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公司 2010-6-12 17:24

WWDC 会上的 iPhone 4 WiFi 问题可能是驱动所致

by Glenn Fleishman from Ars Technica | Logout 译,BaryN 校,转载请注明 ifanr.com 译文链接。

WWDC WiFi 1

“女士们、先生们,放下手中的 MiFi,离开自己的笔记本电脑,否则你就有麻烦了”。

Apple CEO 在本周 WWDC 的 iPhone 4 高分屏演示时并没有亲口说出上面这些话。但 iPhone 4 未能接入 Apple 的 Wi-Fi 网络似乎造成了轰动。

乔布斯在台上说(后来 Apple 的一位工程师也告诉 InfoWorld),当时有超过 500 个 WiFi 网络在工作。不是 500 个 WiFi 接收器或者连接——现场有 5000 听众,这些东西可能数以千记——而是 500 个不同的网络

网络当中的绝大部分由人们所带的 MiFi 产生——Novatel Wireless 的移动网关,在美国由 Verizon Wireless 和 Sprint Nextel 销售,通过 WiFi 接入 3G 网络。

但审视过发布会视频,并和两位资深 WiFi 专家讨论之后,我基本上可以肯定,MiFi 只是其中的一部分问题。预发布版 iPhone 4 iOS 所存在的一个缺陷显然是问题之一。Apple 公关部门收到了针对此事的评论请求,但还没有回应。

我不是说存在几百个 WiFi 基站不会造成问题。事实上,被推断出的 iPhone 4 驱动问题应该就是在多个网络信号的情况下才会表现出来。但海量的信号和 iPhone 4 的表现都不能分开看。

看看重播

http://images.ifanr.cn/wp-content/uploads/2010/06/CNET_News_ Steve_Jobs_demo_fail

我们先来仔细看看上面这段视频。视频中左侧是 iPhone 3GS,右侧是 iPhone 4。观看视频时请注意 Apple 有一组备用机器,后台工作人员在演示中先将视频来源从第一组手机切换到第二组,之后又切换回第一组。

下面是慢镜头重播:

0:06: iPhone 3GS 基本上加载完了《纽约时报》,而 iPhone 4 只显示出标题,页内完全没有内容。iPhone 4 顶部状态栏有一个 WiFi 图标。

0:17: 乔布斯拿出一组备用机型,备用的 iPhone 4 用了 3G 网络(进原 Youtube 视频,切换到 720P 会看得更清楚)。

0:21: 你可以看到 3G 标识清晰的显示在备用 iPhone 4 上。

0:28: iPhone 4 无法获取 3G 网络,考虑到室内位置以及听众数以千记的 AT&T设备,这不奇怪。听众大笑,有人开玩笑让乔布斯试试 Verizon。

0:47: 演示屏幕(投影)切换回第一对手机,iPhone 4 顶部是 WiFi 图标,但依旧无法获取页面。

0:59: 乔布斯按下 Home 按钮,重新启动 Safari,此时 WiFi 图标清晰可见,但页面仍然没有加载。

1:10: 页面终于开始加载(非常慢),乔布斯决定放弃,跳过当前的演示。

WWDC WiFi 2

现场到底发生了什么?我和 Phil BelangerPhil Kearney 这两位在无线网络方面干了很多年的人谈了这事。Belanger 的名字出现在 802.11b 的规格表上,WiFi 这名字就是他帮助挑选的。而 Kearney 自 2002 年到 2008 年年底主管 Apple 的网络团队(包括 AirPort 系列)。译注:Phil Belanger 是 Wi-Fi 联盟的发起成员之一。

两位当时都不在现场,但看了视频并和我讨论之后,他们分别都认为那部 iPhone 4 出了问题。Belanger 说:“这看起来更像是 iPhone 的软件有些毛病”。Kearney 说:“在无线领域的经验让我相信 iPhone 4 固件或者 WiFi 芯片的驱动有 bug”(Kearney 和他的团队曾为 iPhone 和 iPod Touch 的工程师提供建议,而且他还向生产这款 WiFi 芯片的厂商征询过)。

十年的 WiFi 设备测试经验让我得出了同样的结论。我是厂商既爱又恨的测试者:我挑出过数以百计的适配器和驱动问题,厂商在得到报告后往往不得不进行修正。这其中也包括了 Apple AirPort 系列产品中的一系列问题。我曾分析、诊断 WiFi 方面的各种奇特问题。

我和这两位 Phil 是如何得出这样的结论的呢?我们先从问题的起源开始——过多的 WiFi 网络。

激增的移动热点

译注:这一节主要谈了 MiFi 的发展和美国运营商的情况,和 WWDC 上出现的问题关系不大。为文章完整性保留,有兴趣的可以看看。

WWDC WiFi 3MiFi 是第一款真正移动并且广泛使用的移动热点。它是一款靠电池驱动,可以装进衬衣口袋的设备,连接 3G 网络并通过 WiFi 分享给最多五台设备访问。

尽管 MiFi 之前也有类似的网关设备,但它是第一款将便携性与运营商向大众市场转售相结合的设备。MiFi 必须绑定两年合约,之后 Sprint 免费赠送、Verizon 以 100 美元出售。合约每月 60 美元包 5GB,超出部分每 5 美分/MB。

MiFi 定义了“移动热点”类产品。在此之前,3G 移动热点通常只是叠接(tethering,以手机做调制调解器,通过 USB 或蓝牙分享给其它设备),或者在笔记本插 3G 调制调解器,再通过 WiFi 将网络分享给其它设备。叠接很好,但限制多;3G 调制调解器的分享很不方便。

每个移动热点会创建一个访问点(AP),方式和专用 WiFI 路由完全相同。这包括了独一无二的 BSSID(基本服务区标识符),就像基站的 MAC 地址;一个 SSID(服务区标识符),这是供人类阅读的名字,提供给连接软件。

我们在不远的未来会看到海量的移动热点,因为手机已经在取代/补充 MiFi。Palm Pre Plus 和 Pixi Plus 数月前就提供了这功能,不过在美国仅支持 Verizon 网络。刚刚推出的 Sprint HTC EVO 4G 也提供了这种服务,不过目前只能通过 WiMax 网络,而且 Sprint 将从 7 月开始每月收取 30 美元(支持 3G/4G 网络)。

不过真正打开闸门的还是 Android 2.2,它在基本的系统设置里提供了移动热点功能。运营商可以选择关闭此功能或对此收费,但它还是引发了人们对手机的一种非常不同与以往的期望。

奇怪的是 iPhone 4 没有移动热点选项。iPhone OS 3 支持叠接,有些运营商支持收费版的此功能。iOS 4 将会附带AT&T 叠接,但不通过 WiFi 分享。

空气中的冲突

是什么让 MiFi 和其它移动热点造成了阻塞问题?毕竟,数以千记的基站可以在一起正常工作,比如大学、公司、Cablevision 这类大型户外电视网络——这些地方集中化管理着多样化的功率输出和频道。

那是因为(上述环境下)WiFi 适配器是连接到一个基站网络,每个基站都显示为相同的网络或采用虚拟 SSID 的网络群,不会相互争夺访问权。#适配器通过各种技术彼此分享被分配到的那块频谱(频道),而基站就作为中间人进行协调。

数目庞大且未经协调的基站所带来的问题是,它们当中的每一个都试图夺得使用权,而且对同频道甚至毗邻频道下的其它 WiFi 设备没多少忍让。

没有基站协调,每个网络都会受影响,因为它无法精确获知其它设备或网络何时开始广播。最后所有设备都退出交流,因为它们总和别的设备网段重叠(Overlap)。

Phil Belanger 解释说:“这不是干扰,只是拥塞。这不是外源信号,所有的客户端都知道发生了什么情况”。

毗邻的频道造成的问题略有不同。2.4 GHz是目前 MiFi 和其它移动热点唯一可用的频带(band),在美国仅有 11 条合法、并得到完整支持的频道(channel)。其它国家支持的频道数量也没有太大差别。

这些 2.4GHz 频带集中在大约 20MHz 的范围,间隔仅有 5MHz。也就是说 channel 2 仅比 channel 1 高 5MHz,和它的大部分信号重叠。Channel 1、6、11 之间影响最小,但没有 WiFi 基站被要求只能使用三个频道。

只要设备够多(有些可能被手动设置为特定的频道,别的自动搜寻使用最少的频道),会场的无线通信拥塞就很可能会覆盖整个频段。毗邻频道间的 WiFi 设备相互造成的信号影响,比同频道下还要糟很多。

MiFi 之类的设备和专用 WiFi 路由器的一大不同是移动热点所用的功耗从设计到需求都更小。因为这些设备设计用来在电池的驱动下工作,服务于小群体。信号在足够覆盖小范围的情况下要尽量的弱,以换取更长的使用时间。

WWDC 主题演讲所在的 Moscone 中心里,绝大部分设备(MiFi、手机)的广播能力太弱,尽管Apple 的工程师可以通过接受敏感度更高的设备寻到这些信号,但它们本身无法看到彼此。

但是 Apple 也运行着一些公共和私有的 WiFi 网络,它们的广播功率更高,以致与移动热点产生干扰、并能捕获到移动热点的信号。

需要注意的是,所有这些拥塞只会让 WiFi 联网变慢,而不会让它彻底无法工作。很多时间被浪费在对话协议的建立上,但每个网络中的对话最终都能展开。

Belanger:“我的专业观点是大量 WiFi 网络可以造成拥塞,用户能直接观察到的表现是自己的各种(联网)操作变慢了不少”。

WWDC WiFi 4

MiFi 制造商 Novatel Wireless 的资深公关主任 Charlotte Rubin 说:“我们从未听闻有人因为这种原因连不上自己的 WiFi 网络。没错,它不会像正常的时候那么快,因为太多的人在分享带宽”。

作为一家移动热点生产商的代表,Rubin 异常坦率,她承认公司在“我们参加的每次贸易展上”都会发生拥塞。但正如她所指出的:“这是 WiFi 和 WiFi 频谱的天性,我们把这视为一个非常简单的问题,这是干扰的天性所致”。

在 WWDC 现场的人也证实,尽管台上遇到了问题,但他们仍可以连接到展会 WiFi 或 MiFi 之类的设备上。

不过会议中的拥堵确实太严重了。Iconfactory 的 Mac/iPhone OS 开发者 Craig Hockenberry 在电邮里说,因为那些工作中的移动热点,当时基本上无法使用 Apple 设置的公共 WiFi 网络。他提到有人在联网时抓狂,喊道“关了你他x的 MiFi”!

当然,如果你在公共 WiFi 上无法获得持续的连接,而且手上有 MiFi 或 Android 2.2 手机,自然会打开它。这就会让其他人更难联网,逼他们也打开自己的移动热点。恶性循环就持续了下来。

iPhone 4 可能存在的驱动缺陷

我们再回到开头。视频似乎显示出 iPhone 4 在 WiFi 拥塞环境下的一个缺陷。

重点:

  • 演示中的两部 iPhone 3GS 都可以在非常靠近 iPhone 4 的位置连上 WiFi 网络,
  • 第一部 iPhone 4 似乎可以连上 WiFi 网络,但几次都无法加载页面。
  • 备用的 iPhone 4 根本就没法接入 WiFi 网络,或者也可能没有设置为接入 WiFi 网络(这有点难以想象)。
  • iPhone 4 采用 2.4GHz 的802.11n 芯片,和 iPad 的 802.11n 芯片(2.4GHz/5GHz)以及之前仅支持到 802.11g 的几款 iPhone 不同。802.11n 无线的表现应该远比 iPhone 3GS 的 802.11g 无线更好才是(值得注意的是,早期 iPad 也有很多 WiFi 网络问题反馈,而 Apple 到现在还没有放出自己在官方网站承诺的升级补丁)。
  • 为 WWDC 搭建 WiFi 的 Apple 网络工程师在业内干了很长、很长的时间,以自己的技术出众而闻名。除非 Apple 改变了自己搭建展会网络的方式,否则不会交给其它 IT 公司完成。也就是说,会场的网络由一个准备好应对复杂无线频率环境的团队所搭建。

Phil Kearney 说:“我在无线领域的经验让我相信 iPhone 4的固件或 WiFi 芯片驱动很可能有 bug”。Belanger 看完 iPhone 4 视频后这么说,“这种故障模式不同于”典型的拥塞或连接问题,比如“大量 SSID 所导致的问题”。

Kearney 和 Belanger 都有提供远程诊断的资格。两人开发 WiFi 和无线网络产品的时间都超过 15 年。Belanger 曾在 Aironet、Wayport、Vivato、BelAir 公司供职,现在是Novarum 的联合创始人,Novarum 是一家户外 WiFi、3G、4G 的测量与测试公司。

在Kearney 主管 Apple 网络分部之前,他曾在 InterCon、Ascend、Lucent、Agere 工作(这几家公司都依次被后一家收购)。他现在的公司为智能手机制作移动应用平台。Kearney 曾作为 Apple 的协调人(point person)负责和 WiFi 芯片商一起研发规格,该供应商的无线电路也用于 3GS、iPad 和 iPhone 4。

可以想象现在就有工程师团队拼命重现会上出现的问题。如果我们的分析正确,bug 被发现,那 Apple 就会研究绝大部分用户会不会碰上这个 bug。

如果 bug 只会在有几百个基站的环境下出现,那 Apple 可能会等待,把补丁放在 4.0.1 升级里。如果 bug 很容易触发,那么就得疯狂的重刷生产线上的设备。

未来

就算乔布斯主题演讲中的骚乱是由 bug 所造成,我们以后也很可能会遇到这等规模的拥塞(Google I/O 也是同样的情况)。

一种解决方法是在公共场合和大会上大量使用 5GHz 频带。我不知道 Apple 大会上的公共网络是已经用了 5GHz 还是只有 2.4GHz,不过可以想象以后会看到更多的 5GHz 应用。

WWDC WiFi 5 过去三年内售出的绝大部分笔记本内置的 802.11n 都支持了 2.4GHz 和 5GHz 网络。5GHz 频带在美国提供了 8 个频率,间隔 20MHz,边缘重叠非常少(由于很多复杂的原因,还有 13 个可用的频率未能得到广泛应用)。

包括 iPhone、iPod Touch 在内的以及几乎所有智能手机都只能用 2.4GHz 频带,因此如果所有笔记本和 iPad 都改用 5GHz 也完全没有问题。

Belanger 提到受控环境里已经有了这种趋势,他说:“在家和公司里为我们所控制的所有地方,‘好东西’都会改用 5GHz。2.4GHz 可能会成为手机专用频带”。

比如 Apple 的同步双频宽 AirPort Extreme 和时间胶囊都在同时提供了两个频宽,Apple 的竞争对手也提供了类似但更便宜的设备。Apple Mac OS X 和 iPad 上的 iPhone OS 3.2 在检测到有和 2.4GHz 网络同网络名的的高强度 5GHz 信号时都会优先切换过去。

不过忙得不可开交的不仅仅是 WiFi,Kearney 指出:“如果很小的地理空间里集中了一群 iPhone 用户,就会让 3G 变得饱和,就像 WWDC 主题演讲时出现的 2.4GHz WiFi 频谱饱和一样”。

他说无线行业“下了很大力气占领新的频谱,有些已授权,有些还没有”。当中包括 60GHz,已经有一些团体开始尝试利用。各大电子、电脑厂商也在力图释放每个市场里的那些“白色区域”——未被使用的电视频谱——以供网络使用。

AT&T 和 Verizon 花了数十亿美元购买 700MHz 的大段频带。该频带之前曾用于 UHF 电视,2010 年下半年将成为 Verizon 的下一代(4G)移动服务的频带。

上面提到的这些都不会立刻改变我们目前在高密度、大负荷计算使用下的网络连接问题。或许主持会议的公司所推动的可靠 WiFi 网络以及广泛采用的 5GHz 基站更可能扭转情况。

不过不要把指责全部集中在 MiFi 或移动热点上。这是一个囚徒困境。每个人都想要参与合作,但又不知道别人的选择——这就是未经协调的 WiFi 环境,最后就可能退而选择权宜之计(MiFi)替代更好的分享媒介(公共 WiFi)。

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