WiFi--复杂的协议使测试更麻烦.doc

由于WiFi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功 能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话(包括国际长途)，浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。WiFi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。现在WiFi的覆盖范围在国内越来越广泛了，高级宾馆，豪华住宅区，飞机场以及咖啡厅之类的区域都有WiFi接口。当我们去旅游，办公时，就可以在这些场所使用我们的掌上设备尽情网上冲浪了。用于射频测试与系统环境仿真的专用工具正在成为现实射频，Radio Frequency ，简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。以IEEE 802.11标准为基础的无线网络在设备数量和应用范围两个方面都做好了实质性发展的准备。然而，与有线网络相比较，无线网络本身固有的移动特性使物理层与协议层之间产生的交互作用大大增加了验证一个设计所需的测试的复杂性和测试的次数。所幸的是，能够使这一过程合理化的各类工具正在不断出现。802.11a/b/g标准统称为WiFi(无线保真)，它已经在家庭用户中造就了一个庞大的不断成长市场，人们发现，无线方案是家庭资源共享以太网(如打印机和宽带连接)的一种简单的替代方案。另外，对需要移动计算能力的商务用户来说它也是热门技术。根据市场研究公司In-Stat的数据，公共WLAN(无线局域网)或“热点”正在商务用户和家庭用户中快速普及。仅2005年第一季度，全球WiFi设备销售额就达到7.376亿美元，比2004年同期增长15%。虽然WiFi 在家庭和商务计算机接入中的应用仍处增长势头，但也出现了这一技术的新兴市场。In-Stat正在追踪各类新兴应用，如VoWLAN(无线局域网语音传输)、将WiFi用作消费电子连接的一种方法，以及VoWLAN与手机的结合。每一类都代表着一种能匹配或超过计算机接入的市场。这些重要市场的增长将使更多的设计师首次面对WLAN测试的挑战。很多设计师的知识背景仍然是传统的有线网络，因而无线网络测试对他们而言是个很不一般的挑战。与传统网络相比，WLAN有一个射频物理层界面问题。复杂的协议使测试更麻烦WLAN协议中的很多附加特性都是为了满足无线局域网络(LAN)在动态配置、空间性质以及移动性这三方面的需求，而有线网络则没有这些要求。这些要求更增加了无线测试的复杂性。WiFi 的动态配置允许终端站向 AP(接入点)询问以实现网络接入，并使AP接通自己所支持的服务。虽然有线网络也有类似功能，但它们一般出现在较高层的协议中。WiFi 则是在MAC(媒体访问控制)层实现的。当有多个AP可供使用时，WiFi站还必须用“关联”来确定使用哪一个，而AP也要用“鉴别权”来确定该终端站是否为合法用户，然后才准予接入。有线连接由于没有物理安全问题，因此无需鉴别步骤。而在无线连接中，某个人可能会把车停在一个区域内，试图从这里免费接入互联网。WiFi的空间特性也会产生一些问题，如“隐藏结点”，这在有线网络中是没有的。出现这种情况时，两个站终端都位于一个AP的覆盖范围中，但不在相互的信号范围内。由于两者都不能检测冲突，于是当两个站试图向该AP发送消息时就会重复发生碰撞。在有线网络中，通过小心的设计和安装，可以在物理层上控制噪声电平，并且交换机可以将网络分成可管理的网段。但是无线网络设备的设计者则不能假设一种可控环境。WiFi 与蓝牙、便携式电话和微波炉，以及其它射频源共享其频段。设计者无法控制试图连接某个AP的终端站数量。无线协议必须允许网络能够完全适应所处的环境。WiFi的移动性也对设备和协议提出了更多的功能要求，有线网络则没有这些负担。其中之一是电池供电的终端可能需要有电源管理功能，以优化功耗问题，例如当终端靠近AP时，要降低发射功率以节省能量。另一个增加的协议功能是在传输期间实现AP之间的动态切换，这类似于手机的漫游。其他附加的功能还有速率自适应，即根据接收信号的功率调整数据传输速率的能力，从而优化整个信道的性能。不能完全分开的层复杂的协议还会产生其它麻烦。对有线网络，工程师们可以单独测试系统层，然后只需将测试后的各部分组合起来，就可以装配成一个可行的系统。按照传统的网络测试模型，测试无线网络设备的设计有两项主要工作。一是数字工程师和软件工程师从网络角度用协议分析仪和网络分析仪对设备进行评估。另一是射频工程师使用矢量信号分析仪、频谱分析仪与信号发生器、示波器和其他射频仪器，对射频部分进行评估。但是，老谚语“整体大于其各部分之和”可以毫不迟疑地应用于测试 WiFi产品的设计上。无线网络物理层和协议层不仅需要单独测试，还要同时测试验证较高层是否能正常运行。这种测试需要很多设备协同工作，包括射频设备和数字设备，共同建立所需测试条件，并测量结果。Agilent科技公司创立了N4010A无线连接性测试套件，它采用软件模块实现信号分析与矢量分析功能，以及信号产生功能，并构成了一个更完备的射频测试包。同样，Anritsu公司也为自己的频谱分析仪提供软件，将多种WLAN射频测试功能组合于一个仪器内。LitePoint公司则用IQView来测试 WiFi发射机与接收机的功能。该公司还提供IQWave软件，用于与仪器一起建立定制的信号波形，以测试有损波形的响应。最近，National Instruments公司 也用一款PXI仪器包进入了这个市场，该仪器包带有LabView开发软件以及一个来自SeaSolve软件公司的软件包，软件包可以对WiFi射频设备进行物理层顺从性既然已经覆盖了对物理层部分的测试，似乎较高层的测试只需要数字图形发生器和协议分析仪就够了。但WiFi复杂的协议要处理网络的动态、空间与移动特性，一台仪器无法用一个纯数字图形模仿所有这些参数。工程师们必须用射频链接对这些参数进行测试，以执行速率自适应功能、隐藏结点检测功能，以及其他与信号强度有关的条件。这一领域的WiFi测试最为困难。为了提供可重复的测试，DUT(待测设备)需要一种可控制的激励。这意味着至少要将待测设备放在一个屏蔽罩内，隔离杂乱信号的干扰。另外，激励信号的强度必须可控，这就涉及到使用可编程衰减的问题。最后，为了仿真一个完整的网络配置，必须要从一个独立源产生多个激励信号。协议测试可惜，现有的大多数射频测试仪器都直接用单信号激励DUT。在多信号环境下对设备的测试则需要使用多台仪器。而协调多台仪器信号建立使用起始聚集的测试设置的可重复测试条件则非常困难。测试的设置需要使用复杂的接线方案，这种方案要对每个信号源作手工调校，再反馈给屏蔽罩内的DUT；或者要将整个测试配置放在一个法拉第笼内，这是一种可以阻止EM场外泄或进入的金属箱，这样才能达到测试的可重复性。而WiFi的移动特性使测试的设置更加复杂。测试必须设法重复DUT或激励信号的移动过程，这样才能对设备作彻底检验。Azimuth系统公司的首席执行官Ray Cronin说：“WiFi的全部意义就在于移动性。你必须拥有能测试移动性对服务质量影响的系统。”smartair的第一代单芯片解决方案，以480Mbps速率，500mW低功耗，1ms低延迟，满足高品质无线高清视频传输要求。此次smartair第二代无线芯片解决方案提供了更高的传输带宽，达到1Gbps，可完美支持蓝光DVD无线播放。芯片集成度更高，功耗更是降低至200mW，可应用于各种智能手机或其它手持设备。第二代芯片还新增多结点特性，可支持多台设备同时高速互联，例如多人同时游戏。