孔维华/文
瑞士手表之所以享誉全球一个世纪而不衰,是因为其对可靠品质始终如一的专注,每一款产品、每一个设计都包含着设计师的匠心和灵感,不可或缺;德国的奔驰汽车之所以让人信赖是因为其对产品质量近乎严苛的坚持,每一个零件都严格把控、精益求精;任天堂游戏机之所以风靡全球是因为其对每一步用户体验近乎疯狂的要求……作为无线网络领域的领军企业——华为也是如此来要求自己的。以质量为本,从方案设计到元器件选型、从可靠性验证到各项性能测试等等每一个细节,守护着内心深处的那份执着,从而能够为各行各业的企业客户打造出一款款经典的Wi-Fi网络精品。
方案设计:绝不放过任何隐患和瑕疵
AP是工作在无线网络接入第一层的重要设备,随便拆开一台AP产品就会发现,数以千计的各类器件犹如夜空中的繁星般散落在主板之上,貌似无序但其实隐含规律。其中,射频芯片是整个AP处理所有无线数据的主单元,称之为AP的心脏也毫不为过。而与射频芯片一起协同工作的还有个不起眼的“小玩意”——一个被称为晶体谐振器的小器件,在专业领域其也被称为芯片的“心脏”。
,华为在开发设计802.11ac wave2协议的商用产品时,由于芯片需要处理更多的数据流量,所以自然而然也带来了高温和高功耗并发问题,最高温度超过100℃。这样原来标准工作温度为85℃的晶体谐振器虽然还可以勉强支撑,但其寿命将大幅缩短,成为整个产品的巨大隐患。在与芯片厂商沟通后,设计人员郁闷地发现100℃以上的晶体谐振器目前在市场上很难批量采购到,难道要因为这个元器件而牺牲整个产品的质量与寿命?当然不行,华为的准则就是决不允许任何一个有隐患的产品面世。为此,设计人员将原来的方案重新设计,通过加快芯片周边的散热解决温度超高的问题,经过20多天的方案整改与验证,一步步将芯片温度从105℃降低到100℃、90℃,最终到85℃,消除了晶体谐振器的可靠性隐患,整个AP产品的质量也得到了保障。
不仅是方案设计,在元器件选型上华为也同样严格要求。也正是因为这种一丝不苟的态度,华为成了供应商公认又爱又恨的厂商,爱是因为华为招标从不在价格上斤斤计较,而是将元器件性能与可靠性作为首要因素;恨是华为对细节的关注,任一微小的瑕疵都可能导致出局。
可靠性标准:在优秀之上再加10%
“取法乎上,仅得其中;取法乎中,仅得其下;取法其下,无所得矣。”这是古人对于做事目标的形容。如果要保证“得其上”,往往需要更高甚至“变态”的要求。套用最近流行的话说,就是要在优秀的标准上再给自己加上10%。
超出20℃,成就严苛地区仍可使用的产品
初,国内一家著名空调生产商求助到华为,希望为其定制开发一款能适应50℃高温的Wi-Fi设备,以满足空调测试车间的高温环境。这并不是个容易达到的要求,之前该客户曾使用过其他厂商的Wi-Fi设备,宣称可以在50℃环境中工作,但实际上运行了不足1个月就开始出现重启和速率下降等问题。
为什么会出现这种情况?其实根源在于测试标准和方案的差异上,对高/低温环境的适应测试,业界通用的做法是把AP放置于恒温箱中进行7×24小时温度循环测试,如果设备整个过程不出故障,那么就认为其可以满足相应的温度要求。以室内的AP为例,50℃通常是业界AP正常工作的最高温度标准,业界标准的测试方法就是将恒温箱调整到这个温度,到测试周期结束,如果AP仍正常运行,那么高温测试就算圆满完成了。
但华为的测试标准不止于此:测试温度要按照产品规格上扩20℃,并要反复从零下40℃低温提升到70℃高温,整个测试时间长达15天,只有测试样本中无任何一个异常才算通过。通过这种大样本量的长期测试,可以充分暴露产品的潜在设计问题、器件存在的BUG,以及工艺加工等问题,从而使产品快速达到成熟、稳定的阶段。
除了温度循环测试,为提高设备运行中的可靠性,华为的AP产品还要经历电磁兼容性、安规、气体腐蚀、盐雾、抗风、结冰、防尘和防水等44个大项、上千个小项的可靠性测试,而且每项测试都必须达到或超出业界通用标准。
用于温度循环测试的温箱
多出12GHz频宽,成就面向全球市场的品牌
电磁兼容性(EMC)是对电子产品电磁干扰大小和抗干扰能力的综合评定,是产品质量最重要的指标之一。由于面向全球市场,华为的Wi-Fi产品不仅要满足国内的EMC标准,还需要能满足欧盟CE和美国FCC标准,这两个标准因其严格程度与权威性获得了世界90%以上国家的认可。以EMC测试中的辐射发射(RE)为例,相对国标30MHz~6GHz频率范围的测试要求,FCC要求测试30MHz~18GHz频率范围,较国标多出12GHz频宽,以避免Wi-Fi产品对其它高频电子设备造成干扰。而在人体安全方面,FCC要求满足Class B标准,较业界普遍的Class A严格3倍,因此,通过FCC认证的Wi-Fi产品对人体影响更小,也更安全。
除此之外,为了确保设备不会对人体产生危害以及设备本身的稳定性,华为的每一款Wi-Fi产品还要经过比业界标准更加严格的安规测试。以机械强度测试中的跌落测试为例,业界标准只需在1米高位置进行带包装盒的跌落测试,而华为将高度提升到了1.5米,而且把无包装盒的跌落测试也列入测试项目,分别对应了设备在运输与安装过程中的跌落情况,通过测试方法小小的提升与改变,大大降低了设备的故障率,保障了设备的稳定性。
增加15分钟,成就满足极限环境要求的质量
由于室外AP通常工作在露天环境,其防水、防尘和防雷电能力就成为了需要重点考量的指标。一般来说,室外型AP只要达到IP67标准就可以满足基本的防尘和防水要求。防尘水平达到“6”的级别,代表尘埃完全无法进入设备;防水水平满足“7”的级别,通常要求在1米深的水中浸泡30分钟设备仍可正常运行。但是浸泡30分钟的测试标准还不能保证AP可以在经常下雨的地方长期运行,所以华为将时间增加至45分钟,以极限环境来检验AP的防水性能。
其实华为是这样测试产品防水性能的
测试环境:在每个环节都超出业界标准
华为极其重视产品的测试环节,为了保证每一款型产品都能够以最卓越的性能与可靠质量服务于企业客户,在Wi-Fi网络产品的每个测试环节都制定出了超过业界正常水平的严格测试标准。
涵盖80%操作系统和芯片的兼容性实验室
据统计,截止到目前全球有100多个知名智能手机品牌,尽管Top10主流品牌的市场占有率达到了80%以上,但由于款型和操作系统的差异性,每个用户终端的Wi-Fi性能仍存在差异。为了保证不同用户、不同手机在使用Wi-Fi时都拥有良好的网络接入体验,Wi-Fi测试就要与各种终端进行对接测试,也就是终端兼容性测试,因而终端数量与种类的多少就显得尤为重要。
为了保证Wi-Fi网络与不同终端类型的良好兼容性,华为苏州研究所不惜投入重金打造了业界最全面的终端兼容性实验室。
品牌和终端数量:超过20家市场主流品牌的140多台终端,市场占有率达90%,包括最近3年内主流的终端款型和操作系统类型; 品牌类型:涵盖全球TOP 10品牌和国内主流品牌,包括苹果、三星、华为、小米、联想、酷派、Vivo、HTC、LG、魅族、索尼、TCL、中兴、YotaPhone2和黑莓等; 芯片类型:包括博通、高通、马维尔和雷凌等市场主流芯片供应商,市场占有率95%以上; 操作系统:包括Windows、iOS、Android和Symbian等主流操作系统,每种操作系统至少覆盖5个版本; 终端形态:包括平板电脑、手机、笔记本、无线话机、无线网卡和特殊行业终端等。
在测试内容上,除了涵盖业界常规的基本接入、终端性能、认证加密和漫游等基础测试外,还增加了与用户体验密切相关的频谱导航和BYOD等测试内容,确保Wi-Fi网络能让各类客户和各种终端都具备完美的体验。
各种各样的终端类型
还原最真实场景的移动体验测试环境
BYOD的普及,将用户从固定办公位上彻底解放出来,但其在带给人们便利性的同时也带来了相应的问题,那就是移动过程中无线网络信号的中断问题。如同在快速飞驰的汽车中打电话会出现声音时强时弱、甚至通话中断现象一样,移动用户的Wi-Fi连接也会面临漫游信号中断的问题。要让复杂的Wi-Fi移动性能达到最佳,就需要在实际环境中反复检验,从而在产品技术与网络部署等方面进行改进。
为此,华为苏州研究所建立了一个专业的移动漫游实验室。在这里,人工测试被智能机器人所替代,机器人可以最大程度上模拟真人的移动轨迹和行走速度,进行无规律的漫游移动;同时,机器人也可以携带多种终端进行真实移动语音和视频的实时模拟,以测试网络对不同终端的兼容性。这可以在最大程度上还原企业日常的移动办公环境。
在每次测试中,机器人都将携带不同的终端在近200平方米的环境中无规律地移动一个小时以上,这将触发200次以上的漫游,以充分测试终端在不同AP间的切换能力。同时,机器人上的终端还将进行视频通话,以检测终端移动过程中的漫游性能。只有在1小时近200次的漫游测试中能保证视频通话不中断、业务连续稳定,此轮移动体验测试才算告一段落。
用于移动漫游测试的智能机器人
以世界顶级体育场为模板的多用户测试环境
多特蒙德体育场是德国最大的球场,场均观众7.3万人,高峰期Wi-Fi接入人数达2.1万人;北京的鸟巢是世界最大的钢结构体育场,容量9.1万人,田径世锦赛期间场均观众1.2万人;中国CCTV办公大楼是亚洲最大的无线办公楼,每天有超过1万名员工同时进行移动办公。前两者代表了业界最高的接入密度,单AP同时接入60个以上的终端;后者则代表了多业务承载的极限,单用户平均带宽需2Mbps以上,且同时承载网页、视频和语音等多种业务。
华为的工程师复制了多特蒙德球场的用户接入密度,在100平方米的实验室内部署了3台802.11ac AP,使用220个测试终端进行饱和测试;同时,参照CCTV无线办公模型,使用80个终端同时在线播放视频、130个终端进行下载和网页浏览、10个终端进行语音通话。整个测试过程被分为3个阶段,每个阶段都将在前一个测试的基础上叠加进行,在不同的测试阶段,将逐步增加流量和业务类型,以匹配不同的业务环境。最后,这些测试流程被固化下来并纳入到华为的多用户测试流程中,华为就是通过这种极度贴近真实的测试方法,将训练当成实战,创造出最优质的客户体验,并将之作为自身应该承担的责任。
多用户实验室环境
模拟10万用户并发接入的超级测试仪
高密场景的一大挑战就是大量用户并发上线时的AC处理性能,这种情况在校园、车站等人流密集且认证频繁的场景中十分常见然而在实验室环境中,超大规模的用户并发上线测试是无法办到的,为此华为专门开发了一台超级测试仪,用于验证用户接入认证时AC的并发处理能力。这台测试仪单端口可模拟1000台AP和1万个用户、整机可模拟4000台AP和10万个用户的超大规格测试环境,相当于把一个10万人的足球场搬到了实验室中;而单端口用户并发接入500人/秒,漫游用户并发接入300人/秒的快速接入与漫游接入能力,则相当于在200秒时间内模拟10万用户接入的现场Wi-Fi网络环境。
不断积累:是获取成功的坚强后盾
从1999年7月华为第一项Wi-Fi网络标准专利诞生之日开始至今,华为Wi-Fi产品的研发已走过17个年头,获得了2000多项相关标准专利,服务于全球超过1000家行业客户。华为的Wi-Fi技术专家Osama Aboulmagd博士也担任了IEEE 802.11ax TG主席,正在主导下一代Wi-Fi标准的制定。在,华为还以其领先的科研实力和强大的市场表现,获得了第三方权威机构Gartner和IDC的关注,成为Gartner MQ唯一进入挑战者象限的中国厂商和IDC MarketScape的主流玩家。
依托自身在无线技术上的深厚积累,通过吸引全球顶尖的优秀人才,以及在研发领域持续不断的投入,华为确保了自身产品始终拥有业界领先的技术优势,在潜力无限的Wi-Fi市场上创造出更大的辉煌。
(更多华为资讯请关注华为开发者社区,华为自己的对外开放门户:/ict/cn/,不要问我叫啥,别人都叫我雷锋)