WLAN无线应用性能测试

802.11 系列协议是一套完整的无线局域网协议组，包含了多个协议，例如 802.11、802.11b、 802.11a、802.11g、802.11i 和 802.11n，等等。其中 802.11-->802.11b-->802.11a/g- ->802.11n 协议主要致力于提高无线局域网的传输性能，实现了从 2M-->11M-->54M--> 300M 理论传输 能力的飞跃。 传输速率的提升，主要的依赖于物理层对于数据处理方式的提高，可以简单的理解，随着速 率的提高，一个传输单元内携带的信息要逐渐增多。 IEEE802.11b（Wi-Fi）使用开放的 2.4GHz 频段，物理调制方式为补码键控（CCK）编码的 直接序列扩频（DSS），最大数据传输速率为 11Mbps，无需直线传播。其实际的传输速率在 5Mbps 左右，与普通的 10Base-T 规格有线局域网处于同一水平。使用动态速率转换，当射 频情况变差时，可将数据传输速率降低为 5.5Mbps、2Mbps 和 1Mbps。 IEEE802.11a 工作在 5GHz U-NII 频带，从而避开了拥挤的 2.4GHz 频段，所以相对 802.11b 来说几乎是没有干扰。物理层速率可达 54Mbps，传输层可达 25Mbps。采用正交频分复用 （OFDM）的独特扩频技术 IEEE802.11g 的速率上限已经由 11Mbps 提升至 54Mbps，但还是使用 2.4GHz 频段，所以可 以和 802.11b 同时存在，所以 802.11g 在设计之处已经考虑到和 802.11b 的兼容性以及互相 影响。它同时支持 802.11b 的 CCK 和 802.11a 的 OFDM，802.11g 还支持 PBCC（Packet Binary Convolutional Coding，分组二进制卷积码）技术。802.11g 中规定的调制方式有 2 种，一为 原 Intersil 公司提案采用的 CCK-OFDM，另一为 TI 公司提案采用的 PBCC-22（也称 CCK-PBCC）调制方式，其中采用 PBCC-22 方式的 TI 提案保持了对 IEEE802.11b 的完全兼 容，并使最高传输速率达到了 22Mbps。
不太好的网络限速，下行的流量甚至可以超过限制流量； 4. 该网络应用，应该不会有上行的资源共享，也就是客户端用户仅仅在服务
器上下载电影，而不会上传数据信息；
1.2.6 迅雷下载工具
1.2.6.1 基本应用分析
该软件使用 UDP 传输协议； 通常安装完成以后，哪怕不看电影也会有一个进程 thunder.exe 在运行； 迅雷的确很疯狂，它会启动大量的 UDP 端口号，而且会建立大量的 TCP 连接； 迅雷的查询报文感觉应该在 80 个字节左右，这一部分也占据了大量的数量，超过 60%以上 的报文都是这类报文 在我的这个测试环境中，下载报文感觉没有太大的规律，下面的部分分析，下载下来的数据 报文主要集中在 800bytes 左右，当然下载的时候也出现过 1482 的报文，而上行报文都为 1482 的报文，这些报文应该是迅雷机制的实际表现数据。 在启动迅雷，但是没有下载的时候，上下行流量分布感觉和下载时相差不大，而且同样有大 报文存在，看来迅雷只要启动就会工作，就会有数据收发；
1.2.3 数据分析
下面数据为在正常看电影的过程中，进行了 64 秒钟的数据分析；
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1.2.4 结论
1. 小报文比例大约为 70%，远远超过普通应用中的小报文比例； 2. 从分析的流量看来，浏览网络的主要流量还是下行流量； 3. 下行的流量基本可以达到网络的限制流量，从上面的数据可以看出，对于
第1章 应用性能测试报告
1.1 WLAN 的工作原理介绍
WLAN 产品是在当前有线网络的基础上，补充实现了一种基于空间媒质的链路（协议称 802.11）。 802.11 的基础就是如何使用空间媒质进行信号的传输，当前主要支持了 802.11b、802.11a、 802.11g 和 802.11n 模式，这几种模式的区别主要在 Phy 层通过不同的机制实现了数据的发 送和接收。而其他的所有的特性都是相对独立的，而与数据的链路传输关系不是特别的紧密， 例如加密等等；当然不排除一些特性会对 Phy 层的发送参数进行适当的调整。
1.1.1 空口的理论性能分析
根据物理层发送机制，虽然 802.11b 的传输速率可以达到 11Mbps、802.11g 和 802.11a 的传 输速率可以达到 54Mbps、而 802.11n 的传输可以达到 300Mbps。 但是根据 802.11 协议的传输特性，WLAN 的理论性能（而且是大报文 1500Bytes 左右的报 文）也就是可以达到传输速率的 50%左右。
1.2.1.3 结论
1. 小报文比例大约为 52%； 2. 从流量看来，浏览网络的主要流量还是下行流量； 3. 从报文个数看，小报文上下行比例大约为 3.2.2.1 基本应用分析
该软件使用 UDP 传输协议； 通常安装完成以后，哪怕不看电影也会有一个进程 ppsap.exe 在运行；结束掉 ppsap.exe 进程， 可以彻底停止 ppstream 相关的报文； ppsap.exe 会向服务器的 UDP 端口 8800 进行注册；周期大约为 30 秒； 该进程可能会创建多个 UDP 端口号，一般 1 个到 3 个， 当看电影时候，客户端会发送查询报文，同时其他的客户端也会向该客户端发送查询报文， 通常报文长度为 59 或者 76，总之小于 80bytes；这部分报文超过了 70%； 实际的数据报文大小为 1103，主要为下行流量，也就是从外网发过来的流量，这部分报文 大约为总流量的 25%；按照 P2P 的思想，同样应该有上行流量才对，这个需要继续观察 基本数据大小为 59、67、1103，其他大小的报文总共不超过 5%； 在没有看电影的时候，客户端会定期发送查询报文，也可以收到查询报文但是频率非常低， 但是目前无法确定是否会有上行流量存在的可能，此时报文都是小报文，小于 80 字节；
1.1.5 WLAN 网络参考性能：
无线局域网的性能实际是指一个共享的空间媒质所能够支持的报文传输能力。所有的在这个 空间媒质中（这里还是指同信道）的所有设备都将共享空间媒质的性能，也就是共同抢占空 间媒质。WLAN 通过这个机制实现了设备在空间媒质的报文的分时传输，也在一定程度上 同样会消耗空口资源，降低空口的传输能力。 主要为了说明和解释 WLAN 网络的实际应用性能情况，下面给出了测试条件下 802.11b、 802.11g 和 802.11a 的理论性能：
1.6M
3.2M
3.5M
512Bytes 报文传输速率
3..5M
14M
15M
通常在大家讨论的 WLAN 的时候，习惯以理论最大传输速率作为 WLAN 的实际应用性 能，这个理解实际上将 WLAN 的应用带到了一个很大的误区！因为这个“理论最大传输速 率”通常为大报文的传输速率，也就是载荷为 1500bytes 的报文情况下的传输速率。但是在 实际网络应用中，这部分报文占到的比例不是特别高。
1.1.3 物理层理论性能：
这里将假想一个非常干净的环境，没有任何的其他的干扰、没有其他任何的报文，只是单方 向的进行数据传输，而在另外一个方向进行 ACK 确认，而且认为所有的报文都不需要进行 重传，整个传输过程中使用恒定的速率进行报文发送。 根据对空口报文的分析可以发现：当发送报文的速率超过 24M 的时候，ACK 的速率通常为
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24M 速率；而当发送报文的速率低于 24M 的时候，ACK 的速率通常为 1M 速率发送。 下面为一个报文发送过程需要占用的空间媒质的简单示意图：
1.1.4 WLAN 协议介绍：
上面提到这些性能实际上还是对于环境的要求比较苛刻的，例如报文大小都是 1500 左右的 报文，而且通常为一个用户在线测试（也就是整个空间媒质只有两台 WLAN 的设备在工作）， 这样就保证了空口丢包率将非常少，进而实现了所有的报文都有可能使用最高速率进行发 送。 但是实际的网络应用是不能达到上述的测试环境，所以不但由于报文大小影响到整个空间媒 质的传输性能，而且还有其他的信号源汇在一定程度上消耗空口资源，同时随着同信道设备 的增加，一些协议必要的报文也会消耗掉一定的空口资源，这些都会引起空口资源的性能降 低。
1.1.2 物理层消耗的时间：
802.11 的物理层为一个半双工的链路，也就是在发送报文的时候不能够进行报文的接收，而 在进行报文接收的时候同样不能进行报文的发送。 而空口在大部分的时间内都处于接收状态，当有报文需要发送的时候才切换到发送状态，而 这时候会触发一系列的空口竞争机制，也就是要在保证空间可以被使用的时候，才真正将报 文发送出去。每次的竞争至少需要一个 DIFS 周期和一个 Offset 时间退避。 除了上面的机制之外，不同的调制方式需要为实际需要发送的报文增加 PLCP 头组成实际发 送的物理层报文，而在发送之前同样会有一个 Preamble 的训练过程。下面表格给出了发送 一个报文物理层消耗的关键时间（us）：
不太好的网络限速，下行的流量甚至可以超过限制流量（例如超过 512K）； 4. 上行流量主要集中了大量的小报文；可以为每一个用户造成上行速度超过
100K 的小报文流量； 5. 按照 PPStream 的机制，对于经常使用该工具或者长期使用该工具的用户，
应该有一定的上行流量（也就是自己的网络资源的共享），这个需要继续验 证和分析，而且相信该上行流量不应该太低；
2) 所有分析中提到的小报文为小于 100Bytes 的报文；
1.2.1 普通网页浏览
1.2.1.1 基本应用分析
该软件使用 TCP 传输协议； 对于普通的网络浏览都是即时触发的，当点击进入新的页面的时候，无论网页多大。都会一 次传输完成，之后关闭连接； 对于普通上网来说，目前可以存在两种情况，一种为简单的网页浏览，另外一种为视频新闻 浏览； 对于两种浏览网页方式，主要的报文流量都是下行方向，其中普通网页浏览按照不停的点击 网页可以达到 0.12Mbps，而视频新闻的流量将相对大得多，可以达到 0.47Mbps