5G Wi-Fi DFS測試淺析

李元偉

上海天祥質量技術服務有限公司徐匯分公司 上海 200233

引言

互聯網技術的發展，極大地便利了人們的日常生活，改變了人們的生活方式，人們在加深對互聯網依賴的同時，對網絡的要求也越來越高，日常的2.4GHz Wi-Fi越來越不能滿足人類的需求，所以5G Wi-Fi應運而生，相較于2.4GHz傳統Wi-Fi，5G Wi-Fi有如下優點[1]。①網速更快。2.4GHz Wi-Fi，最高每秒可傳輸36MB的文件，而5G Wi-Fi現在支持最大帶寬可以達到160M，每秒可傳輸文件達到了125MB；②播放質量更好，短視頻是時下最熱門的視訊資源，人們分享﹑自拍﹑下載﹑播放短視頻的次數逐漸增加，得益于更快的網絡傳輸速度，5G Wi-Fi在視頻播放上有著得天獨厚的條件。③可以讓終端更省電。由于傳輸速度快，極大地節約了傳輸時間，這樣Wi-Fi終端可以有更多的時間處于低功耗狀態，降低電量消耗；④信號質量好。相較于2.4GHz，有太多的終端工作在這個頻率帶，藍牙﹑無線鼠標﹑鍵盤﹑遙控器﹑Zig Bee﹑ISM以及各種自定義發射裝置，使得這個頻段擁擠不堪，交織著各種干擾，5G Wi-Fi運行在5GHz以上的高頻段，這個頻段使用終端較少，干擾少，信號更好。

5G Wi-Fi給我們帶來便利的同時，也引發了一個問題，5G Wi-Fi工作在5150~5850MHz，這個頻段覆蓋了雷達波工作頻段，對軍用﹑氣象等各種雷達信號會產生不必要的干擾，為了解決這一問題，引入了DFS機制。

1 術語和定義

DFS：Dynamic Frequency Selection，動態頻率選擇，是一種信道分配方案，終端產品通過DFS功能動態地選擇或改變工作信道，以避免其對其他終端產品，特別是雷達系統的干擾或避免同信道的其他終端對自身的干擾。

CAC：Channel Availability Check，通道可用性檢查，對于Master設備需要開機做CAC檢查，對于Slave設備，沒有雷達波檢測功能的不需要測試CAC，對于有雷達波檢測功能的，工作過程中檢測到雷達波，要重新開機，執行CAC檢查。

Master設備[2]：主設備，具備主動探測工作的頻率上是否有雷達波信號占用，并主動選擇另一個非占用頻率進行工作的能力。典型產品：路由器﹑AP等。

Slave設備：從屬設備，分為具備雷達波檢測功能和不具備雷達脈沖檢測功能兩種。典型產品：無線網卡﹑平板電腦。

2 5G Wi-Fi DFS測試指標要求

根據ENSI EN 301 893標準中對5G Wi-Fi 終端設備分為兩類：Master設備和Slave設備。我們以先Master主設備為例。

2.1 開機環節

開機檢測機制CAC。

2.2 工作環節

檢測到雷達波信號，要求5G Wi-Fi 終端產品[3]：①必須在1s內信道關閉；②10s內信道轉移到其他信道；③多次測量，檢測概率要大于60%；④30min內不能再次回到該信道工作。

3 測試前準備

首先確定終端產品是Master 設備還是Slave 設備，不同的終端產品對應的DFS要求也是不一樣的，使用到的測試設備：雷達波信號發生器﹑頻譜分析儀﹑與被測設備配對的設備（Slave 或Master）以及衰減器﹑功分器（合路器）。

4 測試環境搭建

環境搭建如下表所示。

表1 環境搭建

圖1 Master設備

圖2 Slave設備有雷達波檢測功能

圖3 Slave設備無雷達波檢測功能

5 測試過程

5.1 首先檢測信道可用性（CAC）

打開設備，首先設備要進行信號可用性檢查，如果沒有檢測到雷達波信號，該信道可用，則正常開機工作，如果檢測到有雷達波信號，則要求終端設備停止在當前信道的工作，或者跳到其他信道工作，如果5G Wi-Fi終端的信道沒有跳轉或者關閉，則測試Fail。

當5G Wi-Fi的設備在運行過程中，這時檢測到在同一頻率上有雷達波信號發射，那么DFS機制就要求我們的終端設備要有相應的動作來規避。規避措施如下：①要求必須在1s內關閉當前工作信道，如圖4 T0-T2，信道關閉，關閉時間0.033s，那么測試判定合格。②10s內信道轉移到其他信道，如圖4信道轉移到其他頻率，信道轉移時間是0.319s，小于標準要求的10s，判定合格。③多次測量，檢測概率要>60%，要求測試所有需要測試的雷達波類型，然后進行概率統計（≥60%）。④30min內不能再次回到該信道工作，信道發生切換之后，要求5G Wi-Fi終端在30min內不能再切回該信道，以免再次對雷達波產生干擾。

圖4 信道關閉和信道轉移時間

對于Slave終端設備，沒有雷達波檢測功能的，只需要測試信道關閉和信道轉移，而且這一過程是跟隨Master主設備所做出的反應，測試方法和Master測試一樣，雷達波注入也是注入master主設備。有雷達波檢測功能的，如果檢測到雷達波，需要關機重新開機并做CAC 檢測。

6 結束語

基于以上測試過程和結果判定，可以看出DFS是為了使支持5G Wi-Fi的無線終端產品主動探測雷達使用的頻率，關閉自身信道的發射并主動切換到另一個頻率信道上，以避開雷達頻率。這樣人們就可以更好地利用5G Wi-Fi帶來的便利，各個國家對DFS性能是有強制性要求的，不符合標準的產品將不會獲得市場準入許可。