WiFi网络指标测试的研究与实现

广东南方电信规划咨询设计院有限公司珠海分公司 曹炳健

1.引言

随着WiFi网络的普及，从家庭、办公室到公众热点甚至整个城市，WiFi网络都有着非常普遍的使用。目前WiFi网络所采用的频率主要是开放的2.4G频段，家庭、商业都无需经过授权直接使用，加上可用频率的有限性，导致同一个热点存在多个相同频率的信号相互干扰等情况。如何监测WiFi网络性能的好坏，是建设、维护、优化网络的重要手段。一个网络性能的好坏，是通过其各项网络指标值进行表征的。对网络指标的研究监测对一个WiFi网络，特别是一个运营级别的WiFi网络来讲，有着非常重要的意义。通过网络指标的监测从而判断网络性能的好坏，为平时网络维护提供重要的依据，进而可以通过调整各种指标对网络进行优化。

如何通过智能化手段，实现对WiFi网络各项网络指标的监测，是建设以及维护一个运营级别WiFi网络需要面对的问题。一个好的监测工具可以起到事半功倍的作用，为此，作者通过对WiFi网络指标的测试研究，利用Delphi平台开发一个WiFi网络指标路测软件，实现WiFi各项网络指标的自动采集功能，为WiFi网络建设的工程前期扫频、工程验收以及后期网络优化提供一个自动化路测解决方案及科学工具。

2.WiFi网络指标的介绍

一个WiFi网络性能的好坏，除了其无线侧的指标外，还与其上联的网络侧性能密不可分的，本文主要针对其无线侧的网络指标进行研究。一般来讲，监测一个WiFi网络无线侧的性能主要主要监测以下几项指标：

(1)SSID-服务集标识符(网络标识符)；

(2)信道Chanel(频点)；

(3)接收功率强调RSSI(单位：dBm)；

(4)信噪比SNR(因Windows系统开放的网卡API无法监测到SNR指标。故本软件通过监测连接质量LinkQuality代替SNR)。

以上四项网络指标决定了WiFi网络无线侧的网络标识及性能好坏。也是本软件在路测中主要监测的四项无线侧指标。

3.系统设计

3.1 系统主要设计思想

WiFi网络指标的路测软件的主要设计思想是：在移动测试的过程中，根据测试路径不停检测当前位置的各项网络指标值，然后在当前位置将指标值标识出来。标识时根据预先设定的指标代表颜色在路径上进行画点，从而实现路测打点的整个记录过程。

3.2 系统的结构设计

系统采用单机模式进行设计，用户界面采用Delphi进行开发，测试数据文件的保存及处理采用Access作为后台数据库。每个测试工程的测试数据生成一个独立的Access数据库文件，方便每个测试工程的独立管理以及后期报告的分析处理。

系统主要包括测试、报告处理两部分功能，两者结构如图1所示。

3.3 系统的数据流程及主要功能模块图

如图2所示，工程开始前先新建工程(用户填写一些工程的基本信息后，系统会根据相关的信息生成相应的数据库文件)，然后导入路测的地图文件。

测试开始时，需要先定位当前位置(这里可以是手动定位也可以根据外置的GPS装置，根据实施获取的位置信息数据进行实时定位，就是通过相应的算法将当前位置在地图上定位)，然后通过无线网卡读取当前检测到的无线网络各项指标值，并保存到设定的数据库表格中，然后在地图上标识当前测试点的测试值(可以根据预先设定的色值改变测试点的颜色，也可以直接在测试点上添加关键指标值)。

每次处理完一个测试点的数据后，检查用户是否结束测试工作，如果没结束，则更新定位信息(手动定位以及GPS实时定位对应的算法不同)，重新定位当前位置后，重新读取数据重复以上工作。如果用户要结束测试工作，则保存工程文件的数据。

后期的路测分析报告就从上述所保存的数据总提起相应的数据，根据特定的要求进行统计、生成图表等，按照指定的形式生成路测分析报告。

4.主要实现技术

4.1 地图定位

系统支持两种方式进行地图的定位：手动定位和GPS实时定位。由于WiFi的测试大部分在室内环境下进行，而室内环境无法接受到GPS信息，所以手动定位的方式比较常用，在室外场景的测试中，才用到GPS实时定位。这里主要介绍一下常用手动定位的设计思路。

路测是指测试设备的移动过程中，不停循环检测网络指标值，并按指定的路径记录下来的一个过程。在手动定位的过程中，只需用户设定测试起点、转折点以及终点位置（通过点击地图位置获取），系统就会把相邻两点之间的路径默认为直线路径进行定位，根据用户设定的采样频率进行定时采样打点。具体算法如下：

图1 系统结构图

图2 系统的数据流图

图3 RSSI指标色值范围图

图4 xx热点ChinaUnicom的RSSI覆盖指标统计图

(1)定位始点位置，并将终点位置设为始点位置(两点相同)。

(2)按设定的频率检测无线网络指标值。

(3)将每次检测到的数据作为临时测试点数据临时保存。

(4)判断终点是否和始点位置一致，如果一致，则转到(2)；如果不一致，继续往下。

1)将以保存的临时数据点，按直线路径，等距分布在始点与终点之间，并将临时数据点加上所分布的位置信息，保存为正式测试点数据。

2)将始点坐标设为终点坐标位置，为下一路段测试准备。

3)判断用户是否有结束测试工作的请求，如果没有，则转到(2)；如果要结束，则往下。

4)保存所有正式测试点数据。

4.2 通过无线网卡读取WiFi网络指标值

本软件对无线网络指标值的获取，主要是通过笔记本电脑自带的无线网卡进行获取。由于不同笔记本终端的网卡不尽相同，故通过网卡的驱动程序进行监测无线信号的可操作性不大。本软件通过调用Windows系统的Native Wifi Reference API函数，实现对Windows系统中无线网卡的简易操作，包括对无线网络指标的获取。主要实现网络指标获取的代码如下：

4.3 通过预设的色值标识测试点

为使用户能简单、直观地判断测试指标值的好坏，软件对测试指标值进行色差标识。例如对RSSI指标的色值标识时，设定为如图3所示，将某一区间的指标值，设定为一个颜色显示。根据每个测试点的指标值显示为对应的颜色，在整个测试结果显示中，指标值好坏情况就可以一目了然。下面是一段根据RSSI值获取预设颜色值的函数代码：

4.4 数据统计以及报告的生成

自动生成测试报告是软件的另一功能模块，主要是根据测试过程中保存在数据库中的数据，通过利用数据库的查询统计功能，对测试结果进行统计分析，按设定的报表方式生成测试报告。例如对RSSI的指标测试，WiFi工程验收规范有一项为“指标要求：目标覆盖区域内95%以上的位置，接收信号电平≥-75dBm”。软件通过对数据库的查询统计，实现了如下的报表功能，简单明了的实现了验收指标的核对。图4为在某一热点测试的ChinaUnicom的网络覆盖RSSI指标的报表。

5.结语

本文主要介绍如何通过采用Delphi平台开发一个WiFi网络指标路测软件，实现WiFi各项网络指标的自动采集。为WiFi网络建设的工程前期扫频、工程验收以及后期网络优化提供一个自动化路测解决方案及科学工具。使WiFi网络建设、维护、优化人员可以从大量的手动测试工作中节省时间，把精力集中在所关心的网络指标分析上，对网络的维护、优化工作起到事半功倍的效果。