在一次不常見到的使用三家廠商設備的大規模WLAN壓力測試中，測試人員發現，隨著WLAN規模和流量的增加，許多WLAN都可能遇到性能極限，問題不在于廠商的設備，而在于802.11協議的設計。

問題源于協議效率

設計和操作這次測試的是一家名叫Novarum的咨詢公司。該測試證實了在高密度網絡下存在的兩個麻煩問題：首先，接入點之間相同信道的無線干擾會大大降低WLAN的總吞吐量;其次，常規的控制器+瘦接入點架構不能隨著某一區域中的接入點數量的增加很好地擴展。

根據Novarum的報告，這些問題的出現與802.11媒體訪問控制(MAC)層的設計、處理確認和重傳的方法，以及在持續的高流量負載下的問題處理有關。在目前很多WLAN產品以及利用這些產品建立的WLAN中，由于網絡中的無線客戶端數量比較少，并且它們的傳輸流主要由少量的和突發的數據傳輸流構成，因此這種協議上的低效率并不會存在問題。

基于802.11n的高吞吐量WLAN(尤其當運行在5GHz信道時)將會部分減輕這些問題的影響，但也不能完全消除。11n只是可以提供更大的“數據管道”，從而在高密度WLAN中達到網絡超載需要更多的流量而已。但由于11n更高的吞吐量，企業將尋求利用它做更多的事情(如傳送語音和視頻等)，同樣容易造成網絡的超載。

Novarum公司共同創建人Phil Belanger說：“如果不著手解決共信道干擾和對接入點協作的需要，將給支持無線語音和視頻的協議造成更大的壓力。”

測試環境力求真實

2007年秋季，Novarum公司這次不同尋常(出于實際部署的接入點和客戶端數量)的測試在美國Sunnyvale市一個空閑的二層樓辦公室(約為20000平方英尺)里進行，而通常的WLAN測試只是在一個類似實驗室的環境中部署一臺接入點和十來臺客戶端而已。

在這次測試中，Novarum動用了72臺帶有無線網卡的筆記本電腦和54部無線VoIP手機，通過15臺接入點(隨后使用10臺接入點)連接在典型的辦公WLAN上。網絡設備則分別使用來自Aruba Networks、思科和Meru Networks的無線控制器和接入點(Aruba 800控制器+AP 70;思科4402控制器+AP 1242;Meru MC3000控制器+AP 208)構建。

測試一共進行了7次，在多數情況下都是先使用15臺接入點，然后使用10臺接入點。接入點配備802.11a/b/g設備，但Novarum只進行2.4GHz頻段上的11g測試。一次測試是純數據的，使用了72臺筆記本電腦;其余測試則是語音傳輸，分別進行24、48和72個模擬VoIP通話。還有兩次測試為語音和數據混合測試，一次為測試WLAN可以支持多少VoIP手機的同時呼叫。Belanger表示，壓力測試本意不是廠商設備的產品測評，雖然它們有著類似的出發點。

數據測試結果不夠理想

關于測試結果，Belanger介紹說：“測試結果似乎出現門檻，超過這個門檻后，WLAN系統表現不佳。負載越大，出現的錯誤就越多，從而導致更多的重傳，這反過來又加大了負載……”

不同品牌的WLAN設備根據它們使用的網絡架構類型，以不同方式處理這種螺旋效應。Aruba和思科采用Belanger稱之為“微蜂窩”的架構——連接在中央控制器上的精簡型接入點。鄰近的接入點運行在獨立的信道上，并且存在一些覆蓋重疊，以便為移動客戶端提供無縫的覆蓋和漫游。這種模型為當今大多數WLAN廠商所采用。

相比之下，Meru可以將相鄰接入點設置為運行在一個信道上，并對其“空中”行為進行更多的控制。據Belanger 說，Meru控制器可以看到每臺接入點上的每個相關聯客戶端的傳送隊列，可以分配接入點用于每臺客戶端的時間。Meru設備沒有自己嘗試擠進傳輸“大門”，而是耐心等著輪到自己，因此吞吐量比較穩定。

另一家廠商Extricom采取相類似的方式，將4個無線電裝置放在一臺設備中，但在其控制器中運行整個802.11的MAC層。這種接入點只有無線電裝置和天線，甚至缺少CPU。Extricom聲稱，這是為了消除相同信道干擾，并在每個包的基礎上更好地管理客戶端的無線連接性。

在使用72臺筆記本電腦和15臺接入點的純數據測試中，思科和Aruba所提供的總吞吐量還不到50Mbps。換句話說，在全網絡范圍內，每臺客戶端只得到平均不到1Mpbs的吞吐量，而人們的預期是每臺接入點20Mbps吞吐量或15臺接入點300Mbps總吞吐量這樣的結果。

但是，當接入點數量減少到10臺時，吞吐量卻大大增加。在Aruba的案例中，吞吐量增加近40%，由47Mbps增加到64Mbps。報告說：“更多的接入點允許更多的同時傳輸，這就造成更多的干擾，降低了這些系統的性能。”

在Meru的實驗中，辦公室為5臺接入點所覆蓋(這些接入點都運行在2.4GHz頻段其中一個信道上)，另兩組接入點(每組5臺接入點)被添加到同樣的位置，每組接入點各使用余下的兩個信道中的一個，所有接入點都以最大功率設置運行。測試結果顯示，Meru可提供100Mbps的系統吞吐量，是思科和Aruba吞吐量的兩倍以上。有趣的是，當Novarum將接入點數量減少到10臺設備時，Meru的總吞吐量降到了60Mbps。

Novarum的報告總結說：來自相鄰AP的相同信道干擾似乎對微蜂窩系統產生明顯的影響。802.11無線電的干擾范圍遠遠超過了有效的通信距離——在持續的高負載下，這種干擾變成了一個影響因素。而在這些高負載網絡中的某些點上，如果使用Aruba和思科的接入點，有30%到40%的數據包要進行重新傳輸，而使用Meru接入點的重傳數量則少得多。

語音呼叫也遇到極限

而在語音測試當中，Novarum發現Meru架構能夠在總體上提供更好的語音支持——可處理更多的同時呼叫(Meru在語音測試中沒有遇到上限)并提供收費質量的語音。在使用10臺思科接入點時，思科WLAN能夠處理大約24個VoIP呼叫。在處理48個或更多的模擬呼叫時，思科不能提供收費質量。當測試真正的手機時，思科基礎設施似乎在26或28個同時呼叫時達到了極限。

在報告的附錄中，Belanger這樣寫道：“我所看到的問題與802.11 MAC層協議相關，在使用很多接入點和持續的高負載時，這些系統非常容易出現不穩定行為。Aruba和思科系統沒有出現任何故障。它們只是選擇了不解決這個問題。”

目前，來自IEEE的兩個802.11工作小組11k和11t正致力于解決這個問題(至少是部分解決)，方法是對接入點無線電設備(一定程度上對客戶端無線電設備)進行更多控制。目前這項工作仍在進行中。

測試目的及客觀性

最后，對Novarum壓力測試的信任程度取決于兩個問題：你是否認同測試者的假設，以及Meru對測試和測試者獨立性的影響。

對此Belanger表示：“我們的測試中唯一不尋常的事情是數據測試中的恒定負載——這種負載相當于72個人在同一個網絡上同時從iTunes商店下載電影。”Belanger承認這不是大多數企業網絡的典型行為，但“我們期望這些系統能夠優雅地處理這種負載。”

Belanger表示，本次測試的主要目的不在于對3種產品進行評級，而在于802.11協議在高負載下的行為，以及不同架構如何對付這種行為。