吞吐系列（一）- Wi-Fi7吞吐性能拆解

最新推荐文章于 2024-11-15 17:39:12 发布

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在TCP/IP（二）- TCP/IP通识一文中，我们提到了两个关键字：吞吐量和传输速率，大家还记得吧，这一篇我们简单分析一个性能拆机案例：
传输速率：指单位时间物理传输量；
吞吐：指单位时间内实际的传输速率；

这里我们拆解一个Wi-Fi7性能传输差的实例；

首先，我们明确下影响吞吐的因素；
外部因素：
（1）网卡，网卡的最大速率直接限制了wifi的极限，例如如果一个网卡的速率仅支持1G，那么即使路由最大速率支持2.5G，也只能达到1G的极限；
（2）CPU处理能力，数据传输都需要经过CPU处理交给二三层进行处理，因此CPU的能力也直接影响到吞吐的性能；
（3）环境嘈杂度，主要影响占空比，如果环境太嘈杂，就会存在信道竞争，从而影响最终的速率；
（4）天线角度
...
内部因素：
（1）天线OTA性能、传导性能，这里就是和接收灵敏度强相关，涉及到射频、天线等硬件性能指标；
（2）带宽，从某种意义上说，速率就是带宽，带宽越大，速率越高；
（3）数据报文中数据字段的长度，根据概念就可以知道，单位时间内传输的数据量越大，吞吐就越大，数据的长度也受到TXOP的影响，不同国家这个配置一般不同，我们测试极限时一般使用US国家码；
（4）GI，帧间隙，可以看这里What is GI；
（5）调制解调
（6）制式，可以看这里速率
（7）空间流，1*1或者2*2对于速率都是翻倍的影响；
（8）coding
（9）发射功率，功率大小会影响射频EVM指标，不过也不是功率越大越好；
（10）wifi扫描等行为，这是一个有扫描的吞吐曲线

（11）BTC行为，在2.4G频段下，BTC会分时工作，因此性能也会减低，根据不同的业务场景，分时比例不一样；

...

问题：
手机与路由测试Wi-Fi7 mlo性能时，频段连接是5.2G_160M 5.8G_80M（2882Mbps + 1441Mbps），RX无法达标，TX ~ 3.4G，RX ~ 2.9G左右(注意这里设备是支持HBS的)

前置条件：
（1）屏蔽室环境 + 路由2*2
（2）性能脚本，带入一些优化（这个脚本大家如果需要可以私信小编，包括RPS、自动化禁止扫描、自动化吞吐、tcp优化...）

拆解过程：
外部因素确认：
（1）首先，尝试调整天线角度以及拉锯，找到一个性能最佳的角度；
（2）选择一个相对干净的网络环境；
（3）确认网卡的速率支持大于wifi的极限速率；

内部因素确认：
（1）确认带宽、GI、空间流、信号强度、调制解调（Wi-Fi7支持了4k，速率对应MCS13）等符合预期；
（2）排除UDP/TCP差异，尝试先测试UDP性能，因为UDP是无连接型的，性能会比TCP好；
（3）对比单link速度之和与MLO差异，因为双5G有邻频之间的干扰，测试数据如下：

路由配置：2*2（以下测试均配置2*2）1.单link数据5.2G 160M TCP RX:2.05G 2.07G 2.10GUDP RX:2.08G 2.10G 2.11G
5.8G 80MTCP RX:路由2*2 ==》982M，路由4*4 ==》920MUDP RX: 路由2*2==》1.06G ，路由4*4 ==》980M
2.mlo吞吐数据TCP TX:3.34G（iperf3）TCP RX:2.82G 2.80G 2.85GUDP RX:2.83G 2.80G 2.89G
TX功率5dB之后 + 路由2*2：1.单link数据：5.2G 160M：TCP RX: 2.0G 1.9GUDP RX:2.06G
5.8G 80M：TCP RX:1.05G 1.08GUDP RX:1.15G 1.16G
双link数据：TCP RX:2.89G 整体上看手机侧降功率没有提升，并且手机侧稳定在MCS13时，极限吞吐2.9G，仍然相差TX300M左右。

（4）切换信道

切换信道ch40 + ch165测试数据：无改善；

（5）测试Wi-Fi6e 4K

wifi6路由5.2G/5.8G测试数据：性能均优于WIFI7；

测试到这里我们知道与外部环境关系不大，主要差异还是性能本身跑不上去；

进一步拆解：

如果不知道怎么下手，最简单的方法就是拿到一份性能正常的日志信息进行一一对比，看看有哪些差异项：

手机+路由测试，自身RX差TX 300M~500M，相比手机自身TX/RX聚合包数量对比：

（1）聚合包数量，这里就是看单位时间内数量的传输量

//手机TX 3.4G聚合包数量9k

//手机RX聚合包数量3k

这里最初的报文丢失了，口头描述一下

（2）MCS

确认TX/RX是否都可以达到MCS13，这里各家厂商都有不同的确认方式，看log确认就好；

（3）GI确认，可以通过空口确认；

优化方案：

（1）调整聚合包长度

wifitool wl0 setUnitTestCmd 0x48 2 65 6; wifitool wl1 setUnitTestCmd 0x48 2 65 6; wifitool wl2 setUnitTestCmd 0x48 2 65 6

修改手机侧BA-size为1k，Wi-Fi7最大支持1k，参考这里Wi-Fi技术简介（八）-- Wi-Fi7技术解析

调整后生效，截图如下：

（2）调整天线

路由侧天线配置4*4存在互扰，极限性能下需要调整2*2//chainmask即时生效，但重启后无效的命令：cfg80211tool wifi1 txchainmask 3;cfg80211tool wifi1 rxchainmask 3;cfg80211tool wifi2 txchainmask 3;cfg80211tool wifi2 rxchainmask 3;
//chainmask重启后仍然生效的命令：uci set wireless.wifi1.txchainmask=3uci set wireless.wifi1.rxchainmask=3uci set wireless.wifi2.txchainmask=3uci set wireless.wifi2.rxchainmask=3uci commitWifi

（3）调整功率

实际测试，在手机RX稳定在MCS13时，路由侧功率调整10dB ~ 15dB，性能较优iwconfig wl0 txpower 10;iwconfig wl2 txpower 15

（4）修改空口配置TXOP

//设置路由TXOPwifitool ath0 setUnitTestCmd 0x47 4 170 0 0 8000wifitool ath1 setUnitTestCmd 0x47 4 170 0 0 8000wifitool ath2 setUnitTestCmd 0x47 4 170 0 0 8000//手机侧可以通过修改国家码达到目的

（5）手机侧一些协议栈的调优，小编加到了工具脚本里，有需要的私信小编获取；

优化结果：

最后极限数据3.2G左右，最高3.29G，几乎与TX持平

通过这个问题得到的优化项目：
1.双端聚合包长度优化，这里不同平台有一些不同的接口，可以根据场景动态设置；
2.路由默认功率对于手机侧较高需要调整路由功率才能测试到极限，路由+路由测试性能3.1G~3.3G，我们后续拆解下手机/路由差异，这里增加一个动态设置功率的接口，争对一些场景进行优化；

3.5+5mlo场景，路由+路由较容易稳定在MCS13，性能最优可以测到3.25G，手机对于方向比较敏感，单路测试容易稳定在MCS13，双路时极难都稳定在MCS13，性能最优可以达到3.2G，需要排查下手机/路由天线方向性和互扰差异；

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