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802.11ac无线AP效能大评比
2014 2014-07-08

近年来,由于无线网络的普及发展,越来越多电子设备如手机、平板电脑、数字相机以及智能家庭中的多媒体影音播放系统等,皆陆续通过Wi-Fi传输技术来创建沟通网络。Wi-Fi也从早期的802.11标准开始,陆续经历802.11a、802.11b、802.11g、802.11n至目前的802.11ac,除大幅度地提升传输速率与效能外,也带动了外围应用如无线AP的白热化竞争市场。尤其在所有电子装置都需要无线网络支持的同时,无线AP已然成为家庭、办公以及小范围公共空间中不可或缺的网络设备。

然而,无线AP虽然方便易用,但面对市场上林林总总的无线AP产品,普遍存在质量参差不齐且时常发生讯号覆盖率与稳定性不佳的情形。有鉴于此,百佳泰特别设计一系列「无线AP尖端验证计划」,从市面上采购三台无线AP装置的实测结果来分享各种关键议题,让大家能迅速了解问题症结与解决方案。

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依据百佳泰丰富的无线效能测试经验,我们针对无线AP的使用情境与关键议题设计出七种验证范围,详细透彻地评估受测装置的质量与效能,通过不同品牌装置间的竞争分析了解其优劣程度。详细的验证计划如表二所示:

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I. 传输速率测试(Conductive Throughput Test

无线AP传输速率的效能表现与稳定性绝对是使用者最重视的因素之一,因此我们仿真不同带宽通道来测量无线AP在一定时间内的传输速率表现,观察其传输速率的变化曲线、平均值与极端值即能了解其效能与稳定程度。其次,讯号衰减会间接影响无线AP的传输速率,因此藉由两者间(传输速率和路径损耗)的测试结果分析即能验证哪一台无线AP在任何带宽通道下都能兼具一定水平的传输速率与稳定性。

图一测试结果显示,AP 3在20MHz/Ch 36与20MHz/Ch 64皆拥有最佳的效能表现,不过到了20MHz/Ch 128时,AP 3的表现突然骤降许多。AP1与AP 2的传输速率在20MHz/Ch 64时基本上没有显著的差异,不过整体来看AP 1的表现较差。

当我们将数据传输带宽调整至「auto自动模式」下,无线AP即会自行寻找最适合的带宽进行讯号传输。图二的测试结果显示AP 1在Auto/Ch 36与Auto/Ch 64的效能最差;值得注意的是,我们发现AP 1数据传输带宽的默认模式竟然是「auto自动模式」,也就是说使用者通常会较信任并倚赖默认模式的效能表现,结果AP 1的自动模式反而拥有较差的效能表现。

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由于AP 1的特殊效能表现,我们特别聚焦并放大其测试结果发现;在Ch 128时,AP 1的传输速率最好,优于其在Ch 36与Ch 64的表现。换言之,使用者必须自行将带宽调整至Ch 128,才能享受到最佳的传输效能。然而,如果用户单凭默认的自动模式来使用AP 1就会发现其效能非常不稳定。对于此关键问题,我们建议AP 1必须针对自动带宽转换模式作更精准的固件、驱动程序校准与修订,才能让使用者避免这类的带宽误用情形。

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II. OTA传输速率测试(OTA Throughput Test

OTA传输速率测试可以精确测量无线AP在不受其他讯号干扰的环境中,是否拥有稳定的无线传输速率;因此,为了让测试环境更纯净,我们必须建构一个无噪声干扰的测试环境。由于三台无线AP的天线皆属于隐藏式设计,因此我们必须模拟多方位、多角度的直视讯号输出(LOS,Light of Sight)来观察不同角度方向包括0°、45°、 90°、135°、180°、225°、270°以及315°对其OTA传输速率的影响。

图四测试结果显示,AP 1在Ch 36与Ch64的带宽时,整体表现不如AP 2与AP 3。如果将传输带宽调整至「auto自动模式」下,我们依旧发现AP 1的整体讯号传输表现最差;尤其在90°、180°以及225°时,其传输速率最不稳定(图五)。我们建议AP 1在天线设计与配置的问题上,必须再多进一步的验证来确保各种方位、角度的传输速率表现能更稳定。

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III. 联合负载测试(Association Capacity Test

联合负载测试目的是为了验证当有多方使用者同时连接无线AP时,无线AP是否可以承受大量的联机负载并维持一定的传输效能。为了更符合真实世界的使用情境,我们以小型办公室为背景,藉由Azimuth仪器来仿真联合负载的极端值(一般办公室应用大致上为百位使用者同时使用的情况,因此我们不刻意将负载上限提高),并测量无线AP是否能成功通过标准。

图六测试结果显示,AP 1与AP 2皆可成功通过联合负载测试,但是AP 3在5G的无线传输模式下,仅同时能让36位使用者成功联机。换言之,相较于AP1与AP2可以负荷高达127位用户同时联机来说,AP3在这个测试项目的表现最差。

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IV. 超时压力测试(Overtime Stress Test

通过高流量与多任务负载的超时压力测试可以观察无线AP的传输速率是否会随着过长的时间与过量的负载产生变化,藉以评估无线AP的软、硬件设计与质量。

图七测试结果显示,三台无线AP的超时压力测试表现并无显著差异。值得注意的是,AP 1在传输速率测试与OTA传输速率测试皆不如AP 2和AP 3,却在此测试达到一定水平。因此我们推测原因之一可能为AP 1的天线存在基本的设计与配置问题,不适当的AP天线设计与位置都会直接影响传输速率的表现;另一原因为AP 1的基板设计与相关零组件配置造成过度的噪声干扰,减少整体传输效率。

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V. 极端气温变化测试(Extreme Temperature Test

为了仿真各式各样的环境、温度变化来测试无线AP的适应性,我们必须仿真一段极端的温度范围,从负50゚C至正150゚C,连续12小时测试无线AP的零组件与设计架构能否负荷这样极端的气温变化并依旧保持稳定的传输速率,也藉以了解其安全性与耐久性。

图八测试结果显示,三台无线AP皆能通过极端的气温变化测试,不过就整体传输速率来看,AP 1(45.177 Mbps)的表现仍不如AP 2(86.034 Mbps)与AP 3(72.29 Mbps)。

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VI. 热点图测试(Heat Map Test

热点图测试旨为测量无线AP的设定与摆放位置对其传输速率、讯号强度与覆盖范围的影响。透过图像式的数据与颜色呈现方式,我们可以了解各无线AP的传输速率变化情形,其中红色代表讯号最低;蓝色代表讯号最高。

图九测试结果显示,AP1不论是在讯号质量与覆盖范围都大大不如AP2与AP3,几乎只达到他们的25%效能表现。有鉴于此,我们特别根据过往的测试经验提出两种解决方案并成功解决AP1的热点图测试失败问题。一方面,我们在AP1上加装讯号吸收器(Absorber)以预防其受噪声干扰,另一方面将AP1颠倒摆放以改变其天线设计位置,两个方法皆提升AP1的无线传输覆盖范围。换言之,我们建议AP1必须加装护罩挡版(Shielding)或吸收器来杜绝噪声干扰,或者将天线位置重新设计与校准,才能改善其传输效能与覆盖范围(图十)。

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VII. 串流媒体效能测试(Streaming Media Performance Test

串流媒体效能测试是与一般使用者最息息相关的使用情境模拟,因此我们通过多媒体视讯、音频与图像等的播放来测试其质量是否达到标准;在播放多媒体档案的同时,无线AP是否会受到传输速率与其他噪声的干扰造成播放延迟或中断等问题。

图十一测试结果显示,三台无线AP皆能通过串流媒体效能测试,满足一般使用者的需求。特别的是,我们发现AP1的过热情形(17.4度)优于AP2(19.9度)与AP3(20.5度);换言之,AP1过热保护处理机制反而是三者之中最佳(图十二)。然而对照前几项测试结果显示AP1的问题较多,我们可以大胆推测AP1的芯片组其实没有太大问题,反倒是其零组件和天线的架构、配置需要执行更多的RF讯号干扰与讯号整合验证测试,以发掘更多更深层的传输与噪声干扰问题。

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百佳泰作为领航全球的专业验证机构,在无线传输测试领域早已累积雄厚实力与经验;随着Wi-Fi 802.11ac逐渐渗透各电子装置的同时,外围应用如无线AP的发展与质量绝对会成为市场上关注的焦点之一。不论是作为讯号发射站或中继站,无线AP在整个无线网络情境如智能家庭、办公应用、车用娱乐以及公共领域等皆扮演关键性的角色,随之而来的传输速率与覆盖范围等效能质量更需要严格与高标的把关。此份评比报告仅针对三台市售无线AP进行初步的竞争分析,未来我们更将扩大我们的服务范围,让整体无线传输技术产业与装置都能获得最精准与深度的验证测试。(备注:本文所呈现的部分测试数据因涉及百佳泰所开发的评断指标,因此不予以详细公开,如欲了解更进一步的测试计划或报告内容,请径洽百佳泰)

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