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评测|MU-MIMO是否真的可以扩展Wi-Fi系统容量?

2017-07-25 00:01    it168网站 原创  作者: 邹铮翻译 编辑: 宁飞虹

  MU-MIMO可使多个客户端站从单个接入点(AP)接收独特但同时的传输。

  在这种技术之前,每个相关联站都必须通过正常争用流程等待,并受制于给定安装中可能部署的、可用的和适用的供应商类/服务质量机制。

  重要的是,大多数客户端,特别是高度移动的客户端(例如手机和平板电脑)通常仅限于一个或两个MIMO流。因此,客户端对吞吐量的要求通常远远低于给定AP单个发送周期内配置的吞吐量。鉴于第二波企业级802.11ac AP通常部署三个或者四个MIMO流,这意味着可通过MU-MIMO带来更多的网络带宽和总体系统容量。

  这里的问题是可实现增加多少吞吐量和/或容量。大多数WiFi部署可对系统进行几十次调整,每个调整都可能提高整体吞吐量和/或容量,跨越AP、客户端、驱动程序和管理控制台,还必须考虑无线通信的变化莫测和不确定性。这让我们很难评估在典型操作条件下任何增强技术的潜能,;例如MU-MIMO。这里需要更专业的测试环境。

  在这种测试中,目标是确定MU-MIMO可带来的好处,并在RF隔离可重复的测试环境中量化这些好处。

  无线测试和性能评估方面的最新进展让我们可准确配置这样一个平台,帮助我们快速、重复、高效地执行所需的测试以及评估解结果,从而为WiFi用户和最终用户对生产环境的MU-MIMO设定适当预期。

  测试环境和流程

  二十多年以来,Farpoint Group一直致力于无线产品测试,几乎所有这些测试都在露天空间中进行。由于RF传播的性质为非确定性,我们会制造多路径、建筑物构造以及多种形式的信号衰减,我们一直尝试通过各种程序措施来平均外部性因素。这些措施包括使用频谱分析仪的监控测试、使用转盘来消除至少在电池供电客户端天线方向因素,平均多次相对较长(每次1.5-3分钟)的测试,以及消除任何明显异常结果。虽然我们认为这样做可创建公平的测试环境,但我们无法保证在另一个物理环境或者甚至在另一个时间重复,无论采取什么步骤,都存在一定程度的不确定性。

  随着隔离实验室的出现以及高度可编程和仪表化测试设备的不断发展,上述无线测试的状态已经显著改进。隔离实验室是半消音环境,RF传播方面完全可与外界隔离,从而可创建最理想的测试环境。

  因此,我们将被测设备(DUT)放置在这些实验室中可消除露天空间的外部因素。测试室可与RF电缆互连,可相对容易地配置任意测试环境。在给定物理环境的不可确定性以及上面提到的外部因素都不再是测试结果中的影响因素。

  此测试中,我们使用的测试室由octoscope公司制造,作为其octoBox产品线的一部分,如下图所示:

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

▲Farpoint Group

  在本次测试中使用的其他来自octoscope组件是PalTM 2伙伴设备设备仿真器,我们用作DUT来模拟客户端和802.11ac Wave 2接入点。Pal 2是基于高通WiFi芯片组,具有定制驱动程序、固件和相关软件,所有这些定制都可实现高度可配置性,并通过方便的基于浏览器的用户界面来实现。我们使用一个Pal 2来模拟单个四流AP,测试之间配置的唯一变化是启用和禁用MU-MIMO。

  另外三个Pal 2设备模拟单流客户端,被放置在第二个octoBox,同时,我们分别对启用两个和三个客户端进行单独测试,每次都启用和禁用MU-MIMO。我们使用单流是因为我们认为大多数客户端都将这样配置,以最大限度发挥MU-MIMO优势。下面是测试配置的框图:

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

  我们认为这一策略足以证明MU-MIMO对提高性能和系统容量的贡献。

  我们使用octoScope新的octoBox软件套件(下面是屏幕截图)beta版,它可统一所有octoScope产品的控制,包括可编程仿真器、通道仿真器以及相关产品,均显示在基于浏览器的界面。

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

  这使得非常容易指定、设计、部署和执行所需的测试,所需时间和精力要比露天空间少得多,而且更加准确。

  octoBox Software Suite包括流行的iperf3基准测试工具,对于此测试,我们使用了80MHz通道,TCP和UDP都作为传输层,指定无限带宽,在每次测试中一分钟发送128KB数据包。每次运行中,RSSI保持在-41 dBm(通过调整quaAtten单元),这是隔离测试环境的另一个主要优势。

  测试结果

  每次测试的前十秒的数据被丢弃,以允许当相关客户端开始接收流量而发生的任何速率调整。下图显示了给定测试的输出,在这种情况下,启用MU-MIMO的三个客户端。

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量

  下图包含使用TCP和UDP分别进行四次测试的解雇偶:

MU-MIMO是否真的可扩展WiFi系统容量
▲Network World / IDG

  我们可以看出,在每种情况下,启用MU-MIMO都可带来非常显著的性能提升,在测试中没有对设置或配置进行其他更改。

  讨论和结论

  当然,我们并不说任何商业AP和客户端组合都可实现上述结果。在特定环境中特定组合的端点会产生一组特定吞吐量结果,这可能会随着时间、特定物理环境等因素而变化。

  我们这里的测试目标是仅检查MU-MIMO的潜力,我们可以肯定的说,MU-MIMO可最大限度提高给定Wi-Fi安装的价值,它作出了非常重要的贡献。此外,MU-MIMO可能会消除对WiFi基础设施进行额外投资的必要。

  随着MU-MIMO逐渐得到部署—这个过程可能需要2到4年时间,802.11ac Wave 2基础设施的投资价值将得到最大化。虽然802.11ax可能向后兼容802.11ac wave 2,在很多情况下,由于WLAN容量限制立即升级到该技术的压力可能会得到缓解,从而延长802.11ac Wave 2的使用寿命,并最大化投资回报率。

  我们预计802.11ax的MU-MIMO部署将带来再次提升,因此,随着时间的推移,对这种新技术的分阶段升级也可能会看到很好的投资回报。

  这里测试的结论是,MU-MIMO可帮助在WiFi网络带来非常显著优势,也许实现这一愿景的最大推动因素是将基础设施升级到802.11ac Wave 2。

  即使对于我们这里使用的复杂测试环境,仍然需要考虑可能进一步影响性能的广泛的现实世界场景。这些包括漫游、额外的客户端加载、供应商特定流量优先级以及服务能力等级。尽管如此,我们预计MU-MIMO实际将在每个场景都可带来优势。

原文地址:https://www.computerworld.com.au/article/621524/does-mu-mimo-really-expand-wi-fi-system-capacity/

原文作者:Craig Mathias (Network World)

标签: Wi-Fi , MU-MIMO
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