智能家电WiFi通信传输性能测试研究

蔡建宇 董三碧 梁家通 莫贤标

（威凯（深圳）检测技术有限公司 深圳 518000）

引言

随着物联网技术的发展和智能家电市场的快速增长，越来越多的家庭开始使用智能家电，如智能电视、智能冰箱、智能音响等。这些智能家电通常搭载WiFi模块，用户需要通过WiFi 网络进行连接控制。用户可以通过WiFi 将智能电视连接到互联网，实现在线观看电影、节目和游戏等功能；可以通过WiFi 将智能冰箱连接到手机应用程序，实现远程监控和控制，还可以根据用户的购物清单自动订购食品和物品；可以通过WiFi 将智能音响接入音乐流媒体服务，随时享受高品质的音乐。

然而，智能家电的使用体验很大程度上依赖于WiFi通信传输性能表现。如果WiFi 信号弱，连接不稳定或传输速度慢，用户可能会遇到无法正常、流畅使用智能家电的问题。比如，智能电视可能会出现视频卡顿或播放中断的情况，智能冰箱可能无法及时收到用户的指令，智能音响可能会有音质不佳或播放延迟的问题。因此，智能家电产品的WiFi通信传输性能表现影响着用户使用体验。

WiFi 技术已经成为家庭内部和办公场所等环境中最常用的无线网络技术。在WiFi 无线通信技术带来便利的同时，随着智能家电的增多，网络负载的增加，和通信信道的日益拥塞，智能家电的WiFi通信传输性能问题也日益凸显。因此，定量分析智能家电WiFi通信传输性能，帮助用户认识WiFi 网络的性能问题，优化智能家电的响应速度和稳定性，对于提升用户体验具有重要意义。

1 WiFi通信传输性能

WiFi通信传输性能是指WiFi 网络在传输数据时的速度、稳定性和可靠性。在家庭WiFi 网络中，主要网络节点为路由器，手机，智能家电等。从用户使用体验出发，从以下测试指标：吞吐量，传输时延，连接稳定性，考核智能家电产品的WiFi通信传输的速度，稳定性和可靠性。

2 WiFi通信传输性能测试项目

2.1 最大吞吐量

吞吐量，是指WiFi 网络单位时间传输的数据量，通常以Mbps（兆比特每秒）为单位。最大吞吐量是指，当WiFi 信号强度持续增大时，测得的吞吐量数值不再增大，此时的吞吐量数值为最大吞吐量。吞吐量越大，表示网络数据传输能力越强，可以更快地传输大量数据。WiFi6的理论最大传输速度如表1所示。

表1 WiFi6 802.11ax 传输速度

2.2 弱信号吞吐量

弱信号吞吐量，是指在WiFi 信号强度较弱时，WiFi网络单位时间内传输的数据量。

2.3 邻频信号干扰下吞吐量

邻频信号干扰下吞吐量，是指在施加邻频WiFi 信号干扰后，WiFi 网络单位时间内传输的数据量。

2.4 同频信号干扰下吞吐量

同频信号干扰下吞吐量，是指在施加同频WiFi 信号干扰后，WiFi 网络单位时间内传输的数据量。

2.5 传输时延

传输时延，是指WiFi 网络中信号发送端发送数据到信号接收端接收数据的时间间隔。较低的传输延迟意味着数据传输更快，可以提供更加流畅的使用体验。

2.6 连接稳定性

连接稳定性，是指WiFi 产品在一定时间内保持稳定连接WiFi 网络的能力。更长时间的连接稳定性表征着WiFi 产品更优的可靠性，稳定性。

3 智能家电WiFi通信传输性能测试方法

3.1 最大吞吐量测试

3.1.1 试验条件

在室温条件下，在全电波暗室中进行。

3.1.2 测试布置

智能家电在全电波暗室中按照其典型工作状态布置，并开启业务状态。

3.1.3 测试配置

关闭智能家电的WiFi 搜索模式、省电模式、蓝牙功能。

3.1.4 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。

设置路由器在指定信道、数据速率、制式、带宽发射信号，通过IPERF 等测试软件，设置传输协议为TCP，运行测试时间为60 s，在电脑与智能家电间建立数据传输连接，分别测试智能家电的上行和下行数据吞吐量测试，记录平均吞吐量数值。

以初始位置为0 °，依次转动60 °，120 °，180 °，240 °，300 °。在各个角度下进行吞吐量测试，记录最大吞吐量角度。在此角度下提升路由器WiFi 信号强度，重复测试吞吐量，直至吞吐量数值不再提升。保持当前路由器的WiFi 信号强度。

以此时测试位置为0 °，依次转动30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各个角度下进行吞吐量测试，记录所有角度的吞吐量数值。此时各个角度的吞吐量数值为该产品的最大吞吐量。

切换不同的信道、数据速率、制式、带宽，重复上述步骤，记录每种测试条件下的吞吐量数值。

3.1.5 测试结果

测试结果按照表2 进行记录。

表2 吞吐量记录表

3.2 弱信号吞吐量测试

3.2.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

3.2.2 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。

设置路由器在指定信道、数据速率、制式、带宽发射信号，通过IPERF 等测试软件，设置传输协议为TCP，运行测试时间为60 s，在电脑与智能家电间建立数据传输连接，分别测试智能家电的上行和下行数据吞吐量测试，记录平均吞吐量数值。

设置路由器WiFi 信号强度，使得智能家电接收的信号强度水平为-70 dBm，若智能家电产品未能搜索到WiFi 信号，则提升路由器WiFi 信号强度，每次提升5 dB，直至智能家电接收可以接收到路由器的WiFi 信号，保持当前的路由器的WiFi 信号强度。

以初始位置为0 °，依次转动30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °。在各个角度下进行吞吐量测试。记录各个角度的吞吐量。

切换不同的信道、数据速率、制式、带宽，重复上述步骤，记录每种测试条件下的吞吐量数值。

3.3 邻频信号干扰下吞吐量

3.3.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。设置WiFi 干扰信号位于相邻信道，信号强度设置为-60 dBm。

设置路由器在指定信道、数据速率、制式、带宽发射信号，通过IPERF 等测试软件，设置传输协议为TCP，运行测试时间为60 s，在电脑与智能家电间建立数据传输连接，分别测试智能家电的上行和下行数据吞吐量测试，记录平均吞吐量数值。

以初始位置为0 °，依次转动30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各个角度下进行吞吐量测试，记录所有角度的吞吐量数值。此时各个角度的吞吐量数值为邻频信号干扰下的吞吐量。

切换不同的信道、数据速率、制式、带宽，重复上述步骤，记录每种测试条件下的吞吐量数值。

3.4 同频信号干扰下吞吐量

3.4.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

3.4.2 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。设置WiFi 干扰信号位于相同信道，信号强度设置为-60 dBm。

传统语文教学多为单篇教学，而语文新课程则更强调单元模块教学。单元模块教学是以一个单元为一个整体，紧扣单元主题，把课文相关知识连为一条教学线索，融听说读写训练为一体，使单元整体运转。其实施步骤分四步。

置路由器在指定信道、数据速率、制式、带宽发射信号，通过IPERF 等测试软件，设置传输协议为TCP，运行测试时间为60 s，在电脑与智能家电间建立数据传输连接，分别测试智能家电的上行和下行数据吞吐量测试，记录平均吞吐量数值。

以初始位置为0 °，依次转动30 °，60 °，90 °，120 °，150 °，180 °，210 °，240 °，270 °，300 °，330 °，360 °，在各个角度下进行吞吐量测试，记录所有角度的吞吐量数值。此时各个角度的吞吐量数值为同频信号干扰下的吞吐量。

切换不同的信道、数据速率、制式、带宽，重复上述步骤，记录每种测试条件下的吞吐量数值。

3.5 传输时延

3.5.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

3.5.2 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过Wi-Fi 无线通信传输方式与路由器连接。

电脑开启 ping 程序对智能家电的 IP 地址进行 ping数据包传输，间隔为 10 ms，耗时30 min，记录结果。

3.6 同频干扰下的传输时延

3.6.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

3.6.2 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。设置WiFi 干扰信号位于相同信道，信号强度为-60 dBm。

在电脑开启 ping 程序对智能家电的 IP 地址进行 ping数据包传输，间隔为 10 ms，耗时30 min，记录结果。

3.7 连接稳定性

3.7.1 试验准备

试验条件，测试布置，测试配置同最大吞吐量测试保持一致。

3.7.2 测试步骤

选择空间流规格不小于智能家电的路由器，智能家电使用其默认的天线。电脑通过网线连接路由器，智能家电通过WiFi 无线通信传输方式与路由器连接。通过路由器后台的设备连接情况，记录24 h 内智能家电产品的离线情况。

4 展望

随着智能家电的广泛使用，通信信道将更加拥塞，这对智能家电的WiFi通信传输性能提出更高要求。本文提出了吞吐量，传输时延，连接稳定性这三个指标来考核智能家电的WiFi通信传输性能，在一定程度可以对智能家电的WiFi通信传输性能作出评价，有助于用户了解智能家电WiFi通信传输性能，选择符合使用体验的产品，同时可以为智能家电厂商改造升级智能家电产品提供思路。