文/周国军

协议以及设备工作环境的不同，使得无线网络测试与有线网络有着比较大的差异。本文从分析WLAN的测试特点入手，探索如何构建WLAN测试，以获得全面、准确的测试结果。

由于WLAN是基于微波射频传输，因此有人认为对它的测试主要集中在射频分析上即可，既能够完成WLAN物理层的全部测试，也可同时完成无线局域网的安装测试等内容。实际上，这种测试类似于布线测试，如五类链路测试和光缆链路测试，它并不能完全反映WLAN链路层以上的传输性能情况。就如一条马路宽敞平直，不能因此断定它畅通一样。没有实时的网络流量分析、网络吞吐量测试以及协议和应用统计，就无法真正满足无线网络性能以及安全性的测试需求。

在以双绞线为基础的网络中，布线阶段和网络建设阶段是非常明确的两个阶段。综合布线建立的是一个与应用无关的布线系统，因此在布线过程中只对布线系统的性能进行评估，不需考虑网络的传输问题。而在WLAN的基础建设中，介质和物理网络应用是二合为一的整体，所以即便是无线网络的工程测试，也绝不能仅停留在测试物理信号方面，否则将导致测试简单和片面。

WLAN测试的特点

WLAN与以太网的MAC层协议不同（以太网的传输协议是CSMA/CD，WLAN标准采用的是CSMA/CA，即带有冲突避免的载波侦听多路访问的MAC方式），但它们拥有一个共同的特点：多个接入设备共享一个通信通道的机制。WLAN在设计、管理和维护等方面比有线局域网复杂，影响网络性能的变数也更多，有时甚至是难以预料的。CSMA/CA协议比CSMA/CD协议的信道利用率低，但是由于无线传输的特性，在无线局域网内不能采用有线局域网的CSMA/CD协议。信道利用率受传输距离和空旷程度的影响，当距离增大或存在障碍物时，会出现隐藏终端的问题，从而降低信道利用率。

具体反映在测试上，WLAN测试与有线系统测试有着明显的不同点，即有线系统的性能是基于点对点具体链路来保证的；而WLAN摆脱了线缆的束缚，以无线广播的方式进行传输，不再基于点对点的链路，而是三维的立体覆盖范围。因此，查找定位在无线网络的覆盖范围和干扰源，是无线网络测试与维护的基本需求。与之相对应的网络吞吐量测试，事实上从网络应用方面体现了对无线网络物理层的测试意义。

WLAN测试的环境构建

WLAN设备工作在与有线网络设备不同的环境里，这种环境要求在测试上有新的对策。为了使WLAN在应用中获得成功，开发者需要依靠系统级测试解决方案。这些解决方案必须产生可重复的结果，不仅可用于单一设备，还可拓展到测试网络，并且向系统设计师提供减少每次测试成本的自动化解决方案。 因此，构建可预测性、可靠、可重复、自动化的测试环境是成功执行无线网络测试的基础。

常用的测试环境包括用于控制RF干扰的屏蔽箱或微波暗室，以及用于移动测试的开阔空间。测试环境与真实环境的不一致使得测试真实的条件变得非常困难，例如在移动和漫游测试中，由于测试环境的不确定性，很难得到确定的量化结果。此外，这些解决方案都被高成本和测试组织中的困难所阻碍。

目前大多无线系统测试设备集中在物理层的点对点测试，例如频谱分析仪，信号发生器，以及多路模拟器等。然而，这类设备并不能有效地对无线网络进行系统测试。一个有效的系统级测试解决方案必须能同时测量多台设备，包括客户端和AP，并提供将WLAN作为一个系统进行测试的能力。换句话说，测试设备需要精确分析第二层（MAC）的性能以及在不同的机动性和负载条件下，第一层（RF）和第二层（MAC）的相互依赖性。

无线测试环境的构建必须尽量与实际应用环境接近，作为企业级的应用，最基本的要求是多AP、多STA的测试环境，如下图所示。

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测试环境中，AP数量至少需有3台，如果对复杂环境的干扰进行测试，可能需要超过20台AP。多AP的测试在某些情况下可通过每个AP设置多个SSID来实现。

STA数量通常要保证20台以上，某些情况下可能需要50台以上的STA同时使用，受实际资源限制，有时可以用多路模拟器来模拟多个STA，或者一部分用模拟器模拟，一部分用普通STA。

无线信号的传播与空间介质有密切的关系。由于墙壁等障碍物的存在，信号除了直射，还有反射、透射等传播途径，形成复杂的多径效应。因此，无线测试环境尽可能是多房间的结构，AP与STA之间有直接可见的，也有穿过墙壁通信的，这样能更真实的反映实际无线应用环境。

由于室内测试的空间是有限的，要模拟较远距离的覆盖效果可以通过在AP的射频接口和天线之间加一定的衰减器来实现，因为衰减器可以模拟双向的空间衰减，而发射功率的调整只能改变单方向的接收信号强度。

WLAN测试的执行

WLAN的测试分为有线测试和无线测试。有线测试与普通以太网设备的测试类似，无线测试是包括与空中接口相关的功能和性能测试，同有线产品测试有较大差别。WLAN无线相关的测试主要包括以下方面：

• 信道测试

与有线网络测试不同，信号强度、噪声强度、信噪比、信道占空比是信道测试中最重要的几项指标，无线传输的模式是微波传输，信号强度的测试是验证信号衰减的状态，微波衰减的强弱与距离、障碍物屏蔽、AP的发射功率等因素相关，信号的强度对WLAN网络中AP与STA之间建立连接及连接的性能起着决定性作用。由于802.11协议使用的是公共频道，在这些频道中还有其他通信或工业设备，例如微波炉、手提电话、2.4G/5.8G微波传输设施等，这些都会给WLAN产生噪声，对 WLAN的传输造成很大干扰。通过信号强度、噪声强度、信噪比和信道占空比的测试，可以对当前工作信道和干扰情况做出基本的判断，对于无线网络所能达到的性能进行初步评估，作为其它测试项目的基础。

需要说明的是，无线环境随时间和空间的变化非常大，信道参数可能随时变化，在WLAN的测试中，一旦环境发生变化或出现与无线连接质量相关的异常问题，需要及时进行信道测试，以便对测试中的问题做出正确的判断。

• WLAN网络性能测试

WLAN网络性能测试分为基本测试和运行监测。基本测试包括AP吞吐量测试、Ping、站点及AP列表分析等，测试人员通过这些测试完成对WLAN运行基本情况的评估。运行监测是在基本测试的基础上增加多用户接入能力和性能测试、实时的AP站点性能综合分析、实时流量分析、SSID分组分析、802.11网络传输的各种数据包和信号帧的分类和组成、实时的网络利用率和吞吐量以及任一节点的传输速率等测试，这些测试参数反映了WLAN目前的实际工作状态。

• 协议分析

无线网络故障中15％～20%源于网络的协议及应用层，网络维护中协议分析是必不可少的手段之一，甚至一些无线网络连通性的故障也可以通过协议分析进行诊断。

对于WLAN来说，它在协议方面有许多特殊的帧格式，因此实时的抓包解码是WLAN测试中不可或缺的方法。由于协议分析的目的是网络维护管理，因此在解码过程中，只需要解到网络层，物理层、MAC层和网络层包含了几乎全部网络的维护管理的基本信息。空口抓包是802.11协议（WLAN MAC）分析的最基本的手段，无线连接性相关的问题基本都可以通过空口抓包进行分析。

• 故障诊断

故障诊断是网络运行维护中必不可少的一项应用。WLAN的故障诊断是通过对信道测试、网络性能分析、抓包解码等多项测试的结果进行综合分析进行的。WLAN的自身特点决定了WLAN的故障诊断分为两部分:一是网络性能的故障诊断(网络性能评估)，包括连通性故障，低速传输，AP信号弱等；二是网络安全的故障诊断(网络安全评估)。

由于微波传输的特性，在某一空间内，微波信号可以被这个空间内的所有信号接收设备所接收，因此IEEE不断推出针对WLAN的安全协议，从最初的WEP、LEAP、MIC、TKIP、802.1X安全协议到最新的WPA，可以说WLAN 的安全系数已越来越高。

目前的安全问题大都出于用户对安全配置的初始设置不重视，大多数企业用户连最基本的安全模式WEP都没有打开，如同一道没有上锁的门，网络可能随时被外者侵入，这样的网络是非常不安全的。发现现有的安全漏洞是WLAN安全测试的最基本要求。

对于企业网来说，仅仅打开WEP功能是远远不够的，WEP是静态密钥，对于一个训练有素的黑客来说攻击仅开启WEP的网络，通过几个小软件就可以轻松完成。由此引出了认证功能，以识别出一台设备（AP或STA）是网络内的合法设备还是非法入侵的设备。不论非法入侵者的入侵手段怎样，对于网络来说都是不安全，发现并迅速定位非法入侵的设备也是WLAN安全测试中非常重要的需求。

结语：随着技术的发展和测试方式的创新，无线局域网的测试将逐步摆脱传统的难以预测、不可重复的的现状，无线的测试向可控制、可重复和自动化的方向发展。最后，除了无线测试环建的构建和测试的执行，作为一个完整的无线网络测试维护方法还应该提供专家分析系统，来分析中的故障原因、提出解决方案建议，以满足不同技术水平用户的需求。