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中国联通《家庭 Wi-Fi 网络技术白皮书》

家庭Wi-Fi网络服务背景与目标


在国家“互联网 +”的大背景下,依托物联网、云计算数据超宽带”的飞速发展与普及 ,同时带动了 4K 、VR 、智能家居等电信应用业务蓬勃发展, Wi -Fi逐渐成为家庭宽带用户的刚性需求。有数据表明,目前运营商 80% 的流量来自Wi -Fi且大部分是视频业务,主要消耗场景为家庭,这成为运营商新的业模式挖掘点。


然而,宽带提速后 (如 100M/1000M) ,用户的带宽体验却由于家庭 Wi -Fi 网络的质量参差不齐、服务保障水平不高而大打折扣 。劣质低速 Wi -Fi已经成为用户抱怨的焦点,包括速率低、覆盖差干扰多抱怨的焦点,包括速率低、覆盖差干扰多运维难等问题。如不能有效解决这些问题,不仅会降低运营商宽带品牌价值,而且会增加无效保障比例、制约高价值业务发展。


因此,针对电信运营商和用户热切关注的家庭网络 Wi -Fi 覆盖和质量问题,运营商级的家庭 Wi -Fi 网络解决方案的推出已经迫在眉睫。


1.1 家庭 Wi -Fi 服务面临的主要问题


目前 ,家庭 Wi -Fi 服务主要面临 Wi -Fi 网络性能问题、 Wi -Fi 管理运维问题、 视频承载体验问题以及 IPTV 和上网业务融合问题等 。


1.1.1 家庭 Wi -Fi性能问题


用户家庭 Wi -Fi 性能不佳,主要原因 体现在四个方面。


首先,很多家庭用户的家庭网关摆放位置和天线角度不合理,影响了的家庭网关摆放位置和天线角度不合理,影响了 Wi -Fi的覆盖性能, 包括但不限于:将家庭网关放置于入户处信息箱里 ;放在封闭的储物间里 ;放在墙角的地上 ;天线靠墙贴放 ;全向天线没有竖起并彼此形成一定角度。


其次,多居室环境没有使用分布式 AP 加强覆盖 。居室隔墙对 Wi -Fi信好阻隔作用非常明显,而很多户还仅只是花大价钱在 “高性能 Wi -Fi ”的个体家庭网关上,没有意识到分布式 AP 对于大房子户型 对于大房子户型 Wi -Fi 覆盖的必要性。事实上, 家庭环境的复杂性对 Wi -Fi 信号衰减很大。下面列出了常见家庭障碍物对Wi -Fi信号造成的衰减,例如 ,承重墙将造成将造成 Wi -Fi 信号衰减1%(20db)到0.01%(40db)。需要注意的是,Wi -Fi 信号无法穿透金属物,而很多家庭放置网关的信息箱门却是打孔金属板,造成 Wi -Fi 信号质量非常差 。




再次 ,干扰也是 Wi -Fi 性能差的主要因素 ,包括 Wi -Fi 同频 /邻频干扰 :


同频干扰:工作在相信道的 Wi -Fi 设 备间的相互干扰。空口是所有设备间的相互干扰。空口是所有备的公共传输媒介,两个AP之间将根据 CSMA/CA CSMA/CA 原则, 进行互相退避导致大降低性能; 2.4G 只有3个不重叠的信道,在小区环境中很难找到一个和别人不重叠的信道;


邻频干扰:工作在不同信道的Wi -Fi设备间的干扰。中心频率不同的Wi -Fi设备间的发射频宽若有重叠部分,也会产生相互影响。


非Wi -Fi干扰源引发的干扰:主要干扰源及其评估见下表。



最后 ,用户购买的 Wi -Fi 产品质量不高,会造成家庭Wi -Fi带宽不足,可移动性能 或体验较差。


1.1.2 家庭 Wi -Fi 管理运维管理问题


家庭 Wi -Fi 网络的规划和实施需要较高专业技能; 用户DIY 的家庭网络常常会存在 很多潜在的质量问题 ,包括但不限于:


规划不合理 :“多大的房子,需要什么级别家庭网关几个分布,需要几个分布式 AP ,分别放在什么安装位置 ”,这些问题用户很难给出专业的回答;自购的家庭网关或者分布式 AP 兼容性无法保证,性能差;网关或者 AP 配置错误;连线、安装等工程错误。


无论运营商是否提供家庭 Wi -Fi 服务,用户往往都将家庭Wi -Fi网络看做是宽带的一部分,一旦出现问题用户还是会选择向运营商报障。 据统计,目前家庭网络故障中 30% 到 50% 都是 Wi -Fi 原因导致的,而家庭 Wi -Fi 基本处在无管理状态。一方面,运营商管理系统并没有收集用户 Wi -Fi 的运行数据;另外一方面作为运营商边界的 CPE 上也缺乏有效 OAM 工具 。一旦出现问题,远程维护人员很难快速的将故障定界到是家庭 Wi -Fi 的问题还是宽带网络,只能依赖装维人员上门处理。


1.1.3 视频承载体验问题


很多用户为了方便或者美观,使Wi -Fi来接入STB ,但在实际体验却非常糟糕,主要 原因是目前很多家庭的 Wi -Fi 网络质量无法满足高视频业务的要求。研究表明,live TV live TV 基于 UDP 协议 ,所以 其对 时延和抖动要求不高,但是丢包率非常敏感 。而基于 TCP 协议 的 VOD 或者 OTT 视频则对时 延非常敏感,同视频则对时延非常敏感,同时网络还需要满足1.3倍甚至1.5倍码率的带宽要求。


Wi -Fi 网络的典型质量参数如下,可以发现干扰较多的 2.4G 频段很难满足一路高清视频业务的质量要求。



未来家庭视频消费将会向多路 4K 甚至 8K 演进,对 演进,对 Wi -Fi 网络的要求将会更高。


1.1.4 IPTV和上网业务融合问题


运营商通常使用 LAN -WAN 绑定技术将 IPTV 和上网隔离开,以便给和上网隔离开,以便给 IPTV 分配 单独的带宽和业务通道 。这种情况下要求机顶盒连接 CPE 的一个固定端口,这将会带来很多问题:


如果 采用以太连接,意味着 无法连 接第二台机顶盒;


如果用户为了美观 而使用 Wi -Fi 来连接机顶盒,则无法使用自购家庭网关的 Wi -Fi 连接(家庭网关的 Wi -Fi 只提供上网业务); 只提供上网业务);


如果使用 Wi -Fi 来连接机顶盒,很多消费者 AP 无法支持组播和 IGMP , 即使用户新购买一对桥接 AP 来连接 CPE IPTV CPE IPTV口和 STB ,也无法观看直 播节目 ;


1.2 家庭 Wi -Fi 的目标


针对 以上 家庭 Wi -Fi 存在 的问题或痛点,以用户感知为出发点,未来家庭 Wi -Fi 网络的目标应具备:


1.2.1 高质量全覆盖能力


智能终端的普及带来了用户家庭网络使习惯变化,从原有 PC 的固定位 置、有限时间内使用, 转变为家中随地都高速上网的需要。同时4k 视频、互动游戏以及未来的 VR/AR 应用也为家庭 Wi -Fi 的带宽提出了更高要求。


因此,联通提供 的运营 商级家庭 Wi -Fi 网络,应能够满足用户在家庭内各位 网络,应能够满足用户在家庭内各位 置均可高速上网的需要,尽快达到家庭内 100Mbps 带宽全覆盖的要求。


1.2.2 多终端业务承载能力


随着智慧家庭 业务应用的持续发展,随着智慧家庭 业务应用的持续发展,Wi -Fi 终端类型从 PC 、手机平板 、手机平板 、手机平板 电脑,进一步扩展到智能 机顶盒、家用摄像头各类和多种电脑,家用摄像头各类和多种电脑, 这要求家庭 Wi -Fi 网络能够支持大量 网络能够支持大量 WiFi 设备同时接入和传输数据,并且能够 针对家庭 Wi -Fi承载的不同业务提供差异化的保障能力。


1.2.3 高可靠安全保障能力


Wi -Fi 是一个开放性网络,虽然 Wi -Fi 标准中支持 WEP 、WPA 等多种鉴权和加 密方式,但由于市面上多种 密方式,但由于市面上多种 Wi -Fi 暴力破解工具、密钥共享,导致大量用户 暴力破解工具、密钥共享,导致大量用户 Wi -Fi 被攻破,带宽共享甚至家庭隐私 被泄露。


因此,电信级家庭 Wi -Fi 网络应具备高等级的安全保障能力,如:


防蹭网:主动发现用户行为并提示隔离

防破解:主动发现暴力破解行为并主动隔离

访客网络:为家庭提供有时限的独立 Wi -Fi 密钥,避免 Wi -Fi密码泄露。


1.2.4 维护管理和故障诊断能力


家庭 Wi -Fi 是一个不确定性很高的网络,每家庭户型同、用终端和使用习惯不同、周边干扰情况不一,导致家庭 Wi -Fi 的故障率高、定界位难。


运营商提供的家庭 Wi -Fi 服务, 应将运营商的网络维护管理能力延伸至家庭服务, 应将运营商的网络维护管理能力延伸至家庭具备集中远程管理、快速故障定界位的能力,提供高质量用户家庭 Wi -Fi服务。


家庭Wi-Fi网络总体架构


2.1 家庭 Wi -Fi 网络 目标 架构


随着运营商宽带业务的不断发展以及用户智能终端逐渐普,家庭网络日趋复杂。家庭网络结构从过去的 PC 直连光猫上网的点状结构逐渐演变为 PC 、手 机、顶盒智能摄像头等终端连接家 庭网关的星形结构。为了满足用户机、顶盒智能摄像头等终端连接家 庭网关的星形结构。为了满足用户庭 Wi -Fi 网络无缝覆盖的需求,家庭 Wi -Fi AP 也呈现多样化 。目前常见的 AP 设备包括:以太 设备包括:以太 AP 、电力猫 、电力猫 、电力猫 AP 以及 Wi -Fi 中继器。家庭 中继器。


2.2 家庭 Wi -Fi 网络组终端


网关 、AP 的配置 及规格对家庭网络的性能和质量至关重要,如 CPU 、内存 、Flash 以及 Wi -Fi 的规格对转发和 Wi -Fi 吞吐量等有很大影响,防雷 吞吐量等有很大影响,防雷 、节能对安 全和 稳定性很重要,因此家庭网络AP 的规格要求建议如下:



2.2.1无线路由器


无线路由器 设备的技术规格与目前零售市场产品基本保持一致, 在现有设备的基础上增加了针对IPTV业务、WOLINK协议的功能要求。


主要功能包括:上行支持 GE/FE 以太网接口入;下行集成 以太网接口入;下行集成 2-4个用户侧 GE/FE 接口(全 FE 或全 GE )、单频 Wi -Fi (802.11n 2 802.11n 2×2)或双频(不低于 802.11n 802.11n 2×2+802.11ac 2×2),支持有线 ),支持有线 /无线网络接入、 IPTV 业务、 DHCP 及 PPPOE 拨 号等。无线路由器做为宽带和 号等。无线路由器做为宽带和 IPTV 业务的入口扩展和延伸,使用以太网线将 业务的入口扩展和延伸,使用以太网线将 WAN 口与光猫 LAN 口连接(也支持 Wi -Fi 中继模式连接),用户侧提供 中继模式连接),用户侧提供 Wi -Fi 接入和 多个以太网口。该类型终端 Wi -Fi 信号较强、覆盖范围大,可代替光猫拨。


当用户期望的 Wi -Fi 覆盖点已经预留五类线时,无 路由器是最佳选择。无线路由器不仅可以为用户提供质量较高的Wi -Fi 覆盖,还可以为用户提供 LAN 口用于有线接入。价格方面,无线 路由器的性价比较高。


2.2.2 Wi -Fi 中继器


Wi -Fi 中继器设备通过对主 AP 的 Wi -Fi 信号进行中继,向用户提供下的 信号进行中继,向用户提供下的 Wi -Fi信号。


主要功能包括:上行接口支持 802.11n2 ×2或 802.11ac 2 802.11ac 2×2中继;用户侧可提供单频 Wi -Fi (802.11n 2 ×2)或双频(不低于 802.11n 2 ×2+802.11ac 2 ×2)。支持用户侧无线网络接入、 )。支持用户侧无线网络接入、 IPTV 业务承载、 WoLink 协议等。该类型终端 小


当用户期望的 Wi -Fi 覆盖点没有预留五类线且用户不希望室内明显走时, Wi -Fi 中继器可用于进行盲点的 Wi -Fi 网络补充覆盖。当用户对设备价格较敏感 且对网络速度要求一般时,可以采用 且对网络速度要求一般时,可以采用 Wi -Fi 中继器对家庭已有的 Wi -Fi 信号进行中继和增强。


2.2.3 电力线 PLC 终端


电力线 PLC 终端是一种电力线传输的 Wi -Fi 延伸设备,分为近端设备和远端设备,配对成功后可实现在电力线上的信号传输。


主要功能如下:


近端设备:安装在光猫位置。上行提供 FE/GE 接口,下行可以通过电力线实现数据的传输。部分近端设备也支持路由模式,此时可以完成 PPPOE 拨号和 DHCP功能。


远端设备:安装在靠近用户使的一侧。下行提供 FE/GE 接口, 用户侧 用户侧 可提供单频 Wi -Fi ( 802.11n 2 802.11n 2× 2)或双频(不低于 802.11n 2 802.11n 2× 2+802.11ac 2 ×2)


两者配对使用支持户侧无线网络接入、 IPTV 业务承载、 WoLink 协议、 DHCP 及 PPPOE 拨号等。用户即可通过连接远端设备的 拨号等。用户即可通过连接远端设备的 Wi -Fi 实现无线接入。一般个 实现无线接入。一般个 主猫可下挂 7个子猫。


当用户期望的 Wi -Fi 覆盖点没有预留五类线且用户不希望室内明显走时, PLC 设备也是进行 Wi -Fi 网络补充覆盖的可行选择。此外,部分 网络补充覆盖的可行选择。此外,部分 网络补充覆盖的可行选择。此外,部分 PLC 设备还可以 提供用户侧 LAN 口用于有线接入。但是, PLC 设备的价格相对较高。


中国联通WoLink协议


3.1 基本情况


为了 解决家庭 多终端 Wi -Fi (接入 点设备 AP )组网 覆盖 缺失 ,提升 ,提升 Wi -Fi 覆 盖性能 ,中国联通 自主 研发 “WoLink ”组网 ”组网 协议,该 协议,该 协议可 应用于 实现家庭 多种 类型 设备( 接入 点设备 AP )组网 ,从而 提升 Wi -Fi 覆盖性能 。


WoLink 协议主要解决家庭组网终端接入络配置复杂、技术门槛高的问 协议主要解决家庭组网终端接入络配置复杂、技术门槛高的问 题,是 题,是 实现 家庭组网延伸业务 的关键 。通过 。通过 该协议,组网终端 该协议,组网终端 可以 自动 实现 与智 能网关的连接 和无线 配置信息 (SSID 、秘钥等)同步。


WoLink 协议主要特点如下:


即插用和零配置组网


为了减少用户的安装和配置难度, 智能网关 作为主控制 设备通过 WoLink 协 议, 对组网 AP 的 Wi -Fi 参数自动配置 (SSID 名称、密码等) ,只需要对主控制 设备 完成 基础 参数配置, 组网终端 即可 实现即插用,大幅度降低户的操作难 实现即插用,大幅度降低户的操作难 度。


智能覆盖和自动切换


智能网关 和多个 组网 设备协同工作 ,实现家庭 ,实现家庭 网络多点扩展和覆盖 ;家庭内 所有终端 可以 在同一个 SSID 下工作 ,并可根据信号强弱 ,并可根据信号强弱 ,实现在 智能网关 和组 网终端 间 Wi -Fi 自动切换 ,为用户提供 最佳 Wi -Fi 体验 。


配置管理


通过 智能网关 手机 APP 直接查看家 庭组网 设备及 下挂 终端 信息 ;同时,手机 同时,手机 APP 也可以远程 配置 家庭组网 终端 ,实现 故障诊断和配置管理功能。


3.2 应用场景


早期, 运营商 在宽带 业务领域以提供 宽带接入 和光纤 到户为主,并 到户为主,并 未过多关 注家庭 网络 部署 ,需要 用户自行购买无线 路由器 解决 家庭 内部 Wi -Fi 覆盖 。随着 。随着 智能手机 、PAD 、笔记本等 移动终端的普及 ,以及 IPTV 、OTT 等视频业务的迅猛 等视频业务的迅猛 发展,家庭网络的最后十米已经成为限制业务顺畅开主要瓶颈具体表 发展,家庭网络的最后十米已经成为限制业务顺畅开主要瓶颈具体表 发展,家庭网络的最后十米已经成为限制业务顺畅开主要瓶颈具体表现在:


多数 家庭的光纤到户 终端 ONT 安放在 金属 材质的 信息箱内, Wi -Fi 难以 发挥良好的 室内覆盖 效果;


部分 家庭室内网线 家庭室内网线 家庭室内网线 布线 不充分 、端口位置不合适, 或者网线质量佳端口位置不合适,或者网线质量佳端口位置不合适, 或者网线质量佳导致 有线覆盖缺失;


部分家庭住宅面积大 、房间多,单点 Wi -Fi 覆盖效果欠佳,不能满足用 覆盖效果欠佳,不能满足用户需求。


现阶段,多数运营商在宽带能力上已经 现阶段,多数运营商在宽带能力上已经 实现 百兆普及 、千兆引领的目标,在 千兆引领的目标,在 业务上视频已经成为基础,尤其是 4K 业务被很多 业务被很多 电信 运营商视为战略 转型 的重要机会,为 了保障超带宽和大视频给用户来卓越体验感知尤其是的重要机会,为 了保障超带宽和大视频给用户来卓越体验感知尤其是的重要机会,为 了保障超带宽和大视频给用户来卓越体验感知尤其是了迎接智慧家 庭时代的到来,网络向内部延伸重要性和必将能了迎接智慧家 庭时代的到来,网络向内部延伸重要性和必将能了迎接智慧家 庭时代的到来,网络向内部延伸重要性和必将能庭组网作 为宽带业务的一个重要延伸服来发展 。如果家庭 。如果家庭 网络中, 多个 设备 有 多 SSID ,用户需要在 不同的 SSID 下进行切换, 过程 复杂 ,体验较差 。


智能组网 及智能 家居 设备是由多个智能硬件组合而成的系统,于各 设备是由多个智能硬件组合而成的系统,于各 厂商 使 用不同的通信协议 ,如不同生产 厂家 生产的智能 设备 ,手机 里需要安装 不同厂商 的 APP ,用来控制不同的 ,用来控制不同的 智能产品 。而这些智能产品有的采用 。而这些智能产品有的采用 Wi -Fi 控制,为了 控制,为了 使这些 智能产品都使用一个 APP来控制,需要统一协议。

WoLink 协议是为了解决家庭组网 中遇到的诸多 问题而研发 的, 主要应用 场景 包括:智能 组网、家居 管理 以及 在家庭内部实现 无缝漫游 等。


智能组网场景


智能组网通过外设基于 WoLink 协议,结合联通网关可实现的核心功能包括:即插用和零配置组网, 括:即插用和零配置组网, 在组网终端连上联通关 之后,能够自动同步在组网终端连上联通关 之后,能够自动同步的 Wi -Fi 设置( SSID 名称、密码等),从而实现 网关 或 APP 控制 智能家居产品 。


无缝漫游场景


无缝漫游智能覆盖和自动切换:组网终端工作在桥接模式下,整个家庭 无缝漫游智能覆盖和自动切换:组网终端工作在桥接模式下,整个家庭 无缝漫游智能覆盖和自动切换:组网终端工作在桥接模式下,整个家庭 所有终端实现在同一个 SSID 下的 Wi -Fi 无缝覆盖,支持家庭内部线网络自动 无缝覆盖,支持家庭内部线网络自动 切换。支持通过联网关以及 切换。支持通过联网关以及 APP 直接查看并管理各组网外设下挂的备,实现 直接查看并管理各组网外设下挂的备,实现 通过网关以及 APP对组网外设备进行配置管理。


智能家居场景


智能家居始终要与 互联网连接 ,通过 ,通过 网络实现场景设置和远程控制 ,也 可以 通过语音识别技术实现智能 家电的声控功通过语音识别技术实现智能 家电的声控功通过语音识别技术实现智能 家电的声控功通过语音识别技术实现智能 家电的声控功通过语音识别技术实现智能 家电的声控功通过语音识别技术实现智能 家电的声控功;通过各种主动式传感器 通过各种主动式传感器 通过各种主动式传感器 (如温度、 声音、动作等 声音、动作等 )实现智能家居的主动性作响应 实现智能家居的主动性作响应 实现智能家居的主动性作响应 实现智能家居的主动性作响应 实现智能家居的主动性作响应 等功能 ,为了更便捷的对智能家 ,为了更便捷的对智能家 ,为了更便捷的对智能家 居进行操作,通过 WoLink 协议 对家庭网络相关参数进行统一配置, 从而 实现一 键接入, 便于 用户 操作 智能家居 。


3.3技术要求


WoLink 插件支持 以下功能 :无线配置信息同步功能、 AP 设备的无线自同步 选项可配置功能、 AP 设备的模式切换功能、 AP 设备被联通网关同步后桥模式下 支持 IPTV 业务的功能、无线配置信息同步。


WoLink 包含以下 三个接口


手机 APP 和智能网关之间的本地逻辑接口 和智能网关之间的本地逻辑接口 :实现对智能网关及组终端 的配置及管理功能。


智能网关与组终端之间的管理控制接口,完成以下功:智能网关发现组终端,建立快速连接;与组网终端之间建立消息通路;向组网终端发送 管理控制消息;查询组网终端运行状态及统计信息;组网终端向智能关上报状态变化等事件。


应用终端与智能网关或组接口 :实现 与应用 终端之间 的快速连接 。


3.4未来规划


作为 智能组网的关键成部分, 为了 更好的 实现 家庭组网智能化, WoLink规划三阶段分步走:



具备基础业务发放能力:


现阶段 ,已经实现 智能网关及 组网 设备 间 Wi -Fi 双频 多 SSID 、秘钥等 、秘钥等 无线参 数同步, 已完成 多厂商 智能网关 联网设备的 交叉 适配 工作; 后续 将尽快推 动到省 分公司进行 现网试点 。


实现网络管理及优化能力 ,主要包括 :


实现 AP 同步管理, WoLink 主 AP 的管理密码、黑白名单配置家长 的管理密码、黑白名单配置家长 控制等关键配置,自动同步到接入网络内的其他 WoLink 外置 AP ;


拓扑 管理 ,通过 ,通过 WoLink 主设备的 APP 或 WEB 页面的智联拓扑图入口, 页面的智联拓扑图入口, 查看组网设备信息、管理络内的所有 WoLink 外置 AP ;


升级管理, 多个 WoLink 外置 AP 组网后, 可以统一升级、自动组网后, 可以统一升级、自动组网后, 可以统一升级、自动简化管理;


异常提示管理, 多个 WoLink 外置 AP 组网后,如果从路由的上行连 接,可以通过 APP 查看和引导用户调整。


开放 WoLink 协议:


通过向合作伙伴提供该 协议 标准 及参考代码, 满足合作伙伴的各类设备接 入需求, 借助宽带用户入口数量吸引合作伙伴, 扩大产业链影响,支持智慧家庭 扩大产业链影响,支持智慧家庭 业


家庭 Wi-Fi 网络及终端测试方法


Wi-Fi AP 设备场景化测试包含设备能力、业务承载能力两部分。


设备能力,包含设备硬件测试、功能测试、性能测试、安全性测试、管理及维护测试等部分。


无线业务承载能力,该部分主要为在模拟最终用户真实使用的干扰环境下,AP 对于各项业务承载能力的测试。


4.1 设备能力测试


在电磁屏蔽室内无任何外部干扰情况下,针对 Wi-Fi AP 的设备能力开展测试工作。主要目标为确定 Wi-Fi AP 的各项理论性能。



硬件测试,在外观、电气性能、接口等方面满足要求;


性能测试,包含吞吐量、接收灵敏度、发射功率、不同距离下的接收信号强度、360 度转角接收信号强度、丢包率等;


功能测试,包含无线功能、中继功能、网络协议及数据转发功能、漫游功能、双频优选、多终端设备并发接入支持及对 AP 进行配置管理等;


安全性测试,设备满足电气安全、网络及数据安全要求;


管理及维护测试,支持通过 WEB、手机及远程等方式对 AP 进行管理、配置及维护。


4.2 无线业务承载能力测试


业务承载能力测试,是指在模拟用户实际外部干扰情况下,针对 Wi-Fi AP的业务承载能力开展的测试工作,确保 Wi-Fi AP 在实际环境中的展现性能可以满足用户体验。


业务承载性能主要包含对用户常用的业务开展针对性性能支撑测试,包含:机顶盒 IPTV 业务;视频业务,如腾讯视频、爱奇艺等;游戏业务,如英雄联盟、王者荣耀等;网页浏览业务;下载业务;其他。


以上述业务的最终用户实际体验为核心,AP 在不同业务交织存在的情况下,每种业务对应的吞吐量、下载速率、时延、家庭漫游无卡顿、业务安全性、业务稳定性等方面均需满足体验要求。


4.3 家庭 Wi-Fi 场景化测试方法


参考典型的家庭 Wi-Fi 网络实际组网方案,针对家庭 Wi-Fi 网络覆盖测试方法主要涉及接入终端、业务承载及 Wi-Fi 网络场景三方面。



测试选点


测试选点原则为:房屋中每个独立空间至少一个测试点,客厅等较大区域需要测试 2 个点及以上。主要目标区域包含:客厅、卧室、卫生间、阳台等。


测试内容


在家庭常见外部干扰环境中根据不同的接入终端,选定不同的常用位置区域,在使用不同的业务类型条件下,结合 Wi-Fi 网络覆盖场景,开展家庭 Wi-Fi 网络覆盖针对性测试。


测试内容包含:


Wi-Fi 网络性能:不同位置点的接收信号强度 RSSI、同频/临频/叠频干扰、下载速率等;业务承载性能:不同业务类型的承载性能,包含响应时延、业务稳定性等;漫游性能:根据用户移动使用习惯,保障漫游无卡顿。


 家庭 Wi-Fi 网络体验感知评价体系


5.1 家庭 Wi-Fi 网络质量标准


家庭 Wi-Fi 网络业务体验指标分为体验 KQI 指标、业务 KPI 指标和网络 KPI指标三个层次。


体验KQI指标从用户视角出发,对用户的体验感知进行分解和量化,体验 KQI指标可分解为多个业务 KPI 指标。


业务KPI指标从运维技术人员视角出发,用于分析影响用户感知的关键因素。


网络KPI指标从基础网络承载性能出发,直接反映网络运行的关键性能指标。


网络KPI直接影响业务 KPI,进而间接影响体验 KQI。


三类指标之间的层次关系如下图所示:



5.2 家庭 Wi-Fi 网络体验 KQI 指标


5.2.1 网页浏览


此处指用户终端通过 Wi-Fi 进行网页浏览的体验 KQI 指标。


用户感知到的网页浏览体验 KQI 指标有:页面响应时间、首屏显示时间和完全加载时间。


页面响应时间:定义为用户访问页面(需要有 DNS 解析过程),从用户在终端上发起访问指令(浏览器输入 URL 地址并触控或回车访问),到用户在页面上看到第一个内容的时间,桌面版浏览器以浏览器上方的标题成功显示为标志,移动版浏览器以页面第一个元素显示为标志。


首屏显示时间:定义为用户访问页面(需要有 DNS 解析过程),从用户在终端上发起访问指令(浏览器输入 URL 地址并触控或回车访问),浏览器发出获取该网站数据请求消息直至收到该网站返回的数据首次占满用户终端屏幕的延迟时间,即页面在浏览器窗口的上部区域(如桌面终端为 1920*1080 分辨率)充满时所需要的时间。


完全加载时间:定义为用户访问页面(需要有 DNS 解析过程),从用户在终端上发起访问指令(浏览器输入 URL 地址并触控或回车访问),到整个页面在浏览器上完全加载所需要的时间。


网页浏览业务体验 KQI 定义如表 5-1 所示:



5.2.2 宽带测速


此处指用户终端通过 Wi-Fi 进行宽带测速的体验 KQI 指标。


用户感知到的宽带测速体验 KQI 指标有:下载速率比和上传速率比。


下载速率比:该指标定义为使用测速软件访问指定服务器获取的最高下载速率与忙时平均用户下行带宽的比率。


上传速率比:该指标定义为使用测速软件访问指定服务器获取的最高上传速率与忙时平均用户上行带宽的比率。


宽带测速业务体验 KQI 定义如表 5-2 所示



5.2.3 在线视频

此处指用户终端通过 Wi-Fi 点播在线视频的体验 KQI 指标。


用户感知到的在线视频体验 KQI 指标有:首次缓冲时间、观看的卡顿次数和观看的卡顿占比。


首次缓冲时间:定义为用户开始点播视频节目或在观看过程中进行快进/快退操作(跳转的目标播放时间点为尚未进行缓存的时间点),在点播动作或快进/快退操作发起后,终端发出获取 OTT 节目源请求消息直至收到 OTT 云平台返回的数据能够满足终端首次出现视频影像的等待时间。


观看的卡顿次数:定义为用户在指定观看时间(例如 5 分钟)内,终端因已下载数据量小于视频解码播放所需要的数据量(不包含用户自行暂停或者用户终端 CPU 运行高负荷运行情况下造成的停顿),导致出现卡顿等待缓冲的次数。


观看的卡顿占比:定义为用户在指定观看时间(例如 5 分钟)内,终端因已下载数据量小于视频解码播放所需要的数据量(不包含用户自行暂停或者用户终端 CPU 运行高负荷运行情况下造成的停顿),导致出现卡顿,等待缓冲的总时长占单位观看时间的比例。


* 以 45 分钟为统计周期(常见电视剧为 45 分钟一集)


5.2.4 在线游戏


此处指用户终端通过 Wi-Fi 进行在线游戏的体验 KQI 指标。用户感知到的在线游戏体验 KQI 指标有:操作响应时间、操作卡顿率。


操作响应时间:用户在反复操作测试中(推荐 1000 次),玩家点击鼠标或键盘到游戏客户端开始响应的平均时间差,单位为 ms。


操作卡顿率:用户在反复操作测试中(推荐 1000 次),游戏出现卡顿的次数与总操作次数之比(不考虑终端性能瓶颈),单位为%。


在线游戏业务体验 KQI 定义如下:


以王者荣耀在线游戏为例。


5.2.5 高速下载


此处指用户终端通过 Wi-Fi 进行高速下载的体验 KQI 指标。


用户感知到的高速下载体验 KQI 指标有:传输请求响应时延、传输速率稳定程度和平均传输速率。


传输请求响应时延:从用户发起请求到成功建立文件传输连接的时延,包括DNS 解析(可选)、TCP 建连和第一次连接请求过程。


传输速率稳定程度:实时传输速率落在平均速率 80%~120%之间的时间占总传输时间的比例,反映传输速率的波动情况。


平均传输速率:数据内容传输阶段的平均速率,反映网络的传输能力。


高速下载业务体验 KQI 定义如下:



5.3 家庭Wi-Fi网络KPI指标


网络 KPI 决定了用户终端到互联网内容侧的端到端实际承载能力,直接影响互联网内容传输到用户终端的时间,最终体现在用户体验 KQI。


家庭 Wi-Fi 网络 KPI 指标包括业务体验、连接能力、覆盖能力、吞吐性能和抗干扰性能等指标。影响互联网用户业务体验的网络 KPI 指标包含双向时延和丢包率,该指标与互联网业务的云特征、客户端应用的端特征有关。


5.3.1 业务体验


网页浏览


双向时延:定义为客户端(端)与网页对象(云)之间的管道双向时延。


丢包率:定义为客户端(端)与网页对象(云)之间的管道丢包率。


宽带测速


双向时延:定义为客户端(端)与测速服务器(云)之间的管道双向时延。


丢包率:定义为客户端(端)与测速服务器(云)之间的管道双向丢包率。


在线视频


双向时延:定义为客户端(端)与测量时播放的视频分片文件所在服务器(云)之间的管道双向时延。


丢包率:定义为客户端(端)与测量时播放的视频分片文件所在服务器(云)之间的管道双向丢包率。


5.3.2 连接能力


衡量 Wi-Fi 连接稳定性的指标有信号稳定性、异常断链率、发送接收能力平衡度、多用户终端混合业务,以及多 AP 漫游性能等。信号稳定性是指在极限场景下的信号波动,同样的使用区域,要求用户终端不会出现信号格数波动大于 1 格的情况。


异常断链率是指在 Wi-Fi 网络受到干扰或设备出现异常情况下,用户终端异常断链的比例。


发送接收能力平衡度是指 Wi-Fi AP 与终端之间上下行链路的预算的平衡,避免出现有信号却无法上网的情况。


多终端混合业务包括两个方面指标,多终端分别跑不同业务时 Wi-Fi 网络的性能、时延和丢包率,以及远近距离终端相互影响(混合业务)。


多AP漫游性能是指终端在两个 AP 之间漫游时,对业务体验的综合影响。


5.3.3 覆盖性能


衡量 Wi-Fi 覆盖性能的指标包括 Wi-Fi AP 的射频基本性能指标发射功率和接收灵敏度,以及能更全面衡量覆盖能力的拉距覆盖性能、360 度转角覆盖性能等。


发射功率是指在屏蔽环境下,Wi-Fi 发射机的等效全向辐射功率(EIRP),可以通俗理解为发射出来的信号强度。接收灵敏度是指在屏蔽环境下,Wi-Fi 接收机能够正确地把有用信号拿出来的最小信号接收功率。理论上,发射功率越大,发送方向的覆盖越好,接收灵敏度越低,接收方向性能越好。但实际上,覆盖性能还和终端的发送功率/接收灵敏度相关,发送和接收方向平衡才能获得最佳的覆盖效果,如果发送方向是短板则会出现终端信号弱的情况,如果接收方向是短板则会出现终端有信号但上不了网的情况。


拉距覆盖性能是指在空旷无遮挡无干扰的实际环境下,不同距离的吞吐量。


360度转角覆盖性能是指在屏蔽环境下,Wi-Fi AP 与终端相距固定距离时,旋转 Wi-Fi AP 或终端,每个固定角度测的的吞吐量,通常每隔 30°测试12个点。这个指标实际上是衡量 Wi-Fi AP 天线的全向覆盖能力,相对拉距覆盖性能,360度转角覆盖性能更切合家居场景下的综合覆盖性能。


5.3.4 吞吐性能


衡量家庭网络 Wi-Fi 吞吐性能的指标包括极限吞吐性能、家居环境吞吐性能、多用户吞吐性能、RvR 性能。


极限吞吐性能是指在屏蔽环境下,Wi-Fi AP 与终端间可达到的最大 Wi-Fi吞吐量。


家居环境吞吐性能是指在特性干扰的实际家居环境下,不同位置或衰减后的360 度转角性能。通常选择 4 个家居的不同位置:近距离、中距离、远距离、极限距离(即极限覆盖点),每个位置记录 360 度转角性能。


多用户吞吐性能是指在特性干扰的实际家居环境下,多个终端分布在近、中、远距离并发开展业务的最大 Wi-Fi 总吞吐量。


RvR 性能是指 Wi-Fi AP 与终端通过同轴线连接,中间增加不同衰减后,获得的最大吞吐量与衰减的曲线。该曲线能比较直观的体现该 Wi-Fi AP 在不同距离下的极限性能。


5.3.5 抗干扰性能


衡量家庭网络 Wi-Fi 抗干扰性能的指标包括同频/临频/叠频干扰性能、强/中/弱干扰性能。


同频/临频/叠频干扰性能是指分别在指定强度的同频、临频或叠频干扰下,单用户和多用户的吞吐性能及时延、丢包率等性能。


强/中/弱干扰性能是指分别在指定的干扰模型(重度干扰、中度干扰、弱干扰)下,单用户或多用户的吞吐性能及时延、丢包率等性能。


5.4 家庭 Wi-Fi 感知指标体系


5.4.1 家庭 Wi-Fi 感知性能评估机制



5.4.2 家庭 Wi-Fi 感知性能评估细则


文章来源:中国联通网络技术研究院

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