移动终端WiFi模拟测试系统设计与实现

2018-10-17蔡东蛟赖锦山蔡春水

计算机时代 2018年8期

蔡东蛟　赖锦山　蔡春水

摘要：介绍了移动终端WiFi测试，针对测试中存在的漫游性能测试和大范围移动连接性能测试问题，分析了改进测试场景的方法，着重设计了在实验室条件下由系统硬件和控制软件组成的模拟测试系统。对移动终端产品进行测试的结果表明，该测试系统行之有效，实现了在不同信号强度和漫游环境下的测试目的。

关键词：移动终端； WiFi；模拟；测试系统

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）08-33-03

Design and implementation of WiFi simulation test system for mobile terminal

Cai Dongjiao1， Lai Jinshan2， Cai Chunshui2

（1. Department of Information Technology Engineering， Fuzhou Polytechnic， Fuzhou， Fujian 350108， China； 2. Fujian Newland Computer Co.， Ltd.）

Abstract： The mobile terminal WiFi test is introduced， aiming at the problems of roaming performance test and the wide range mobile connection performance test， the method of improving the test scenario is analyzed， and the simulation test system consisting of the hardware and the control software under the laboratory conditions is designed. The testing results of mobile terminal products show that the test system is effective， and the purpose of testing under different signal strengths and roaming environments is realized.

Key words： mobile terminal； WiFi； simulation； test system

0 引言

随着移动终端及移动应用的普及，开展移动终端测试将有助于提高和改进移动终端和移动应用的质量[1-5]，以移动终端WiFi测试为例，常见的测试类别有基本功能测试、安全功能测试、Qos功能测试、组播功能测试、漫游切换测试、性能参数测试等，测试项目包括了AP扫描与连接及兼容性、AP信道连接、SSID配置、预共享密钥、身份验证、Qos功能、组播功能、漫游切换、无线接口吞吐量、时延、抖动和丢包率、传输速率等。

1 问题的提出

在对移动终端进行WiFi测试过程中，有些测试项目在操作上不太方便。

考虑以下两个对移动终端进行WiFi测试的场景：

场景一需要测试WiFi信号强度低时的移动终端连接性能，此时需要拿着手持终端到距离无线AP较远的地方测试，很显然，这样的测试在操作和记录上是不方便的，特别是如果需要同时操作服务端和客户端测试软件的情况下，往往还需要多人配合才能进行，此外，离开实验室测试还存在无线信号易受干扰、不受控制的问题。

场景二需要测试移动终端的漫游性能，通常有两种方法：一是搭建一个实际的漫游网络，然后拿着移动终端大范围走动进行测试，如前所述，这种方法在操作上不太方便，而且不是所有的环境都满足条件建立实际的漫游网络；二是在实验室通过开启和关闭两个无线AP电源进行模拟漫游测试，这种办法模拟了终端在两个AP之间骤然切换的状况，并不能模拟实际的漫游过渡状况。

上述测试场景提出的问题，可通过搭建一个模拟测试系统来解决，即在实验室环境下解决大范围移动测试以及真实漫游模拟测试问题。

通过考察前述两个测试场景，发现一个共同点，就是都需要AP的信号强度能够发生改变，因此，只要有能改变信号强度的无线AP，即可在实验室条件下实现测试场景一和测试场景二的测试。改进后的测试场景如下：

场景三通过调节无线AP的信号强度，即可在指定的信号强度下测试移动终端的WiFi连接性能，而无须离开实验室进行测试。在测试过程中，一个人即可同时操作服务端和客户端的测试软件，并且可实现信号的质量可控，如屏蔽外界干扰或选择最佳信道等等。

场景四用两个可调节信号强度的无线AP，通过同时调节两个AP的信号强度，使一个AP的无线信号由最强到最弱，同时使另一个AP的信号由最弱到最强，即可在实验室内实现真实漫游环境的模拟。

如图1所示，A显示了漫游开始时的两个AP的信号状态，B显示了EUT（被测设备）模拟漫游到两个AP中点位置的状态，C显示了漫游结束时的状态。在整个漫游过程中，被测设备始终位于两个AP中间，并不需要做实际的移动。

2 系统设计

针对以上测试问题的分析，可通过设计一个模拟测试系统用于移动终端WiFi测试，模拟测试系统设计主要涉及到二部分，系统硬件组成和控制软件开发。

2.1 系统硬件组成

由于无线AP本身不具备大范围调节信号强度的能力（企业级AP虽然功率可调，但调节范围很小，无法满足需求），因此需要利用可调衰减器来实现信号强度的调节。如图2所示，一个衰减器和一个无线AP组成一个可調AP单元。

檢测控制台用于产生流量，安装IPerf测试工具后，与客户端配合即可进行TCP或UDP数据的测试，802.1x服务器可用于WiFi安全认证方面的测试。使用其中的一个可调AP单元，即可实现测试场景三的测试。同时使用两个或两个以上可调AP单元，即可实现漫游测试。

2.2 控制软件开发

WiFi测试系统中需要开发的控制软件和工具有两个：一是衰减控制程序，二是WinCE平台的网络性能测试工具。

2.2.1 衰减控制程序

衰减器选择程控可调式的，通过编程控制衰减量。衰减控制程序根据厂家提供的RS232命令说明进行编程，并根据用途编制两个程序：单个AP单元的衰减控制程序和漫游环境的控制程序。图4和图5分别是这两个程序的界面截图。

单个AP单元的衰减控制程序主要用于场景三的测试，即测试不同信号强度下的移动终端的WiFi性能。

漫游环境的控制程序，控制至少两个AP单元，初始化时其中一个AP的信号无衰减，而另一个AP的信号衰减到强度接近为0，开始漫游后控制两个AP的信号强度反向变化直至停止。程序可设置循环次数，实现连续多次漫游的测试。

2.2.2 网络性能测试工具

在WiFi测试领域中通常使用IxChariot测试软件进行性能测试及Qos、组播测试，该软件可通过重新创建真实场景评估WLAN设备和网络的Wi-Fi性能，但IxChariot比较昂贵，因此选择了开源工具Iperf，Iperf有Windows版、Linux版和Android版。以WinCE版为例，利用Iperf开源程序的特点，对WinCE版的Iperf进行改造，图6为改造前Iperf运行时的界面，图7为改造后的界面。

可以看到改造前仅作为Client端使用，只能用来测试Wince端的TCP上行吞吐量，而改造后既可以作为Client端也可以作为Server端使用，可以测试TCP和UDP的上下行传输速率（勾选Server时测得下行速率，不勾选时为上行速率）、丢包率以及UDP的抖动值。

3 模拟测试

利用该模拟测试系统，测试前可先对信号强度和信噪比进行检测，保证基本一致的测试环境条件。通过对几款移动终端产品进行测试，取得了满意的结果。以下是某款PDA产品的测试数据，表1为该产品的WiFi性能测试数据，表2为该产品的漫游测试数据。

4 结束语

通过设计在实验室条件下的移动终端WiFi模拟测试系统，可对移动终端开展WiFi模拟测试，系统试运行表明，在不同信号强度和漫游环境下的测试行之有效，这对于降低产品的测试成本有积极的意义。

系统还有需改进的地方，主要是使系统在一些专项测试上有更好的适应性。

参考文献（References）：

[1] 胡程.WiFi终端漫游原理及实现[J].信息通信，2017.6：

236-238

[2] 滕劲，徐昌庆.WiFi中多AP间快速切换的研究与实现[J].通

信技术，2009.11：121-123

[3] 程杨.智能终端WiFi模块吞吐量测试方法探索[J].电视技术，