CN115665792A - 一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法及装置，该方法通过固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接；通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。通过本发明，能够对WiFi多用户无线通信技术性能进行全面准确的测试。
Description
技术领域
本发明涉及数据校准技术领域，尤其涉及一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法及装置。
背景技术
目前的WiFi测试仪表，在测试WiFi多用户无线通信技术时，通常是在AP下面下挂多个STA的形式，让STA同时开始传输，打开和关闭WiFi多用户无线通信技术的功能，来比较两次测试的时延值和吞吐量值，来查看是否有增益。但是当前选用的STA一般天线的角度和位置都是固定的，都是和AP天线为相同高度。
但是对于路由器（AP）来说，会根据实际场景判断是否会将多个STA放入一个多用户无线通信技术的分组，从而启用多用户无线通信功能，从而带来增益，也就是说有多个STA时，不一定AP就一定会调度多用户无线通信去传输，包括上行和下行，AP会根据很多条件综合考虑是否这一时刻会调用多STA为一个多用户无线通信分组。这条件就包括，多个STA的功率，MIMO传输情况，MIMO的传输情况又和STA距离AP的距离，天线的相对方向角度和位置有关。
如果采用目前的测试方案，固定STA位置，对于不同AP可能无法能触发AP调度多用户无线通信，从而对AP的多用户无线通信的能力会有一个错误的测试结果评估。
发明内容
本发明提供一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法及装置，旨在对WiFi多用户无线通信技术性能进行全面准确的测试。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，包括：
固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
其中，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置的步骤中，当无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。
本发明的第二个目的在于提出一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，包括：
位置设置模块，用于固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
增益确定模块，用于通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
最佳位置确定模块，用于通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
其中，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置时，当无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。
区别于现有技术，本发明提供的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。通过本发明，能够对WiFi多用户无线通信技术性能进行全面准确的测试。
附图说明
本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提供的一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，为本发明实施例所提供的一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，包括：
固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
其中，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置的步骤中，当无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。
本发明的第二个目的在于提出一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，包括：
位置设置模块，用于固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
增益确定模块，用于通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
最佳位置确定模块，用于通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
其中，在调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
其中，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置时，当无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
其中，WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。在具体测试过程中，分别开启两类多用户无线通信技术的上下行功能，即DL MU-MIMO和UL MU-MIMO，以及DL MU-OFDMA和UL MU-OFDMA，然后分别进行测试。
具体的，本发明的方案涉及WiFi多用户无线通信技术性能测试，是通过建立WiFi连接的客户端STA和路由节点AP两者配合进行测试。在本发明中，客户端STA以具备WiFi功能的移动设备为例，路由节点AP采用路由器。本发明涉及的WiFi多用户无线通信技术为OFDMA技术和MU-MIMO技术。
其中，OFDMA技术通过将子载波分配给不同用户并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。迄今为止，它已被许多无线技术采用，例如3GPP LTE。此外，802.11ax标准也仿效LTE，将最小的子信道称为——资源单位（Resource Unit，简称 RU），每个RU当中至少包含26个子载波，用户是根据RU区分出来的。我们首先将整个信道的资源分成一个个小的固定大小的时频资源块RU。在该模式下，用户的数据是承载在每一个RU上的，故从总的时频资源上来看，每一个时间片上，有可能有多个用户同时发送。
OFDMA（正交频分多址）相比OFDM（正交频分复用）有如下优势：
更细的信道资源分配：在部分节点信道状态不太好的情况下，可以根据信道质量分配发送功率，来更精细化的分配信道时频资源。
提供更好的QoS：因为Wi-Fi 5及之前的标准都是占据整个信道传输数据的，如果有一个QoS数据包需要发送，其一定要等之前的发送者释放完整个信道才行，所以会存在较长的时延。在OFDMA模式下，由于一个发送者只占据整个信道的部分资源，一次可以发送多个用户的数据，所以能够减少QoS节点数据包发送的时延。
更多的用户并发及更高的用户带宽：OFDMA是通过将整个信道资源划分成多个子载波（也可称为子信道），子载波又按不同RU类型被分成若干组，每个用户可以占用一组或多组RU以满足不同带宽需求的业务。Wi-Fi 6中最小RU尺寸为2MHz，最小子载波带宽是78.125KHz，因此最小RU类型为26子载波RU。以此类推，还有52子载波RU，106子载波RU，242子载波RU，484子载波RU和996子载波RU，下表显示了不同信道带宽下的最大RU数。RU数量越多，发送小包报文时多用户处理效率越高，吞吐量也越高。
MU-MIMO 即Multi-User Multiple-Input Multiple-Output 的缩写，直译为“多用户多输入多输出”，是最新Wi-Fi技术标准802.11ac(WiFi 5) 以及802.11ax(WiFi6)的最重要特性之一，能彻底改变Wi-Fi网络的运行方式，显著提高网络总吞吐量和总容量。
没有MU-MIMO技术之前的传输方式，AP下所有的STA终端大家通过时分的方式共享AP资源，这样就会让传输时延和吞吐都很低。MU-MIMO的传输是利用不同的空间流来并行传输多个STA，这样就能很大的减少了多用户时的传输时延以及增加吞吐量。
本发明的性能测试过程中，首先初始化所有天线高度和角度，然后触发所有STA终端与AP建立无线通信连接，即WiFi连接，同时开启AP的DL功能及STA的OFDMA功能，测试上行和下行的时延和吞吐量，记录为结果1；然后关闭AP的DL功能及STA的OFDMA功能，测试上行和下行的时延和吞吐量，记录为结果2。将结果1和结果2进行数学比较，结果作为第一记录增益。
遍历所有客户端的STA中其中一者与AP的相对高度，高度范围设置为AP上方及下方的20cm，即总长为40cm，步长设定为1cm，每次移动后，均记录得到前述的结果1和结果2，并进行数学比较，得到相应数量的记录增益；同时固定该STA的高度位置，遍历其与AP之间的角度，角度范围设定为与AP所在水平面上下所成60°角的范围，总角度为120°，步长设定为1°，每次移动后，均记录得到前述的结果1和结果2，并进行数学比较，得到相应数量的记录增益。
对全部的STA做如上操作，得到全部的记录增益，则其中数值最大的STA所在位置，即为本发明所寻求的无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
区别于现有技术，本发明提供的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；通过开启及关闭无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；通过调整客户端中的一者或几者与无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。通过本发明，能够对WiFi多用户无线通信技术性能进行全面准确的测试。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在所述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现所述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。所述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
所述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，其特征在于，包括：
固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在所述无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
通过开启及关闭所述无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录所述无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
通过调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
2.根据权利要求1所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，其特征在于，在调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
3.根据权利要求1所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，其特征在于，在调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
4.根据权利要求1所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，其特征在于，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置的步骤中，当所述无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，所述无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
5.根据权利要求1所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试方法，其特征在于，所述WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。
6.一种新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，其特征在于，包括：
位置设置模块，用于固定具备无线WiFi网络的客户端和无线访问节点的位置，在所述无线访问节点周围布置若干天线；构建无线访问节点与客户端之间的WiFi连接，并配置WiFi参数；
增益确定模块，用于通过开启及关闭所述无线访问节点的多用户无线通信技术功能，分别记录所述无线访问节点和客户端之间的下行与上行时延和吞吐量，基于开启时的下行与上行时延和吞吐量及关闭时的下行与上行时延和吞吐量，确定对比增益；
最佳位置确定模块，用于通过调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对高度和角度，记录在不同相对高度和角度的对比增益，确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
7.根据权利要求6所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，其特征在于，在调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对高度时，调整高度范围为0-40cm，调整步长为1cm。
8.根据权利要求6所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，其特征在于，在调整所述客户端中的一者或几者与所述无线访问节点之间的相对角度时，调整角度范围为0-120°，调增步长为1°。
9.根据权利要求6所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，其特征在于，在确定无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置的步骤中，当所述无线访问节点的信息吞吐量为最大值，且延时为最低值时，所述无线访问节点所在位置为无线访问节点与客户端的WiFi多用户无线通信技术性能最佳的相对位置。
10.根据权利要求6所述的新型的WiFi多用户无线通信技术性能测试装置，其特征在于，所述WiFi多用户无线通信技术至少包括正交频分多址技术OFDMA和多用户多输入多输出技术MU-MIMO。
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