家庭路由器性能标准统一：初探 TR-398（一）

Allion Labs/ Alvin Tsai & Chris Wu

 

简介：

从过去以来，室内Wi-Fi一直没有共通的性能测试标准，因而造成了厂商各自测试及定义，这现象造成了使用者在购买相关设备时无所适从，只能任由产品各说各话，而不同厂牌的产品却也无比较的共同基础。直至今年，国际非政府组织宽带论坛（Broadband Forum）连同厂商以及实验室共同制定了室内Wi-Fi的性能测试标准，并在2019年2月发布了“首个家庭Wi-Fi性能测试标准《TR-398室内Wi-Fi性能测试标准》（以下简称“TR-398标准”）。

 

宽带论坛（Broadband Forum）是一个国际性非政府组织，致力于开发宽带网络规范的非营利性行业联盟，其中，所发布的规范包括有线网络标准，如PON，VDSL，DSL，Gfast。其会员囊括了电信运营商、设备供货商、顾问及独立测试实验室（ITL），董事会成员更包含了BT、AT＆T、爱立信、诺基亚、ARRIS、Calix、英特尔、德国电信、意大利电信、InCoax、华为、中华电信、中国电信、中国移动等，世界各大电信公司，其地位及影响力不容小觑。

 

TR-398标准定义，你知多少？

1. TR-398根据IEEE规范11ac提供了具有802.11n / ac通过/失败要求的性能测试用例。
2. TR-398是专门针对11n / ac的AP设备发展出的测试。
3. 对应的互操作性认证程序分别是Wi-Fi联盟中11n和802.11ac的“Wi-Fi 4”和“Wi-Fi 5”。

 

为何TR-398标准的出现会如此重要！？

TR-398标准是业界第一个家用消费型AP Wi-Fi性能测试标准，其测试项目涵盖范围全面，测试设置信息、使用设备与测试环境等相关设置皆有清楚定义，测试结果判别清楚(Pass/Fail Criteria)，能够高效协助厂商测试室内家庭网关的Wi-Fi性能。另，此项测试标准由Router厂商(ARRIS, CALIX)、全球电信商所主导，系统性地评估室内Wi-Fi设备性能，并定量地将关键KPI归类为接收灵敏度、吞吐量、覆盖、多用户支持、抗干扰和稳定性这六大维度，未来将成为家用Wi-Fi网络联机性能的统一测试标准。

TR-398标准六大维度

 

根据市场研究报告显示，一般大众最主要上网的场所是在家中，而现代家庭网络使用重心为通信与收看网络影音、直播或收听音乐、在线游戏及浏览论坛为主。然而，因各种型态网络设备的增加，以及用户使用各种无线装置的习惯不同，导致对室内Wi-Fi的性能造成了新的挑战。若家庭中同时有多种智能设备联网，或多人同时欣赏网络影音及在线游戏的情况下，对于路由器的稳定度、处理性能及多任务分配的能力，都会有越来越高的需求。

网络品质表现要求
带宽延迟	1080P视频	4K视频	线上游戏	智能家庭
	＞10M ＜20ms	＞25M ＜10ms	＞5M ＜10ms	＞1M ＜50ms

 

路由器应用风险导致用户体验效果差？

当遇到下列的情况时，可能会造成设备传输速度缓慢或与AP断开连接等状况：

1. 在某些特殊联机角度可能会发生弱信号的情况
2. 同时有许多设备联机至AP。
3. 某些频道无法提供最大的传输性能
4. 速度较慢的11a / b / g设备和802.11n / ac速度较快的设备同时连接至AP使用。

因此为了避免这些情况发生，影响使用者的体验，一个完整的性能测试更是不可或缺。

 

TR-398标准影响范围

首重是电信商，例如中华电信、AT&T、中国联通及世界各国的电信商，因其直接面对使用者，因此所搭配使用的AP好坏会直接受到大量客户立即的反馈。

再来是AP制造商，例如Netgear、D-Link、Linksys及其他世界知名大小厂商，因为TR-398就是100%针对AP设计的性能测试，既然统一标准已经订定出来，则制造商必定迫不及待想知道自家产品与各家厂商产品之间的差异。

最后是与网络相关的设备厂商，虽然TR-398是针对AP所设计，但反过来说，只要制定出AP的Golden Sample，依照测试方式，将可无限延伸至所有网络相关设备，其影响范围永无止境。

 

TR-398标准的测试环境架设以及要求如下所示：

测试环境要求
纪录表格	纪录待测物, 系统, 流量生成软件, 衰减器, 隔离室, 天线等测试环境的信息。
网络	有线网络必须支持Giga bps以上的速度。
流量生成软件	接收和分析应使用流量生成软件完成，能够生成具有固定数据封包大小的TCP和UDP流量。
电波隔离室	环境噪声信号功率应小于-100 dBm，由频谱分析仪测量，接收灵敏度至少为-103 dBm。
天线	如果使用外部天线，天线的方向应调整垂直于水平面。
位置	系统应放置在与待测物相同的高度。

Figure 1: Single Chamber Implementation (源自： BBF TR-398 Test Plan)

接下来百佳泰将带领您了解BBF TR-398的六大测试模块以及其测试项目，在本篇文章中，我们先介绍模块1：接收器灵敏测试。

 

 

• 测试项目：

模块1：接收器灵敏度 (RF Performance)

1. 接收器灵敏度测试（Receiver Sensitivity Test）

接收器灵敏度是指接收器接收和正确解调弱信号的能力。 该测试提供了相对于待测物和系统之间插入的总衰减的接收器灵敏度的简化测量。将信号不断衰减直到PER大于10％，此时的数值即为接收器灵敏度。

 

测试要求：

测试中的测量平均值（在所有旋转点之间）接收器灵敏度（插入衰减）应大于或等于所需的接收器灵敏度，如下表所示。

Required Receiver Sensitivity for 802.11n & 802.11ac
Test Index	MCS Index	Modulation	Approximately Receiver Sensitivity (dB)
			Required (Nss=2)
1	0	BPSK	56
2	7	64-QAM	38

读到这里，相信读者对TR-398标准也有了一定的理解，愈了解TR-398标准完整的测试要点及其测试要求，请持续关注百佳泰的技术文章！