蔡建宇 董三碧 梁家通 莫賢標
(威凱(深圳)檢測技術有限公司 深圳 518000)
隨著物聯網技術的發展和智能家電市場的快速增長,越來越多的家庭開始使用智能家電,如智能電視、智能冰箱、智能音響等。這些智能家電通常搭載WiFi模塊,用戶需要通過WiFi 網絡進行連接控制。用戶可以通過WiFi 將智能電視連接到互聯網,實現在線觀看電影、節目和游戲等功能;可以通過WiFi 將智能冰箱連接到手機應用程序,實現遠程監控和控制,還可以根據用戶的購物清單自動訂購食品和物品;可以通過WiFi 將智能音響接入音樂流媒體服務,隨時享受高品質的音樂。
然而,智能家電的使用體驗很大程度上依賴于WiFi通信傳輸性能表現。如果WiFi 信號弱,連接不穩定或傳輸速度慢,用戶可能會遇到無法正常、流暢使用智能家電的問題。比如,智能電視可能會出現視頻卡頓或播放中斷的情況,智能冰箱可能無法及時收到用戶的指令,智能音響可能會有音質不佳或播放延遲的問題。因此,智能家電產品的WiFi通信傳輸性能表現影響著用戶使用體驗。
WiFi 技術已經成為家庭內部和辦公場所等環境中最常用的無線網絡技術。在WiFi 無線通信技術帶來便利的同時,隨著智能家電的增多,網絡負載的增加,和通信信道的日益擁塞,智能家電的WiFi通信傳輸性能問題也日益凸顯。因此,定量分析智能家電WiFi通信傳輸性能,幫助用戶認識WiFi 網絡的性能問題,優化智能家電的響應速度和穩定性,對于提升用戶體驗具有重要意義。
WiFi通信傳輸性能是指WiFi 網絡在傳輸數據時的速度、穩定性和可靠性。在家庭WiFi 網絡中,主要網絡節點為路由器,手機,智能家電等。從用戶使用體驗出發,從以下測試指標:吞吐量,傳輸時延,連接穩定性,考核智能家電產品的WiFi通信傳輸的速度,穩定性和可靠性。
吞吐量,是指WiFi 網絡單位時間傳輸的數據量,通常以Mbps(兆比特每秒)為單位。最大吞吐量是指,當WiFi 信號強度持續增大時,測得的吞吐量數值不再增大,此時的吞吐量數值為最大吞吐量。吞吐量越大,表示網絡數據傳輸能力越強,可以更快地傳輸大量數據。WiFi6的理論最大傳輸速度如表1所示。
表1 WiFi6 802.11ax 傳輸速度
弱信號吞吐量,是指在WiFi 信號強度較弱時,WiFi網絡單位時間內傳輸的數據量。
鄰頻信號干擾下吞吐量,是指在施加鄰頻WiFi 信號干擾后,WiFi 網絡單位時間內傳輸的數據量。
同頻信號干擾下吞吐量,是指在施加同頻WiFi 信號干擾后,WiFi 網絡單位時間內傳輸的數據量。
傳輸時延,是指WiFi 網絡中信號發送端發送數據到信號接收端接收數據的時間間隔。較低的傳輸延遲意味著數據傳輸更快,可以提供更加流暢的使用體驗。
連接穩定性,是指WiFi 產品在一定時間內保持穩定連接WiFi 網絡的能力。更長時間的連接穩定性表征著WiFi 產品更優的可靠性,穩定性。
3.1.1 試驗條件
在室溫條件下,在全電波暗室中進行。
3.1.2 測試布置
智能家電在全電波暗室中按照其典型工作狀態布置,并開啟業務狀態。
3.1.3 測試配置
關閉智能家電的WiFi 搜索模式、省電模式、藍牙功能。
3.1.4 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。
設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號,通過IPERF 等測試軟件,設置傳輸協議為TCP,運行測試時間為60 s,在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接,分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試,記錄平均吞吐量數值。
以初始位置為0 °,依次轉動60 °,120 °,180 °,240 °,300 °。在各個角度下進行吞吐量測試,記錄最大吞吐量角度。在此角度下提升路由器WiFi 信號強度,重復測試吞吐量,直至吞吐量數值不再提升。保持當前路由器的WiFi 信號強度。
以此時測試位置為0 °,依次轉動30 °,60 °,90 °,120 °,150 °,180 °,210 °,240 °,270 °,300 °,330 °,360 °,在各個角度下進行吞吐量測試,記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為該產品的最大吞吐量。
切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬,重復上述步驟,記錄每種測試條件下的吞吐量數值。
3.1.5 測試結果
測試結果按照表2 進行記錄。
表2 吞吐量記錄表
3.2.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
3.2.2 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。
設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號,通過IPERF 等測試軟件,設置傳輸協議為TCP,運行測試時間為60 s,在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接,分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試,記錄平均吞吐量數值。
設置路由器WiFi 信號強度,使得智能家電接收的信號強度水平為-70 dBm,若智能家電產品未能搜索到WiFi 信號,則提升路由器WiFi 信號強度,每次提升5 dB,直至智能家電接收可以接收到路由器的WiFi 信號,保持當前的路由器的WiFi 信號強度。
以初始位置為0 °,依次轉動30 °,60 °,90 °,120 °,150 °,180 °,210 °,240 °,270 °,300 °,330 °,360 °。在各個角度下進行吞吐量測試。記錄各個角度的吞吐量。
切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬,重復上述步驟,記錄每種測試條件下的吞吐量數值。
3.3.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相鄰信道,信號強度設置為-60 dBm。
設置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號,通過IPERF 等測試軟件,設置傳輸協議為TCP,運行測試時間為60 s,在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接,分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試,記錄平均吞吐量數值。
以初始位置為0 °,依次轉動30 °,60 °,90 °,120 °,150 °,180 °,210 °,240 °,270 °,300 °,330 °,360 °,在各個角度下進行吞吐量測試,記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為鄰頻信號干擾下的吞吐量。
切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬,重復上述步驟,記錄每種測試條件下的吞吐量數值。
3.4.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
3.4.2 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相同信道,信號強度設置為-60 dBm。
傳統語文教學多為單篇教學,而語文新課程則更強調單元模塊教學。單元模塊教學是以一個單元為一個整體,緊扣單元主題,把課文相關知識連為一條教學線索,融聽說讀寫訓練為一體,使單元整體運轉。其實施步驟分四步。
置路由器在指定信道、數據速率、制式、帶寬發射信號,通過IPERF 等測試軟件,設置傳輸協議為TCP,運行測試時間為60 s,在電腦與智能家電間建立數據傳輸連接,分別測試智能家電的上行和下行數據吞吐量測試,記錄平均吞吐量數值。
以初始位置為0 °,依次轉動30 °,60 °,90 °,120 °,150 °,180 °,210 °,240 °,270 °,300 °,330 °,360 °,在各個角度下進行吞吐量測試,記錄所有角度的吞吐量數值。此時各個角度的吞吐量數值為同頻信號干擾下的吞吐量。
切換不同的信道、數據速率、制式、帶寬,重復上述步驟,記錄每種測試條件下的吞吐量數值。
3.5.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
3.5.2 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過Wi-Fi 無線通信傳輸方式與路由器連接。
電腦開啟 ping 程序對智能家電的 IP 地址進行 ping數據包傳輸,間隔為 10 ms,耗時30 min,記錄結果。
3.6.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
3.6.2 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。設置WiFi 干擾信號位于相同信道,信號強度為-60 dBm。
在電腦開啟 ping 程序對智能家電的 IP 地址進行 ping數據包傳輸,間隔為 10 ms,耗時30 min,記錄結果。
3.7.1 試驗準備
試驗條件,測試布置,測試配置同最大吞吐量測試保持一致。
3.7.2 測試步驟
選擇空間流規格不小于智能家電的路由器,智能家電使用其默認的天線。電腦通過網線連接路由器,智能家電通過WiFi 無線通信傳輸方式與路由器連接。通過路由器后臺的設備連接情況,記錄24 h 內智能家電產品的離線情況。
隨著智能家電的廣泛使用,通信信道將更加擁塞,這對智能家電的WiFi通信傳輸性能提出更高要求。本文提出了吞吐量,傳輸時延,連接穩定性這三個指標來考核智能家電的WiFi通信傳輸性能,在一定程度可以對智能家電的WiFi通信傳輸性能作出評價,有助于用戶了解智能家電WiFi通信傳輸性能,選擇符合使用體驗的產品,同時可以為智能家電廠商改造升級智能家電產品提供思路。