0 引言
随着“智享生活、智慧沃家”的推广以及无线路由器的普及，越来越多的家宽用户在选择局域网组网时会考虑无线网络。Wi-Fi常见的工作频段有：2.4G频段和5G频段。本报告结合Wi-Fi理论+实测数据，整理分析了不同的Wi-Fi频段对宽带的损耗程度。
1 测试情况
1.1 测试分析方法
通过搭建FTTH家庭宽带测试环境，建立无线网络连接，使用用户实际网络环境分频段分场景进行网络测速、ping稳定性测试。
1.2 测试覆盖范围
协调组织郑州、洛阳、周口、许昌、濮阳、南阳、济源、新乡、驻马店共9个地市参与此次测试，向地市下发测试指导手册和测试反馈表供记录详细的测试数据。9地市一共选取了45个接入线路质量良好、HGU测速达标且至少具备2.4G和5G频段Wi-Fi的家宽用户进行测试，测试样例涵盖的签约速率有200M(1户)、300M(36户)、500M(7户)和1000M(1户)。
1.3 测试组网
用户侧网络连接拓扑以及测试环境实物图如图1所示。
图1 用户侧网络连接和测试环境
2.4G测试点、5G测试点、Wi-Fi 6测试点参考图2的点位设置。
图2 测试点位设置
点位说明如下。
P0：不穿墙；
P1：平层穿1堵墙（关闭房门）；
P2：平层穿2堵墙（关闭房门）。
1.4 测试情况说明
● 预置条件
1)支持无线网络2.4G & 5G & Wi-Fi 6的千兆路由器；
2)无线网卡可适配支持相应测试速率的终端设备；
3)中兴GPON F607Za，烽火GPON 261GU，创维GPON DT741等家用光电猫；
4)预备6类网线（避免用户网线传输不稳定造成的测速不达标）。
● 测试时间
为避免OLT PON口拥塞，确保ONT获取到最大可用带宽，大部分测试样例选择在闲时（上午9点-11点）进行测试。
● 测试平台
1)终端分别连接不同Wi-Fi频段在相应点位分场景进行速率测试。统一使用中国联通宽带测速平台（免插件版，平台目前只支持电脑测速，手机暂不支持）进行“实测速率”值测试。
2)“HGU测速”值使用掌上装维HGU测速，记录平均下载速率值。
3)“Wi-Fi连接速率”基于用户终端连接不同频段后显示的连接速率。
4)ping稳定性测试的时延和丢包率取自终端ping -l 512 -n 100后显示的往返平均时延和双向丢包率。
1.5 测试执行步骤
1)网络环境搭建
家庭宽带入户，光猫连接正常，设置路由器关闭多频合一模式，便于对2.4G频段和5G频段分别进行测试，网络环境搭建完毕。
2)HGU测速+有线连接ping稳定性测试
使用掌上装维HGU测速，记录平均下载速率值；用户终端直连光猫千兆端口ping -l 512 -n 100，记录平均往返时延及丢包率。
3)2.4G测试-用户终端设备连接2.4G频段
(a)在图2 中的P0位置进行不穿墙测试，记录终端“Wi-Fi连接速率”，登陆联通宽带测速平台记录“实测速率”，终端进行ping测试：
ping www.baidu.com -l 512 -n 100
记录“ping平均时延”和“ping丢包率”；
(b)将用户终端设备移至图2中的 P1位置进行平层穿1堵墙（关闭房门）测试，重复步骤(a)操作并记录测试数据；
(c)将用户终端设备移至图2中的P2位置进行平层穿2堵墙（关闭房门）测试，重复步骤(a)操作并记录测试数据；
4)5G测试-用户终端设备连接5G频段后重复步骤(3)操作并记录测试数据。
5)Wi-Fi 6测试-用户终端设备连接Wi-Fi 6频段后重复步骤(3)操作并记录测试数据。
2 网络侧测试数据分析
本报告主要以统计图表方式呈现测试数据分析内容，详细的测试样例记录和分析数据参见附件。选取36户签约速率为300M的家宽用户实测数据作为样本值进行统计分析，其中2.4G和5G测试样例数为36个，Wi-Fi 6测试样例数为7个。
2.1 ping稳定性双向时延情况
基于用户实际网络环境进行ping稳定性双向时延测试，不同频段不同场景下ping -l 512 -n 100平均双向时延如图3。可见有线连接时延最低，Wi-Fi 6优于5G，5G优于2.4G。
图3 ping稳定性双向时延
2.2 ping稳定性双向丢包率情况
基于用户实际网络环境进行ping稳定性双向丢包率测试，不同频段、不同场景下，ping -l 512 -n 100平均双向丢包率如图4。可见：有线连接不存在丢包情况；不穿墙和平穿1堵墙时，Wi-Fi 6丢包最少，2.4G丢包最多；平穿2堵墙时仍然是Wi-Fi 6丢包最少，但5G丢包最多。
图4 ping稳定性双向丢包率
2.3 不同频段场景下实测速率情况
基于用户实际网络环境进行速率测试，不同频段、不同场景下平均实测速率如图5。可见：用户宽带HGU测速均达标，且远优于其签约速率；不穿墙和平穿1堵墙时，Wi-Fi 6速率最高，2.4G速率最低；平穿2堵墙时，5G速率最高，2.4G速率最低。
图4 不同频段场景实测速率
2.4 不同频段场景下速率衰耗情况
基于用户实际网络环境进行速率衰耗测试，衰耗率=(HGU测速-实测速率) / HGU测速。不同频段不同场景下平均衰耗率如图5。可见：无论用户连接任何Wi-Fi频段，随着穿墙次数的增加，连接速率衰耗都极具增大。
图5 不同频段场景衰耗率
3 结合用户实际应用测试数据分析
随着智能终端功能的不断强大，越来越多的智能终端娱乐活动融入我们的日常生活，而这些活动都离不开Wi-Fi的使用。家居穿墙场景作为用户日常涉及最多的Wi-Fi使用场景，可能会影响到用户上网、游戏、视频等各种活动。
进一步选取同时具备2.4G、5G和Wi-Fi 6频段的6个家宽用户进行测试，针对几种典型的Wi-Fi使用场景进行对比测试，测试游戏、视频的Wi-Fi体验。
3.1 对比环境说明
1)测试工具及条件
测速软件：游戏软件（“王者荣耀”）、视频软件（ “抖音短视频”）。
网络：中国联通宽带300M。
2)测试环境
参照2.3测试组网设置。
3.2 “王者荣耀”游戏测试对比
游戏是家宽用户日常使用最多的场景之一，近年来王者荣耀成为很大一部分手游玩家的必备游戏之一。所以接下来测试各Wi-Fi场景下进行王者荣耀游戏的体验情况。
3.2.1 游戏时延
通过王者荣耀自带的网络诊断功能，分别在2.4G、5G与Wi-Fi 6网络下进行穿墙测试，测试终端在穿墙场景下的游戏延迟。
3.2.2 Wi-Fi穿墙场景游戏时延
使用“王者荣耀”自带的网络诊断工具，在不同的测试场景下连接不同的Wi-Fi频段，对穿墙下的游戏互联网端到端时延进行对比测试，结论是：由同一频段下穿墙越多，时延会越长，当时延达到一定的限值，会对用户游戏体验产生较为严重的影响；同一场景下，Wi-Fi 6的时延明显最小，2.4G时延最大。由此可见，Wi-Fi 6不管在时延、覆盖范围还是穿透能力上都表现良好。
3.3视频播放测试对比
日常生活中丰富多彩的电影、电视剧、综艺、体育赛事等各种视频与我们的生活形影不离，越来越多的用户选择用智能终端在线观看各种视频，而不是单一地选择传统的电视观看。
由于目前没有任何一款视频APP自带网络诊断功能，本次视频测试选择以右手竖握的姿势在线播放抖音短视频，通过终端在不同测试地点（不穿墙，穿1堵，穿2堵），分别连接不同Wi-Fi频段，观察5 min内出现的视频卡顿次数，来比较各类Wi-Fi频段的穿墙效果，测试结果如图6。
图6 不同频段Wi-Fi穿墙场景视频播放卡顿次数对比
从结果可知：不穿墙的测试场景，均没有卡顿现象发生；穿1堵墙时，Wi-Fi 6未发生卡顿现象，连接2.4G和5G均出现卡顿现象；穿2堵墙的测试场景，连接Wi-Fi 6发生极少数的卡顿现象，连接2.4G和5G出现的视频卡顿次数却极具增加。可见，在穿墙场景下，Wi-Fi 6优于其他2个频段。
3.4 小结
经过测试，Wi-Fi 6在游戏场景中的穿墙数据整体表现优秀，测试项指标均优于2.4G和5G频段；另外，不论是在不穿墙、穿1堵墙还是穿2堵墙的场景下，连接Wi-Fi 6的视频播放体验均优于其他两个频段。
4 测试结论分析
2.4G频谱的范围是(2.4 ~ 2.483 5) GHz，共有83.5 MHz带宽，划分为13个信道，每个信道带宽20 MHz，造成信道交叠严重，拥堵程度高，速率衰减严重。
5G频谱的范围是(4.910~5.875) GHz，有900多MHz的带宽，是2.4G的10倍还多，信道多，带宽大，干扰小，所以5G测试速率普遍高于2.4G，但由于5G较2.4G波长长，在覆盖范围和穿墙能力上逊色于2.4G。
相对于目前普及的Wi-Fi技术而言，Wi-Fi 6无论在ping稳定性、速率和穿透力上表现均优于Wi-Fi 5标准，结合家宽用户几种典型的Wi-Fi使用场景，对Wi-Fi 6和其他2个Wi-Fi频段做了对比测试，测试游戏、视频的Wi-Fi体验后发现，Wi-Fi 6在游戏场景中的穿墙数据和视频播放体验均优于其他2个频段。
Wi-Fi信号和穿墙效果受路由器本身天线、摆放位置、房屋结构（高层承重墙、房门材质）、用户终端等因素影响较大。在实际测试过程中发现用户侧无线网络环境干扰严重，普遍附近检索到30~50个Wi-Fi信号，造成频段干扰、速率衰减严重。
综上所述，本次测试结合宽带用户实际使用环境，能够真实反映出用户使用情况，测试的用户在有线连接的情况下，ping测试稳定，无丢包情况，并且各项宽带测速指标均达标，验证了网络侧可以满足用户带宽要求。基于此进一步结合用户实际的游戏、视频应用进行对比测试，发现Wi-Fi 6无论在穿透能力还是覆盖能力上，较其他2个频段都体现出了更好的性能，带来了更远的传输距离与更高的传输速率，Wi-Fi 6可以成为家宽用户解决室内覆盖盲区、局部补盲的最佳方案。但在Wi-Fi无线网络环境下，用户连接不同Wi-Fi频段，在不同穿墙场景下，均出现ping时延、丢包率等逐渐增大，并且测速衰减明显增大，此外还存在信号不稳定等现象，影响实际使用感知。建议装维侧适当为客户优化无线环境，减少频段干扰，建议Wi-Fi质量差的客户提升Wi-Fi路由器配置或使用分布式Wi-Fi部署提供覆盖质量。
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作者简介：刘倩，工程师，硕士，主要从事IP城域网及承载网的维护与优化工作。
项朝君，高级工程师，硕士，主要从事IP网、承载网网络研究优化。
李江波，工程师，硕士；马淼娜，工程师。二人主要从事IP城域网及承载网的维护与优化工作。
（本文来源于《电子产品世界》杂志社2020年12月期）
