驗證802.11ax無線吞吐量和驗證測試

簡介

本檔案將說明測試以802.11ax為重點的存取點的無線輸送量的方式以及預期輸送量。

必要條件

需求

本文檔假設已使用可提供客戶端連線的802.11ax/Wi-Fi 6接入點(AP)進行設定

採用元件

本文檔中的資訊重點介紹802.11ax/Wi-Fi 6技術和速度。

本文中的資訊是根據特定實驗室環境內的裝置所建立。文中使用到的所有裝置皆從已清除（預設）的組態來啟動。如果您的網路運作中，請確保您瞭解任何指令可能造成的影響。

瞭解

根據Wi-Fi 6E認證，Wi-Fi 6可以在以下幾個頻段上運行：2.4Ghz、5Ghz甚至6Ghz。

802.11ac有兩個波次。第二個波帶來了160Mhz的通道支援，以及MU-MIMO和理論上的最多8個空間流。

這些數字只是標準中的理論數字，根據特定的AP資料表而有所不同。

802.11ax並非直接在資料速率中定義，而是組合了12個調制編碼方案（MCS 0到MCS 11）、範圍從20mhz（1個通道）到160Mhz（8個通道）的通道寬度、若干空間流（通常為1到2，已經有了大約3個空間流產品，但是它們被看到的越來越少）。

短、中或長保護間隔(GI)也增加了大約10%的修改。

下面是一個表，在瞭解所有這些因素時以Mbps為單位評估資料速率：

更完整的表位於：https://mcsindex.com/

註:資料速率不等於預期的可實現吞吐量。這與802.11標準的性質有關，該標準具有大量的管理開銷（管理幀、爭用、衝突、確認……），並且可能取決於鏈路SNR、RSSI和其他重要因素。

這是一條經驗法則：

預期吞吐量=資料速率x 0.65

以現實生活為例。Cisco 9120 AP，配備支援Wi-Fi 6的現代智慧手機，支援2個空間流。如果我們在使用20 Mhz通道的高密度環境中，則使用的最大資料速率介於240和280 Mbps之間，具體取決於保護間隔。這意味著，在清潔的環境和測試條件下，我們可以讓一個客戶端在160到200 Mbps之間傳輸資料（協定效率的65%到70%）。這僅在執行實際的大規模傳輸或速度測試時有效，此時協定已針對最大資料吞吐量進行了最佳化。使用其他應用時，吞吐量會下降，因為延遲在協定中也會發揮作用，這些協定會執行資料包的乒乓操作並等待確認，然後繼續前進。

另外還要注意，無線是共用環境，這意味著連線到AP的客戶端數量在彼此之間共用有效吞吐量。如果執行速度測試的一個客戶端可以達到160到200MBps，這意味著同時執行速度測試的兩個客戶端可以看到每個80到100Mbps。如果四個客戶端同時執行速度測試，則它們會看到40到50Mbps的速度，等等……

此外，更多的客戶端意味著更多的爭用和不可避免的更多的衝突。隨著客戶數量的增加，覆蓋小區的效率急劇下降。因此，如果您不控制連線的客戶端數量或它們在網路中執行的活動，則設定任何型別的SLA來提供吞吐量是不現實的。

測量

一般而言，當您執行吞吐量測試時，我們有兩種情況：

• AP位於Flexconnect本地交換中

• AP處於本地模式或Flexconnect中央交換

逐一設想這些情景：

（圖1）

在圖1中，我們假設AP處於Flexconnect中心交換的本地模式。

這表示所有使用者端流量都封裝到CAPWAP通道中，並在WLC上終止。

（圖2）

圖2中的紅線顯示了來自無線客戶端的流量。

iPerf伺服器必須儘可能靠近流量終止點，最好插入與WLC本身相同的交換機並使用相同的VLAN。

在Flexconnect本地交換的情況下，客戶端流量在AP上終止，並且考慮到iPerf伺服器必須設定為靠近無線客戶端流量的終止點，將iPerf伺服器插入到AP所插入的同一台交換機和同一個VLAN。

在本例中，這是接入交換機（圖3）。

（圖3）

iPerf測試可以細分為兩類：上游和下游測試。

考慮到iPerf伺服器正在偵聽，而iPerf客戶端正在生成流量，當iPerf伺服器位於有線端時，這被認為是上游測試。

無線客戶端使用iPerf應用將流量推入網路。

下游測試反之亦然，這表示iPerf伺服器設定在無線使用者端本身，而iPerf使用者端是在有線端將流量推送到無線使用者端，在此案例中，這視為下游。

測試必須使用TCP和UDP完成。可以使用以下命令執行測試：

iperf3 -s  <- this command starts iPerf server

iperf3 -c SERVER_ADDRESS -u -b700M <- this command initiates UDP iPerf test with bandwidth of 700 Mbps

iperf3 -c SERVER_ADDRESS <- this command initiates a simple TCP iPerf test

iperf3 -c SERVER_ADDRESS  -w WINDOW_SIZE  -P NUM_OF_PARALLEL_TCP_STREAMS <- this commands initiates a more complex  TCP iPerf test where you can adjust the window size as well the number of parallel TCP streams. 
Please not that in this case you should consider the sum of all the streams as the result

 

iPerf3輸出示例：

TCP iPerf3:

 
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  5]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  5]   0.00-10.06  sec   188 MBytes   157 Mbits/sec                  receiver
 
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  5]   0.00-10.05  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  5]   0.00-10.05  sec   304 MBytes   254 Mbits/sec                  receiver

   With 10 parallel TCP streams:
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  5]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  5]   0.00-10.06  sec  88.6 MBytes  73.9 Mbits/sec                  receiver
[  7]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  7]   0.00-10.06  sec  79.2 MBytes  66.0 Mbits/sec                  receiver
[  9]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  9]   0.00-10.06  sec  33.6 MBytes  28.0 Mbits/sec                  receiver
[ 11]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 11]   0.00-10.06  sec  48.7 MBytes  40.6 Mbits/sec                  receiver
[ 13]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 13]   0.00-10.06  sec  77.0 MBytes  64.2 Mbits/sec                  receiver
[ 15]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 15]   0.00-10.06  sec  61.8 MBytes  51.5 Mbits/sec                  receiver
[ 17]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 17]   0.00-10.06  sec  46.1 MBytes  38.4 Mbits/sec                  receiver
[ 19]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 19]   0.00-10.06  sec  43.9 MBytes  36.6 Mbits/sec                  receiver
[ 21]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 21]   0.00-10.06  sec  33.3 MBytes  27.8 Mbits/sec                  receiver
[ 23]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[ 23]   0.00-10.06  sec  88.8 MBytes  74.0 Mbits/sec                  receiver
[SUM]   0.00-10.06  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[SUM]   0.00-10.06  sec   601 MBytes   501 Mbits/sec                  receiver
 

UDP效能3:

使用UDP時，確保沒有多少丟包率非常重要。可能會看到非常高的吞吐量數字，但是如果資料包丟失50%，實際上您並未傳輸該數量的資料。

有時iPerf的行為不當，並且不會在UDP測試結束時提供平均頻寬。

仍然可以為每秒總結頻寬，然後將其除以秒數：

Accepted connection from 192.168.240.38, port 49264
[  5] local 192.168.240.43 port 5201 connected to 192.168.240.38 port 51711
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Jitter    Lost/Total Datagrams
[  5]   0.00-1.00   sec  53.3 MBytes   447 Mbits/sec  0.113 ms  32/6840 (0.47%)  
[  5]   1.00-2.00   sec  63.5 MBytes   533 Mbits/sec  0.129 ms  29/8161 (0.36%)  
[  5]   2.00-3.00   sec  69.8 MBytes   586 Mbits/sec  0.067 ms  30/8968 (0.33%)  
[  5]   3.00-4.00   sec  68.7 MBytes   577 Mbits/sec  0.071 ms  29/8827 (0.33%)  
[  5]   4.00-5.00   sec  68.0 MBytes   571 Mbits/sec  0.086 ms  55/8736 (0.63%)  
[  5]   5.00-6.00   sec  68.6 MBytes   576 Mbits/sec  0.076 ms  70/8854 (0.79%)  
[  5]   6.00-7.00   sec  66.8 MBytes   561 Mbits/sec  0.073 ms  34/8587 (0.4%)  
[  5]   7.00-8.00   sec  67.1 MBytes   563 Mbits/sec  0.105 ms  44/8634 (0.51%)  
[  5]   8.00-9.00   sec  66.7 MBytes   559 Mbits/sec  0.183 ms  144/8603 (1.7%)  
[  5]   9.00-10.00  sec  64.1 MBytes   536 Mbits/sec  0.472 ms  314/8415 (3.7%)  
[  5]  10.00-10.05  sec   488 KBytes  76.0 Mbits/sec  0.655 ms  2/63 (3.2%)  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Jitter    Lost/Total Datagrams
[  5]   0.00-10.05  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec  0.655 ms  783/84688 (0.92%)  
[SUM]  0.0-10.1 sec  224 datagrams received out-of-order

註：與中心交換方案相比，Flexconnect本地交換的iPerf結果預計稍好一些。
這是因為客戶端流量被封裝到CAPWAP中，這增加了流量的額外開銷，而且一般來說，WLC會成為瓶頸，因為它是所有無線客戶端流量的聚合點。
此外，UDP iPerf測試在連線可靠時是最有效的傳輸方法，因此有望在清潔環境中提供更好的結果。但是，TCP可以在分段過多（使用TCP Adjust MSS時）或連線不可靠的情況下獲勝

.

驗證和驗證

若要檢查使用者端連線的資料速率，請在WLC CLI中發出以下命令：

WLC#show wireless client mac e88d.a6b0.3bca det

Client MAC Address : e88d.a6b0.3bca
Client MAC Type : Universally Administered Address
Client DUID: NA
Client IPv4 Address : 192.168.1.44
Client IPv6 Addresses : fe80::7798:a5a:a957:ec89
Client Username: N/A
AP MAC Address : 18f9.354d.9d60
AP Name: 9164-etage
AP slot : 1
Client State : Associated
Policy Profile : Darchispp
Flex Profile : default-flex-profile
Wireless LAN Id: 2
WLAN Profile Name: Darchis6
Wireless LAN Network Name (SSID): Darchis6
BSSID : 18f9.354d.9d6f
Connected For : 103 seconds
Protocol : 802.11ax - 5 GHz
Channel : 52
Client IIF-ID : 0xa0000003
Association Id : 2
Authentication Algorithm : Open System
Idle state timeout : N/A
Session Timeout : 80000 sec (Remaining time: 79899 sec)
Session Warning Time : Timer not running
Input Policy Name  : None
Input Policy State : None
Input Policy Source : None
Output Policy Name  : None
Output Policy State : None
Output Policy Source : None
WMM Support : Enabled
U-APSD Support : Disabled
Fastlane Support : Disabled
Client Active State : Active
Power Save : ON
Current Rate : m10 ss2
Supported Rates : 54.0
AAA QoS Rate Limit Parameters:
  QoS Average Data Rate Upstream             :  (kbps)
  QoS Realtime Average Data Rate Upstream    :  (kbps)
  QoS Burst Data Rate Upstream               :  (kbps)
  QoS Realtime Burst Data Rate Upstream      :  (kbps)
  QoS Average Data Rate Downstream           :  (kbps)
  QoS Realtime Average Data Rate Downstream  :  (kbps)
  QoS Burst Data Rate Downstream             :  (kbps)
  QoS Realtime Burst Data Rate Downstream    :  (kbps)
Mobility:
  Move Count                  : 0
  Mobility Role               : Local
  Mobility Roam Type          : None
  Mobility Complete Timestamp : 02/26/2024 14:35:10 Central
Client Join Time:
  Join Time Of Client : 02/26/2024 14:35:10 Central
Client State Servers : None
Client ACLs : None
Policy Manager State: Run
Last Policy Manager State : IP Learn Complete
Client Entry Create Time : 103 seconds
Policy Type : WPA3
Encryption Cipher : CCMP (AES)
Authentication Key Management : FT-SAE
AAA override passphrase : No
SAE PWE Method : Hash to Element(H2E)
Transition Disable Bitmap : None
User Defined (Private) Network : Disabled
User Defined (Private) Network Drop Unicast : Disabled
Encrypted Traffic Analytics : No
Protected Management Frame - 802.11w : Yes
EAP Type : Not Applicable
VLAN Override after Webauth : No
VLAN : default
Multicast VLAN : 0
VRF Name : N/A
WiFi Direct Capabilities:
  WiFi Direct Capable           : No
Central NAT : DISABLED
Session Manager:
  Point of Attachment : capwap_90000002
  IIF ID             : 0x90000002
  Authorized         : TRUE
  Session timeout    : 80000
  Common Session ID: 00000000000041B8E5D75432
  Acct Session ID  : 0x00000000
  Auth Method Status List
  	Method : FT-SAE
  Local Policies:
  	Service Template : wlan_svc_Darchispp (priority 254)
  		VLAN             : 1
  		Absolute-Timer   : 80000
  Server Policies:
  Resultant Policies:
  		VLAN Name        : default
  		VLAN             : 1
  		Absolute-Timer   : 80000
DNS Snooped IPv4 Addresses : None
DNS Snooped IPv6 Addresses : None
Client Capabilities
  CF Pollable : Not implemented
  CF Poll Request : Not implemented
  Short Preamble : Not implemented
  PBCC : Not implemented
  Channel Agility : Not implemented
  Listen Interval : 0
Fast BSS Transition Details :
  Reassociation Timeout : 20
11v BSS Transition : Implemented
11v DMS Capable : No
QoS Map Capable : No
FlexConnect Data Switching : Local
FlexConnect Dhcp Status : Local
FlexConnect Authentication : Local
Client Statistics:
  Number of Bytes Received from Client : 64189
  Number of Bytes Sent to Client : 85831
  Number of Packets Received from Client : 808
  Number of Packets Sent to Client : 244
  Number of Data Retries : 66
  Number of RTS Retries : 0
  Number of Tx Total Dropped Packets : 0
  Number of Duplicate Received Packets : 0
  Number of Decrypt Failed Packets : 0
  Number of Mic Failured Packets : 0
  Number of Mic Missing Packets : 0
  Number of Policy Errors : 0
  Radio Signal Strength Indicator : -41 dBm
  Signal to Noise Ratio : 52 dB
Fabric status : Disabled
Radio Measurement Enabled Capabilities
  Capabilities: None
Client Scan Report Time : Timer not running
Client Scan Reports
Assisted Roaming Neighbor List
Nearby AP Statistics:
EoGRE : Pending Classification
Device Classification Information:
  Device Type      : Un-Classified Device
  Device Name      : Unknown Device
  Protocol Map     : 0x000001  (OUI)
Max Client Protocol Capability:
WiFi to Cellular Steering : Not implemented
Cellular Capability : N/A
Advanced Scheduling Requests Details:
  Apple Specific Requests(ASR) Capabilities/Statistics:
    Regular ASR support: DISABLED

您可以看到此特定使用者端已按以下速率連線：

當前速.....................................:m10 ss2

這表示使用者端正在兩個空間流(ss2)上使用MCS 10(m10)索引

通過「show wireless client mac <MAC> det」命令，無法檢視客戶端是否在20/40/80 MHz通道繫結上連線。

這可以直接在AP上完成：

9164示例：

#show controllers dot11Radio 2 client E8:8D:A6:B0:3B:CA
              mac radio vap aid state       encr  Maxrate Assoc   Cap is_wgb_wired      wgb_mac_addr
E8:8D:A6:B0:3B:CA     2   0  33   FWD AES_CCM128 MCS112SS HE-6E HE-6E        false 00:00:00:00:00:00
Configured rates for client E8:8D:A6:B0:3B:CA
Legacy Rates(Mbps): 6 9 12 18 24 36 48 54
HE Rates: 1SS:M0-11 2SS:M0-11
HT:yes     VHT:no     HE:yes     40MHz:no     80MHz:yes     80+80MHz:no     160MHz:yes
11w:yes     MFP:no     11h:no     session_timeout: 79950     encrypt_policy: 4
_wmm_enabled:yes     qos_capable:yes     WME(11e):no     WMM_MIXED_MODE:no
short_preamble:no     short_slot_time:no     short_hdr:no     SM_dyn:no
short_GI_20M:no     short_GI_40M:no     short_GI_80M:no     LDPC:no     AMSDU:yes     AMSDU_long:no
su_mimo_capable:no     mu_mimo_capable:no     is_wgb_wired:no     is_wgb:no
HE_DL-MIMO:yes     HE_UL-MIMO:yes     HE_DL-OFDMA:yes     HE_UL-OFDMA:yes     HE_TWT_CAPABLE:no

Additional info for client E8:8D:A6:B0:3B:CA
RSSI: -52
SNR: 41
PS  : Legacy (Sleeping)
Tx Rate: 1297100 Kbps
Rx Rate: 1921600 Kbps
VHT_TXMAP: 0
CCX Ver: 0
Rx Key-Index Errs: 0

Statistics for client E8:8D:A6:B0:3B:CA
              mac   intf TxData TxMgmt TxUC TxBytes TxFail TxDcrd TxCumRetries RxData RxMgmt RxBytes RxErr                      TxRt(Mbps) RxRt(Mbps) idle_counter stats_ago expirat
ion
E8:8D:A6:B0:3B:CA apr2v0    391      4  391  129127      0      0           97    559      4   74055     0 HE-160,2SS,MCS6,GI0.8 ,BF(1297)         12          295  8.674000      79
950

Per TID packet statistics for client E8:8D:A6:B0:3B:CA
Priority Rx Pkts Tx Pkts Rx(last 5 s) Tx (last 5 s)
       0     539     383           84            28
       1       0       0            0             0
       2       0       2            0             0
       3       0       0            0             0
       4       0       0            0             0
       5       0       0            0             0
       6      20       3            5             1
       7       0       3            0             0

 Rate Statistics:
Rate-Index    Rx-Pkts    Tx-Pkts Tx-Retries
         0        176          3          0
         5          0         62          0
         6          4        178         21
         7        250        152         52
         8        100          2         22
         9         51          0          0
        10          1          0          0
        11          0          0          2
webauth done: true
Pre-WebAuth ACLs:
Post-Auth ACLs:
Acl name Quota Bytes left In bytes Out bytes In pkts Out pkts Drops-in Drops-out
iPSK TAG: \<0000000000000000>
              MAC Allow HIT iPSK tag
E8:8D:A6:B0:3B:CA  true   0      \<>

檢查連線速率的最後一個選項是OTA捕獲。在資料包的無線電資訊中，可以找到必要的資訊：

 此OTA捕獲是使用11ac macbook客戶端捕獲的。

疑難排解

如果在測試期間沒有得到預期的結果，有幾種方法可以在開啟TAC案例之前解決問題並收集必要的資訊。

問題可能是由以下原因引起的：

— 客戶端

- AP

— 有線路徑（交換相關問題）

- WLC

客戶端故障排除

• 第一步是將無線客戶端裝置上的驅動程式更新為最新版本
• 第二步將對使用不同無線介面卡的客戶端執行iPerf測試，以檢視您是否獲得相同結果

接入點故障排除

當AP丟棄流量、某些幀或其他行為不當時，可能會出現這種情況。

為了更深入瞭解這一點，需要在AP交換器連線埠上執行空中傳輸(OTA)擷取+ span作業階段（必須在AP所連線的交換器上執行span）

在測試過程中，必須使用開放式SSID完成OTA捕獲和SPAN，以便能夠檢視傳遞到AP的流量和AP正在傳遞至客戶端的流量，反之亦然。

此行為有幾個已知錯誤：

CSCvg07438: AP3800：由於分段和非分段資料包中的AP中的資料包丟棄，導致吞吐量較低

CSCva58429:Cisco 1532i AP：低吞吐量（FlexConnect本地交換+ EoGRE）

有線路徑故障排除

交換機本身可能存在一些問題，您需要檢查介面上的丟包數量，以及在測試過程中丟棄數量是否增加。

嘗試使用交換機上的另一個埠連線AP或WLC。

另一種方法是，將使用者端連線到同一個交換器（使用者端終端點[AP/WLC]連線到該交換器）並將其放在同一個VLAN中，然後對同一個VLAN上的有線電纜運行測試，檢視有線路徑中是否存在任何問題。

WLC疑難排解

可能是WLC正在捨棄使用者端的流量（當AP處於本機模式時）。

您可以將AP置於Flexconnect模式，並將WLAN置於本地交換中，然後運行測試。

如果您發現本地模式（中央交換）的吞吐量與Flexconnect本地交換相比有顯著差異，且連線到WLC的交換器上沒有任何問題，則很可能是WLC正在丟棄流量。

要解決此問題，請應用行動計畫：

- WLC交換器連線埠上的SPAN擷取（必須在交換器上完成）

- AP埠上的SPAN捕獲

— 客戶端的OTA捕獲

執行此疑難排解並將結果提供給TAC，可加快疑難排解程式。