Allion Labs / Romonz Kao

近幾年行動通訊蓬勃發展,尤以4G LTE技術最為火熱,因此也出現許多支援行動上網應用產品,如可攜式行動路由器、LTE路由器等此類產品。

LTE路由器主要透過Wi-Fi、Ethernet等模式分享行動網路給使用者。然而,LTE路由器在透過不同傳輸介面分享行動網路的過程中,有可能因為不同硬體和晶片之間的相容性而造成速度轉換落差,或是因產品本身設計瑕疵造成速度效能降低。舉例來說,轉換速度佳的LTE路由器可以維持在多人撥放4K影片時撥放流暢;而轉換速度較低的LTE路由器就可能會有延遲、持續讀取、甚至畫面破圖的情況發生。對於使用者來說會明顯感受到速度落差的狀況,造成使用者體驗不佳的情形發生。

由以上LTE路由器所發生情況,我們歸納了2點問題:

  • 轉換率不佳
  • 速度效能與規格不符

LTE路由器該怎麼測?

百佳泰蘊含深厚的無線路由器測試經驗,我們選用市面3款較為熱門的LTE路由器,並設計速度轉換率測試,可驗證LTE路由器在不同的行動網路傳輸速度規格(LTE Category)與傳輸介面(Wi-Fi、Ethernet)間的速度轉換變化,藉此了解LTE路由器在速度轉換、效能上的差異。廠商在日後設計LTE路由器時,也能以此作為一項參考指標。

此次測試我們挑選了三台市面上LTE路由器作為測試驗證的DUT,規格如下:

A牌
B牌 C牌
Wi-Fi 2.4GHz 802.11b/g/n 20/40MHz 802.11b/g/n 20/40MHz 802.11b/g/n 20/40MHz
Wi-Fi 5GHz 802.11ac 20/40/80MHz 802.11ac 20/40/80MHz Not support
LTE Category Category 4 Category 4、6 Category 4

測試項目

  • LTE Category
  • LTE Category 4
  • LTE Category 6
  • 傳輸介面
  • WiFi Mode
  • WiFi 2.4GHz: 802.11b/g/n 20/40MHz
  • WiFi 5GHz: 802.11ac 20/40/80MHz
  • Ethernet

 

速度轉換率測試環境

測試架設

如圖一,測試架設在一個無電磁干擾的環境下,Radio Communication Tester基地台模擬器經由RF Cable連接至LTE路由器,而Test Bed則是經由Wi-Fi連接LTE路由器。

圖一:測試架設圖

測試儀器環境設定

  • Radio Communication Tester基地台模擬器(R&S CMW500),可提供測試一個穩定的行動網路。LTE Category傳輸數值則依基地台模擬器所能設定最大負載設定,設定如下:
  • LTE Cat. 4:下載/上傳 : 127Mbps / 51Mbps
  • LTE Cat. 6:下載/上傳: 254Mbps / 51Mbps
  • LTE路由器中Wi-Fi發射的RSSI能量設定為:可維持Wi-Fi最高速所需的能量(-30dBm~-35dBm之間)。

測試測量方法

測量方式為:從基地台模擬器傳送訊號至LTE路由器後,LTE路由器轉換傳輸至Test Bed之數值來做為測試數據,並以下列兩數值做為評測。

  • 速度轉換值:LTE路由器在接收基地台模擬器數據並轉換傳輸至Test Bed後,Test Bed所取得之數值。
  • 速度轉換率=速度轉換值/基地台模擬器設定傳輸數值。

速度轉換率標準依百佳泰多年累積的測試數據為參照:轉換率應達到90%以上。

測試數據
我們先驗證LTE Category 4在不同介面上速度轉換的數值是否有達到標準。

LTE Category 4 to Wi-Fi 2.4GHz:802.11b/g/n (20 and 40MHz)

由上圖(圖三、圖五)測試數據來看,三台LTE路由器在上傳的轉換值及轉換率的數值差異不大(轉換值都介於49Mbps左右)。但在下載部分(圖二、四),三台數值都偏低,未達到90%標準。此外,由轉換值來看A牌無論在20MHz或著是40MHz部分數值都呈現較低(以40MHz部分為例A牌數值為97Mbps,而其它兩台數值都在107Mbps左右),因此在整體上A牌較差。

LTE Category 4 to Wi-Fi 5GHz:802.11ac (20, 40 and 80MHz)

由於C牌無支援5GHz Band,所以在802.11ac會以A牌和B牌兩台做評測。由上圖(圖七、圖九、圖十一)測試數據來看,兩台LTE路由器在上傳速度轉換值及轉換率的數值差異不大(轉換值都介於49Mbps左右)。但在下載部分(圖六、圖八、圖十)可看出只有B牌在802.11ac 80MHz轉換率有達到90%的標準,且轉換值也較高,因此B牌在5GHz:802.11ac表現上較佳。

LTE Category 4 to Ethernet Port

以LTE Cat.4(圖十二、圖十三)的測試數據來看,Ethernet轉換率在3台LTE 路由器皆有達到標準到90%以上,但在上傳部分C牌明顯比其他路由器低出許多(只有71%左右),針對該問題還是需要多方面測試再進行確認動作。

由LTE Category 4測試數據來看,我們總結以下2點問題

  • 轉換率不

從LTE to Wi-Fi數據上我們看到所有LTE路由器在上傳皆達到90%標準,然而在下載時只有B牌在802.11ac 80MHz有達標,其它的轉換率都介於60%~85%之間,明顯偏低。

另從LTE to Ethernet數據來看,在Ethernet轉換上三台皆有達標,但C牌的上傳轉換率部分只有71%。

  • LTE路由器之間效能差異

整體來說,三台在下載轉換率的部分,雖然C牌在 802.11bgn 20MHz有較好的表現,但以整體數值上看,B牌則表現較佳。而在Wi-Fi下載率部分,只有B牌在802.11ac 80MHz有達到標準。

在上傳轉換率部分,除了B牌的Ethernet上傳部分明顯偏低,其它都有達到標準且數值差異不大。

此外,B牌本身也支援LTE Category 6規格,那麼在LTE Category 6是否也如LTE Category 4一樣有轉換率的情形呢?我們接著繼續驗證。

B牌:LTE Category 6 to WiFi 5GHz: 802.11ac (80MHz)

如圖十五數據結果顯示,B牌上傳數值正常,有達到90%標準。但在下載轉換率上是明顯偏低的(如圖十四);與Category 4的表現相比,數值也僅高出一點,因此B牌在LTE Category 6數值表現上是未達到產品本身所宣稱支援LTE Cat.6規格的傳輸速度水準。

B牌:LTE Category 6 to Ethernet Port

依LTE Cat.6(圖十七)結果顯示,B牌在上傳部分轉換率有達到90%以上的標準。

但在下載部分(圖十六)B牌的表現如同在Wi-Fi轉換值的測試結果相近:未如Category 4一樣有達到標準。雖然數值上128 Mbps比在Wi-Fi的116 Mbps數值高,但仍未達LTE Cat.6應有的傳輸水準。

由LTE Category 6轉換測試數據,我們歸納以下問題。

  • 速度效能與規格不符

以B牌在LTE Cat.6測試數值來看,在Wi-FI和Ethernet下載轉換值只有116Mbps、128 Mbps,數值明顯偏低。以百佳泰多年測試經驗來看,我們分析出LTE Cat.6 spec.的下載最大傳輸數值應為300Mbps,而在下載轉換值至少應能達到200Mbps以上的標準,因此從整體測試數據來看,B牌在LTE Cat.6的下載轉換值未達規格速度效能的水準。

綜合以上測試數據我們觀察到以下幾點問題

  • 轉換率不佳

在Wi-Fi下載轉換率上三台數值普遍偏低;在Ethernet部分大致都有達到標準,但C牌在Ethernet上傳轉換率上有低落情形。

  • 速度效能與規格不符

B牌數值表現是三台中較好的,但在LTE Cat.6 下載轉值與轉換率上未達LTE Cat.6應有規格水準的問題。

  • LTE路由器之間效能差異

由三台數值顯示,A牌在整體的數值效能上較為不理想。

最專業&全方位的路由器測試盡在百佳泰

由此次測試我們觀察到LTE路由器的此類產品除了本身效能差異外還可能有速度轉換率不佳、速度效能、及規格不符等問題存在,而這些問題有可能造成消費者體驗不佳、甚至面臨品牌信譽受損的風險。品牌廠與設計廠日後可藉由上述測試數據作為參考指標,百佳泰擁有多年測試經驗及備有完整的測試環境,能針對您的產品從開發初期到上市,全方位協助進行除錯分析、測試建議、以及提供完善的客製化測試服務。此外百佳泰另提供針對無線效能驗證之TR-398標準測試服務,可減低客戶產品在功能、效能上存在缺失的不確定性因素,進而增加消費者對產品的信賴度,提升品牌價值。

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