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1、无线网络技术的发展，始终是以速率（即吞吐量）作为标志的。最早的 802.11b 技术，其最高速率仅为11Mbps发展到802.11a、802.11g，最高速率达到了54Mbps这也是当前 WLAF网络的主流技术。最新的802.11 n技术，其最高速率 更是达到了令人瞠目的300Mbps这足以让11n成为WLAF技术的弄潮儿，引领 了 WLAN技术的发展方向。但是以上数值都是物理层的理论数据，在实际应用中，IP数据的传输带宽远远低于最高速率。究其原因，与 802.11协议开销、报文结构、网络流量模型、 环境干扰等均存在很大关系。本文重点讨论802.11g在实际无线网络的最高吞吐 量及其影响因素。
2、一、理论上的吞吐量无线局域网的性能实际是指一个共享空间媒质所能够支持的最大传输能力。在这个空间媒质中（即同一信道）的所有设备都将共享空间媒质，也就是共同抢 占空间媒质资源。由于媒质共享，WLAN采用分时传输机制，这在一定程度上消耗了空口资源，降低了空口的传输能力。为了说明和解释WLAF网络的实际应用性能情况，下面给出了理论下 802.11g的性能：根据802.11g协议和IP报文的不同长度，可以通过计算，得出理论上单信道最大的吞吐量，如下表：802.11g带宽利用率物理层最大速率54MIP报文长度为1500字节报文传输 速率30.5 M56.5%IP报文长度为512字节报文传输速 率16.4M
3、30.3%IP报文长度为160字节报文传输速 率6.48M12%IP报文长度为40字节报文传输速 率1.8M3.33%以上的结果是有条件的：1、无线环境是干净的：整个环境中只有一台 AP和一个客户端在工作，没有其它AP或其它工作站，且无线传输是可靠的，没有任何丢包和重传2整个信道只用于数据帧传输，不考虑其它管理帧以及控制帧3、客户端以54Mbps最高物理速率传输。4、所有报文采用明文传输，没有任何加密考虑到无线网络的多种影响因素，一般认为在理想环境中，最高吞吐量如下表：、常见网络应用的报文分析g802.11物理层最大速率54M理论最大传输速率（1500Byte 报文）22M理论最大传输速率（5
4、12Byte 报文）14M理论最大传输速率（88Byte报 文）3.2M通过以上理论数据表明：IP报文的长度是影响吞吐量的重要因素， 那么对常见应用进行报文分布分析就非常有必要了。以下通过对网络中常用工具进行抓包，分析其流量构成模型，并探讨其对无线网络的影响。下面为分析的相关约定：1）所有报文以Ethernet二层报文为依据进行统计，通过 ethereal抓包 工具抓取空口报文；2）把小于160字节的报文定义为小报文；1、普通网页浏览网页浏览软件采用 Windows的IE，使用TCP传输协议。根据HTTP协议，对 于普通的网络浏览都是即时触发的，当点击进入新的页面的时候，无论网页多大， 都会一
5、次传输完成，再关闭连接。对于普通上网来说，存在两种情况，一种为简 单的网页浏览，另外一种为视频新闻浏览。这里仅对简单网页流量的流量进行分 析，下面为不断地进行网络浏览117秒的数据统计。c Um)W-I5S160-319MQ-IWO1Q00-I27S12W0 1312967022S41S8606620%Sit/.UI*19%上打2019o oeosecs0tTW245$4M3320sub0 JJWTS3.9553609901528以上数据表明：普通网页浏览的主要流量为下行流量，上行流量集中了大量小报文，小报文比例约为52%2、PPstream观看视频该软件使用UDP专输协议，通常软件安装完成以
6、后，就会有一个进程 ppsap.exe在运行，ppsap.exe会向服务器的UDP端口 8800进行注册，周期大约 为30秒。该进程可能会创建多个 UDP端口号，一般1个到3个。在观看视频时 候，客户端会发送查询报文，同时其他的客户端也会向该客户端发送查询报文， 通常报文长度为59字节或者76字节；实际的数据报文大小为1103字节。在没 有看视频的时候，客户端会定期发送查询报文，也可以收到查询报文但是频率非 常低，此时报文都是小报文，小于 80字节。下面为在正常观看视频的过程中， 进行了 64秒钟的数据统计：a-?ooW-T980-159160-319320-6391000-1791280I
7、T IM0 73926410nazf)4%;2S7004S126oti 3%ntnCKIlx上厅1147&0tUJTG2090c0c下行sris.C0.371-T30o以上数据表明：网络的主要流量还是下行流量，但上行流量主要集中了大量的小报文，小报文比例大约为70%3、优酷在线视频优酷软件使用TCP专输协议，在观看视频的时候，只会建立一条 TCP连接， 之后所有的数据传输都使用该 TCP连接。这表明，在后续的过程中，只会存在进 行数据传输和确认，在一段时间后可能进行相应的 seq和ack确认。其中ACK 报文长度为54字节，确认报文长度为74字节，数据报文大小通常为1506字节。F面为观看视频
8、27秒钟的数据统计:StB葢量 C ibps. 1380es?2371M21337春772O0001500总出洌X0%ULMOK3上&0 OM73T2000Q00a下行1510D0IQ000Da15D0以上数据表明：网络流量主要为下行流量，上行报文集中了大部分小报文,其比例约为37%4、迅雷下载迅雷软件使用UDP协议传输，通常安装完成以后，就会有一个进程thunder.exe在运行。运行迅雷软件后，它会启动大量的UDP端口号，而且会建立大量的TCP连接。迅雷的查询报文一般在 80个字节左右。F面为使用迅雷下载一个文件过程中，收集了60秒的数据统计:44 W-79s： IM16O-3S9520-
9、6396VJ-1000I ax-129128012S720J713血8381MCM4K7%7Xjn1T62670 10081740313627斡44130下行62CS0 5K73BDlew2741STB3453S2034从分析的流量看来，主要流量还是下行流量；在下行流量中也包含着一定的小报文流量（这些报文主要为迅雷的查询报文， 这个下载工具通过这种机制可以 共享本客户端的资源)。小报文比例超过 60%远远超过普通应用中的小报文比 例。三、实际无线网络的性能在实际的无线网络环境中，网络软件纷繁复杂，网络应用层出不穷，按照常 用软件的分析方法，即通过在实际网络中进行抓包分析， 我们可以确定报文大小
10、 的分布情况，并评估 WLAF网络的性能。为了简化分析的复杂度，我们做如下约 定：将报文的大小分为1518字节、512字节和88字节。其中超过1000字节的 报文统一按照1518字节计算；从256字节到512字节报文统一按照512字节计 算；而小于256字节的报文则统一按照88字节处理。在某学校的WA1208EGP上行交换机上镜像抓包，所抓取的报文为进出AP有 线端口的所有报文，其统计信息如下表：尊1250133L4S1P1I1016375LQ17228S占比SUn蕃無M?0112L3461321524847482223762BTfi占1匕47K10V5MIK皿7299944821577271
11、1815占比/49XTC4%30*根据我们的约定，抽象模型如下:按比例综合报文的Bytes885121518实际网络中的报文分析3)581725通过上面的实际数据可以看出，在这个校园网的实际应用中，小报文的比例 很高,超过50%且AP下连接的客户端数量越多，小报文占比越高。1、单AP网络性能分析根据上述实际的网络流量分布，来评估在这样的网络应用条件下，一台 AP 设备能够提供最高吞吐量（环境无干扰条件下， WLAF网络能够支撑的网络性能） 为 22X 25%+14 17%+3.2X 58% 为 9.736Mbps。802.11g物理层最大速率:54M理论最大传输速率（1500字节 报文）22M
12、理论最大传输速率（512字节报 文）14M理论最大传输速率（88字节报 文）3.2M综合实际应用速率9.73M按照80%F扰计算应用速率7.78M2、多AP混合网络分析在实际的无线网络中，很难保证一个AP覆盖的范围中没有其他任何AP在同 一信道中，即同一个信道中至少会存在多个 AP,这就是无线网络的同频干扰。 同频干扰带来的问题是多种多样的，对吞吐量的影响非常大。假设环境中有3台AP工作在一个信道，由于信道总吞吐量为 9.73M，加上3 个AP的同频干扰，因此可以初步估计所有的AP能够提供的总带宽也就是7.78M 左右，即3个AP共享这7.78M带宽。这也说明：我们所说的理论最高性能通常指的是
13、信道的传输能力，与AP的数量没有直接关系。同信道内 AP数量越多，则每个AP实际可用带宽越低。四、影响无线网络带宽的其他因素1、CSMA/C肌希9802.11和以太网使用的都是时分复用的机制，但 802.11协议将以太网使用 的信道抢占机制做了一定的调整，以适应无线环境的特点。802.11假定发送的报文都会产生冲突，也就是发送的每个报文都需要进行随机退避，并且将这个随机退避提到了帧发送之前，这也就是 CSMA/C肌制，如下图所示。Station A beStation DL X射OeferStation B彳 FqnncOftfStation CFrameDeferStation Ei4C WindowFrameCW idow = Cc：ent cn Window|1 = Rtmainrng Backout图1 802.11STA退避机制从图上看出，在有数据发送时，S
