zhì)量差時會出現(xiàn)錯誤比特，據(jù)此來衡量鏈路質(zhì)量。業(yè)界認為，鏈路質(zhì)量降低到60%，鏈路可能會被終斷，因此一般測試要求大于60%。

2.4 以太網(wǎng)性能實時驗證

如以上WiFi信號強度RSSI，鍵路質(zhì)量測試合格，可認為達到質(zhì)量指標，但是否可以保證信號傳輸呢，還應在此WiFi網(wǎng)絡上進行實時以太網(wǎng)連接測試。一般測試項目為,Ping功能、路由分析、傳輸協(xié)議分析(吞吐量測試) 、網(wǎng)頁瀏覽等。本文不再詳述。

3. WiFi信號頻譜分析

3.1 WiFi頻譜分析

WiFi頻譜有兩段，即上述的2.4GHz和5.8GHz頻段，在此頻段空間范圍內(nèi)除有WLAN的WiFi信號外，還有很多民用信號，如無繩電話，微波爐，藍牙信號等，都會同時在頻譜圖上顯示，構成被測空間點所有信號頻譜，如圖1所示，圖之上方是當前信號頻譜圖(當前值即瞬時值、最大值、平均值) ，圖之中間是頻譜密度圖，圖之下方是頻譜瀑布圖。

我們可以看到,在某一被測空間,有多個WiFi信號，由于它們是突發(fā)信號，因此屏上是跳動的，這時我們也可以用最大保持方式來觀察信號分布狀態(tài)，如圖2所示。如果我們能測量到己知WiFi信號的電平值V_S，同時也可以讀出空隙部分的噪聲電平值V_N，這樣我們就可以算出WiFi信號的信噪比S/N。

再有，此儀器也可同時分別顯示W(wǎng)iFi信號當前值，平均值，最大值，這為我們測試分析提供了更多方便。如圖2上方頻譜圖所示,黃色信號是跳動的為當前值,藍色為最大值,綠色為平均值。

圖1 WIFI信號頻譜分析圖

圖2 WiFi信號頻譜的當前值,最大值,平均值

3.2 Wifi信號信噪比S/N測量

如前所述,當我們搜索WiFi信號后便知道被測WiFi的頻道和頻率，那么可根據(jù)此值在頻譜分析圖上,如圖3所示,移動頻標（MAK）到相應頻率，讀出該頻率的電平值V_S，同時也可以讀出空隙部分的噪聲電平值V_N，則我們可以計算出WiFi信號的信噪比S/N。

S/N=V_S-V_N（dB)

其中： Vs為被測WiFi信號電平，Vn為附近空隙處電平。

圖3 WiFi 信號C/N測量

3.3頻譜密度分析

頻譜分析是展示信號在該頻段內(nèi)幅度（電平）大小，而WiFi信號是突發(fā)信號，于是所在頻點占有率不高，而且是隨機的，差異很大，因此可用頻率密度圖來分析，所謂密度即信號出現(xiàn)的次數(shù)（或稱作頻次），一般用顏色來類似百分比。如圖4所示,圖上方一條彩線, ，左邊藍色表征百分比低, ，右邊紅色表征百分比高。因此，我們在設置WiFi頻率時，首先要避開信號強的頻段，設置在頻段的空閑處，同時也要考慮到頻次密度數(shù)小的頻率上，才有好的傳輸質(zhì)量。

3.4頻譜瀑布圖

頻譜瀑布圖如圖5所示，橫軸是頻率，縱軸是時間，單位為秒，而且圖形是隨測試時間由上至下移動，形成向下移動的瀑布圖，以顏色表示百分比來量化為信號的強度。如圖上彩條所示，由藍到紅即是-110dBm~-10dBm。那么從瀑布圖中可以看到每秒鐘內(nèi)各頻點信號強弱，則可根據(jù)信號特征識別干橈信號類別，如微波爐，無繩電話等。因此頻譜瀑布圖是查找外界強烈干擾的好方法。美國韋克斯CX系列儀器還有干撓信號模板供作參考, 這就為我們提供了更多方便。

圖4 WiFi 信號頻譜密度圖

圖5 WiFi 頻譜瀑布圖

4. WiFi信號分析儀

綜合前述，WiFi是一個網(wǎng)絡無線接入方式，為保證網(wǎng)絡質(zhì)量測試非常重要。但對于監(jiān)測維護來講，作為一個測試儀器，除要測量WiFi信號質(zhì)量外，還需測量網(wǎng)絡的特性，如寬帶的以太網(wǎng)特性，以認證該網(wǎng)絡通道運行正常。如是三網(wǎng)融合網(wǎng)絡，最好有數(shù)字電視參數(shù)測量。

目前看來，美國韋克斯公司的CX系列儀器較為適合。這是在數(shù)字電視，以太網(wǎng)測量基礎上加入了WiFi測試，這不僅功能齊全，而且參數(shù)測量精度高，使用方便，價格便宜。性能參數(shù)詳見表3

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