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功率是指单位时间内传输或消耗的能量，在无线通信中，用于描述发射或接收信号的强度，通常用 P 表示，国际单位是W。电平是指两功率或两电压之比的对数（以10为底），相应描述为功率电平和电压电平，它们各自又分为绝对电平和相对电平两种。所谓绝对电平（习惯上把绝对两字省略，简称电平）是指基准值取某一固定参考值的电平。
例如，一个功率 P 1 和一个固定的参考功率 P ref 之比的对数值，就是功率电平，也叫作功率对数值，很多时候直接简称为功率或电平。一个电压 U 1 和一个固定的参考电压 U ref 之比的对数值，就是电压电平。在射频（radio frequency，RF）通信领域，通常以在50 Ω阻抗传输电路上消耗的功率（1 mW）（一些情况下也可使用75 Ω阻抗传输电路上消耗的功率）为参考值，对应的功率电平为
（1-1）
式中，
为功率（为了与对数值区分，通常称为功率线性值），单位为mW；
为功率电平，单位为dBm。
其他经常用到的参考值包括1 W、1 V、1 μV、1 A和1 μA等。它们对应的对数值量纲单位分别是dBW、dBV、dBμV、dBA和dBμA等。在计算这些值的时候，一定要弄清楚它们是功率值还是电压值。
功率值包括功率、能量、阻抗、噪声、功率流密度等。
电压值（也称为场值）包括电压、电流、电场强度、磁场强度、反射系数等。
从功率电平到功率线性值的转换公式为
（1-2）
式中，
为功率线性值，单位为mW或W；
为功率电平，单位为dBm或dBW；
P
ref
为参考功率，通常取1 mW或1 W。
从电压电平到电压线性值的转换公式为
（1-3）
式中，
U
为电压线性值，单位为V、mV或μV；
为电压电平，单位为dBV、dBmV或dBμV；
U
ref
为参考电压，通常取1 V、1 mV或1 μV。
功率计、频谱分析仪、测量接收机等可以进行信号功率和电平的测试。
对增益（gain）和衰减的度量通常是选定一个基准信号的电平作参考，用系统输出信号的电平与它进行比较，通常采用对数（以10为底）的方式表示，量纲单位是dB。当考虑输出信号比基准信号大多少倍时，值为正，定义其为增益。当考虑输出信号比基准信号减小的比例时，称其为衰减（忽略负号）。如果基准信号和输出信号按照功率电平计算，则增益或衰减 a 表示为
（1-4）
式中， P 2 为输出信号功率线性值； P 1 为基准信号功率线性值； P 2dB 为输出信号功率对数值； P 1dB 为基准信号功率对数值。
如果按照电压电平计算，在输入阻抗 R in 与输出阻抗 R out 相等的条件下，增益或衰减 a 表示为
（1-5）
式中， U 2 为输出信号电压线性值； U 1 为基准信号电压线性值； U 2dB 为输出信号电压对数值； U 1dB 为基准信号电压对数值。
在图1-3所示的电路中级联了多个双端口器件，通过增益（或衰减）的叠加可以容易地计算出总增益（或总衰减）。
图1-3 级联多个双端口器件的电路
图1-3所示电路的总增益为
网络分析仪或者信号源与频谱分析仪搭配可以测试增益和衰减。
噪声是在电子运动形成的热振荡中产生的。可以被接收机接收到的噪声功率 N 取决于温度 T 和测量带宽 B ，即
（1-6）
式中， k 为玻耳兹曼常数，其值约为1.38×10 −23 J/K（焦耳每开，1 J等于1 W/s）； T 为开氏温度（0 K等于−273.15 ℃或−459.67 ℉）； B 为测量带宽，单位为Hz。
在室温（20 ℃/68 ℉）下，可以得到1 Hz带宽下的噪声功率 N ，即
如果把这个功率转化为功率电平，可以得到：
即接收机的输入端噪声功率谱密度约等于−174
。请注意，输入阻抗对这个功率是没有影响的，也就是说，对于50 Ω、60 Ω或70 Ω输入阻抗来说，功率都是相同的。
噪声功率与带宽是成比例的，把带宽作为参数 B ，其对数形式 b （以10为底）及噪声功率对数值 N 可以分别表示为
（1-7）
（1-8）
例如，假设一个没有内部噪声的频谱分析仪的带宽被设置为1 MHz，则噪声功率的计算如下。
故室温下，1 MHz带宽下的噪声功率是−114 dBm。
接收机或频谱分析仪在1 MHz带宽下比在1 Hz带宽下多产生60 dB的噪声，即 −114 dBm 的噪声电平。所以如果要测量低电平信号，就需要减小测量带宽，但是必须满足这个信号的带宽需求。在某个范围内，测量低于噪声限值的信号是可行的，因为每个叠加的信号都会使总功率增大。然而，这很快就会达到所使用的测试设备的限值。
对于接收机或频谱分析仪的背景噪声，通常在输入端接负载时使用平均功能进行测试。
通信信号测量中的一个主要量值是信噪比（signal-to-noise ratio，SNR），其定义为有用信号功率 S 与噪声功率 N 的比值，即
（1-9）
或以分贝（dB）为单位表示为
（1-10）
有时，除了噪声之外还会存在失真。这种情况下，就要测量信纳比（SINAD，即信号与噪声失真比）而不仅仅是信噪比，即
（1-11）
或以分贝（dB）为单位表示为
（1-12）
式中， D 为总谐波失真功率和。
例如，要测量调频（frequency modulation，FM）无线接收机的信噪比，先在适当的FM频偏下设置信号发生器的调制频率为1 kHz。在接收机的扩音器端，测量到一个功率为100 mW的有用信号，然后关掉信号发生器的调制并且在扩音器端测量到0.1 μW的噪声功率，则可得信噪比SNR，即
为了确定信纳比，再次设置调制信号源的调制频率为1 kHz，并测量到功率为100 mW的信号。这里使用窄带滤波器来抑制这个信号，将会在接收端测量到噪声和谐波失真。如果测量值是0.5 μW，则可得信纳比SINAD，即
综合测试仪通常具有信噪比和信纳比测量功能，可以直接显示测量值。
噪声因子和噪声系数用于对射频信号链中的噪声引起的信噪比退化进行度量。噪声因子 F 被定义为输入信噪比SNR in 和输出信噪比SNR out 的比值，即
（1-13）
噪声系数NF（单位为dB）是噪声因子 F 的对数形式（以10为底），即
（1-14）
也就是说，噪声因子是以线性单位表示的，噪声系数是以dB为单位表示的。
假设在接收链中有多个设备级联，则需要测量整条接收链的噪声系数。
噪声系数是放大器的一项重要指标，可以使用噪声系数分析仪对其进行测量。某些频谱分析仪也具有噪声系数测量选件，可以用于噪声系数测量。
相位噪声是指系统（如各种射频器件）在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化，是衡量频率标准源（高稳晶振、原子频标等）频稳质量的重要指标。一个理想的振荡器有一个无限狭窄的频谱。由于噪声的不同物理效应，信号相位的微小变化都会导致频谱变宽，这就是振荡器的相位噪声，如图1-4所示。
图1-4 振荡器的相位噪声
为了测量相位噪声，必须通过一个带宽为 B 的窄带接收机或者频谱分析仪来得到振荡器在偏移频率 f offset 下的噪声功率 P R ，然后把测量带宽 B 减小为1 Hz，接着用 P R 除以载波功率 P c 得到一个以dBc为单位表示的结果（1 Hz带宽）。dBc中的c代表载波。
这样继续推导就得到了相位噪声，更确切地说是单边带（single sideband，SSB）相位噪声 L ，即
（1-15）
dBc虽然不符合标准的写法，但是普遍使用。
信道功率是指被测信号频率带宽内的平均功率，一般规定为在所测频率带宽内的积分功率，通常表示为 P ch ，量纲单位是dBm。对于现代通信系统，例如LTE和5G NR系统，都存在多条信道，为了避免干扰，确保自身信道的发射准确和降低相邻信道功率 P adj 是很重要的。
邻频道功率比（adjacent channel power ratio，ACPR）是指相邻信道或次相邻信道的平均功率和当前所用信道的平均功率之比，以dB为单位，即
（1-16）
式中， L ACPR 为邻频道功率比； P adj 为相邻信道功率； P ch 为信道功率。
在测试信道功率时，考虑信道的带宽是很重要的。对于可用信道和相邻信道来说，这个值可能是不同的。有时，有必要选择特殊的调制滤波器，比如平方根升余弦滚降滤波器。
现代频谱分析仪的相关测量选件在测量邻频道功率比时都能够自动地考虑到可用信道和相邻信道的带宽。
通常使用频谱分析仪或者矢量信号分析仪对信道功率和相邻信道功率进行测量。如果没有相关的测量选件，则需要设置积分信道带宽、分辨率带宽（resolution bandwidth，RBW）等参数。
误差矢量幅度（error vector magnitude，EVM）用来衡量数字信号的调制质量。在矢量坐标图上，通信系统中器件的非线性与噪声、传输通道的信号干扰与衰落等的影响会导致实测信号矢量的幅度与相位相对于参考信号会发生变化，如图1-5所示。测试信号的波形与参考信号波形矢量差的幅度就称为误差矢量幅度，为标量。
图1-5 I/Q信号调制误差
EVM的有效值EVM RMS 定义为平均误差矢量信号功率 E 与平均参考信号功率 R 的均方根（root mean square，RMS）之比，用百分数表示，即
（1-17）
读者需要区别峰值EVM peak 和有效值EVM RMS ，其中峰值EVM peak 是在某一特定时隙产生的。此外，这些矢量是电压值，这就意味着在计算中必须使用20lg，例如EVM RMS 值为0.3%，则对应−50 dB。
可以采用矢量信号分析仪测量EVM，或者采用综合测试仪测量终端的EVM。
散射参数（scattering parameter，S参数）是微波传输中的一组重要参数，描述了双端口电路（见图 1-6）的4个参数： S 11 （输入反射系数）、 S 21 （正向传输系数）、 S 12 （反向传输系数）和 S 22 （输出反射系数）。
图1-6 双端口电路
S参数可以通过入射波和反射波的电压 a 1 、 b 1 和 a 2 、 b 2 计算，如下：
，
，
，
（1-18）
通过换算也可以将S参数转换为以dB为单位的表示形式。
反射系数（ r ）、电压驻波比（VSWR）或者驻波比（SWR）是用于度量信号源或者接收机与一个参考阻抗的匹配程度的量值。VSWR的范围是从1到无穷大，不能以dB为单位表示。 r 可以以dB为单位表示。
r 和VSWR的关系为
（1-19）
（1-20）
当VSWR=1时， r =0（全匹配）；当VSWR趋于无穷大时， r 逼近1（不匹配或者全反射）。
r 代表两个电压值的比值。 r 以dB为单位表示，得到回波损耗（简称回损） a r ，即
（1-21）
（1-22）
注意： 在双端口电路中， r 与输入反射系数 S 11 或输出反射系数 S 22 相关。
衰减器的反射系数最小，对于好的衰减器，工作频率一直到18 GHz，其反射系数都小于0.05，相应的 a r ＞26 dB或者VSWR＜1.1。一般情况下，信号源输出和测试设备输入的VSWR＜1.5，相应的 r ＜0.2或者 a r ＞14 dB。
通常使用网络分析仪测量S参数。通常通过标准空气线和标准失配器来对网络分析仪本身的S参数测量准确度进行校准。
电场强度 E 的单位是V/m和μV/m，相应对数形式的单位是dBV/m和dBμV/m。
（1-23）
（1-24）
从以dBV/m为单位转化为以dBμV/m为单位的公式为
（1-25）
磁场强度 H 的单位是A/m和μA/m，相应对数形式的单位是dBA/m和dBμA/m。
（1-26）
（1-27）
从以dBA/m为单位转化为以dBμA/m为单位的公式为
（1-28）
主要使用场强仪测量场强，有的频谱分析仪和路测仪也可以用来测量场强。
天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比，它定量地描述一根天线把输入功率集中辐射的程度，通常用 G 表示，单位是dBi或dBd。
信号的峰值功率与平均热能功率（有效值）的比值被称为峰值因子（crest factor，CF），代表峰值在波形中的极端程度。正弦信号的峰值功率是有效值的两倍，意味着比值为2，也就是3 dB左右。
对于调制的射频信号，峰值是指调幅包络的峰值而不是射频信号载波的峰值。一个调频信号的包络是一个常量，因此振幅为1（0 dB）。
当叠加许多正弦信号时，峰值电压理论上为 U 1 , U 2 ,…, U n 的总和，峰值功率 P s 表示为
（1-29）
式中， R 为阻抗。
有效值 P 等于功率电平分别相加：
（1-30）
这样即可计算出峰值因子 C F ：
（1-31）
（1-32）
叠加的非关联信号越多，越难以得到各自电压值的总和，因为它们的相位不同。峰值因子在11 dB左右变化，信号看起来就像噪声一样。
通常可以使用频谱分析仪对峰值因子进行测量。
模数转换（A/D）和数模转换（D/A）的重要参数包括时钟频率 f clock 和数据位的位数 n 。我们可以用每一个数据位表示两倍（或者一半）的电压值。测量正弦信号时还有一个1.76 dB的系统增益，即动态范围为
（1-33）
例如，一个16 bit的数模转换器（digital-to-analog converter，DAC）的动态范围为
96.3 dB+1.76 dB≈98 dB
在实际使用中，模数转换器（analog-to-digital converter，ADC）和DAC表现出某种非线性特性，以至于不可能达到它们的理论值。另外，时钟抖动和动力效应使转换器在高时钟频率下的动态范围缩小。因此，转换器通常使用无杂散动态范围（SFDR）和有效位（effective number of bits，ENOB）来描述。
例如，一个8 bit的ADC在1 GHz的时钟频率下的有效位是6.3，那么它的动态范围是37.9 dB+1.76 dB≈40 dB。
在1 GHz的时钟频率下，ADC可以处理带宽高达500 MHz的信号。如果只处理这个带宽的信号，事实上可以用抽样滤波器来获取动态范围。例如，一个8 bit的转换器可以达到60 dB或者更大的动态范围，而不仅仅是约等于50 dB（48.16 dB +1.76 dB）。
基于动态范围，有效位可以表示为
（1-34）
考虑到
，
或
，可以得到
（1-35）
例如，一个ADC的动态范围是70 dB，那么它的有效位是多少？
解：
即得到的有效位是11.3。
ADC和DAC的最大动态范围由它们能处理的数值范围决定。例如，一个8 bit的ADC能处理的数值范围是0～255，这个数值范围的最大值被称为满刻度（full scale，FS）值（
）。可以根据满刻度值来确定转换器的驱动功率
n
，并把驱动功率与满刻度值的比值用对数表示出来，即
（1-36）
例如，一个16 bit的ADC能处理的数值范围是0～65 535。如果用32 767的电压值来驱动它，可以得到：
如果想让转换器表示正值电压和负值电压，则要把这个满刻度值除以2，还要考虑合适的零点偏移量。
光功率是指光在单位时间内所做的功，光功率的常用单位为mW和dBm，以这两种单位表示的光功率关系为
（1-37）
式中，
为光功率，单位为dBm；
为光功率，单位为mW。
光功率对光信号在光纤或自由空间中的传输距离起着决定性作用，光功率越大，光信号传输距离越远，但光功率过大也会带来非线性效应和接收机光饱和问题。通常用光功率计来对光功率进行测量，显示单位可以在mW和dBm之间切换。
光通信系统中，光发射端机或光收发合一模块的性能指标通常用平均发送光功率表示，普通光功率计可用于测量平均发送光功率。用于无源光网络（passive optical network，PON）上行突发光功率测量的功率计称作PON功率计，PON功率计可以测量出1310 nm波长上行突发信号的峰值功率。
插入损耗（简称插损）是指插入光链路中的一个或多个光学部件对光信号造成的衰减，插入损耗的常用单位为dB，插入损耗 L i 可表示为
（1-38）
式中，
为输入光功率，单位为dBm；
为输出光功率，单位为dBm。
插入损耗是无源光器件的重要指标，无源光器件有波分复用器、解复用器、合路器、分路器、光纤连接器、光开关、光隔离器、光衰减器等。插入损耗越大，对光信号传输质量的影响越大。通常用光源和光功率计测量插入损耗，也可以通过专用的光插入损耗测试仪测量插入损耗。
回波损耗是指光链路中由光纤接口、连接头和通道之间的反射引起的返回的光功率相对输入光功率的衰减。回波损耗的常用单位为 dB，回波损耗
可以表示为
（1-39）
式中，
为输入光功率，单位为dBm；
为返回的光功率，单位为dBm。
回波损耗也是无源光器件的重要指标，回波损耗与光反射之间为负数关系。回波损耗越大，光反射信号越弱，对光源和系统的影响越小。通常用光回波损耗测试仪对回波损耗进行测量。光插入损耗测试仪和光回波损耗测试仪通常合二为一，称作光插入损耗和回波损耗测试仪。
光波长是指光波在传播过程中两个相邻的波峰或者两个相邻的波谷之间的长度，光波长的单位通常为 nm。针对不同类型的激光器，光波长的表示方法也不一样，分布式反馈激光器（distributed feedback laser，DFB laser）产生的光波长通常用峰值波长表示，峰值波长为整个光谱曲线上幅度最大点所对应的波长；法布里-珀罗（Fabry-Perot，FP）激光器和垂直腔面发射激光器（vertical cavity surface emitting laser，VCSEL）的光波长通常用中心波长表示。对于连续光谱，中心波长表示为
（1-40）
式中，
为光源波长，单位为nm；
为光源功率谱密度，单位为mW/nm。
光波长是光通信系统中的重要参量，光波长不同的光在光纤中的折射率不同，传输损耗不同，传输带宽也不同。光纤的截止波长也决定了多模和单模传输特性。通常用光谱分析仪或光波长计对光波长进行测量。
光谱宽度（简称谱宽）用于度量光谱或光谱特性的波长范围，谱宽的单位通常为nm。针对不同类型的激光器，谱宽的表示方法也不一样。
均方根（RMS）谱宽：当用高斯函数
来近似表示光源功率谱密度分布时，均方根谱宽表示为
（1-41）
式中，
为均方根谱宽，单位为nm；
λ
为光源波长，单位为nm；
λ
0
为光源中心波长，单位为nm。
−3 dB谱宽：光源输出光谱主纵模峰值波长的幅度下降一半处光谱线两点间的波长间隔，也称半峰全宽（full width at half-maximum，FWHM），单位为nm。
−20 dB谱宽：光源输出光谱主纵模峰值波长的幅度下降20 dB处光谱线两点间的波长间隔，单位为nm。
光纤色散是指在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加，由于不同频率或不同模式的光的传输时延不同引起的光脉冲展宽的物理效应。光纤色散是影响系统传输容量和传输距离的主要因素之一。光纤色散的大小常用时延差表示，时延差是光脉冲中不同模式或不同波长传输同样距离时产生的时间差，单位为ps。
光纤色散根据产生机理不同分为模式色散、材料色散、波导色散、光纤色度色散和偏振模色散等。模式色散是指同一波长下不同模式的光在光纤中的传播时延不同而产生的色散，多模光纤中以模式色散为主。单模光纤中不存在模式色散，主要包括材料色散、波导色散、光纤色度色散和偏振模色散等。材料色散是构成光纤的纤芯和包层材料的折射率（是和频率有关的函数）引起的。由于光纤波导特性，不同频率的光对应的光纤折射率不同，导致全反射角不同，因此不同频率的光的传输路径不同。这种由光纤波导特性引起的色散称为波导色散。光纤色度色散指光源中不同波长的分量在光纤中的群速度不同所引起的光脉冲展宽现象，光纤色度色散包括材料色散和波导色散。工程上通常用光纤色散测试仪来测试光纤色散系数、零色散波长、色散斜率等参数。由于实际光纤中的基模含有两个相互垂直的偏振模，在光沿光纤传播的过程中，光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素的变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，产生偏振模色散，引起信号失真。工程上通常用偏振模色散测试仪来测试偏振模色散。
光束中偏振部分光的强度与整个光的强度之比叫作偏振度，用百分数表示，即
（1-42）
式中，
为光束中偏振部分光的强度，单位为cd；
为光束中自然光的强度，单位为cd。
通常用偏振度测试仪对偏振度进行测试，偏振度大于或等于0，小于或等于1；偏振度越接近1，表示光线的偏振化程度就越高，偏振度为1时即完全偏振。不论是在光纤通信领域还是在光纤传感领域，偏振度都是光源的一个重要指标。
偏振消光比（polarization extinction ratio，PER）是表征保偏光纤等光学元件的偏振保持能力的重要参数。线偏振光沿保偏光纤传输时，有部分能量从激发模耦合到与入射主轴正交的另一主轴上，形成耦合模。偏振消光比为光信号从保偏光纤等光学元件输出时，激发模与耦合模的功率比值，单位为dB。偏振消光比表示为
（1-43）
式中，
为主偏振分量方向探测到的光功率，单位为mW；
为与主偏振分量正交的方向探测到的光功率，单位为mW。
偏振消光比测试仪是测量偏振消光比的重要仪器，广泛用于光纤激光器、光纤光栅、光纤传感器、光纤陀螺等。偏振消光比测试仪的组成结构主要包括可旋转的检偏器和光功率探测器。
光信噪比（optical signal-to-noise ratio，OSNR）是指在光有效带宽为0.1 nm内，光信号功率和噪声功率的比值，单位为dB。光信噪比表示为
（1-44）
式中，
为第
i
个通路内的信号功率，单位为mW；
为参考光带宽，通常取0.1 nm；
为等效噪声带宽，单位为nm；
为等效噪声带宽
范围内的噪声功率，单位为mW。
光信噪比是光性能监测中的关键参数，直接反映光信号传输质量和性能；光信噪比在可重构的动态光网络中，在光网络资源配置、优化和预警等方面具有重要意义；光信噪比监测具有帮助光网络快速完成故障检测和定位，提高资源的分配和利用效率等优势。常见的带外监测技术包括线性插值法、基于可调的窄带滤波器法、阵列波导光栅法等；带内监测技术包括偏置归零法、延时干涉法、基于延时的采样法、高阶统计矩法、相干函数法等。通常用光谱分析仪测量光信噪比。
吞吐量首先在RFC 1242国际标准中被提出和定义，是评估网络设备性能的首要指标，是指被测设备在不丢包的情况下，所能处理、转发的最大数据流量，通常单位有每秒处理报文（packets per second，PPS）/帧数量（frames per second，FPS）、每秒处理字节数量（bytes per second，Bps）、每秒处理位数量（bits per second，bps）等。
RFC 2544国际标准中典型的吞吐量测试方法为二分迭代查找。在进行测试时，测试仪表客户端接口按指定的初始速率，在指定的时间内匀速发送固定长度的报文穿过被测设备，测试仪表服务器端接口接收报文，发送时间结束后，如果服务器端接收的报文数量与客户端发送的报文数量相同，则无丢包，那么成倍提高发送速率（最大值为接口限速），反之则二分降低发送速率，直到前后两次二分迭代的速率差值小于固定阈值（比如接口限速的1%）时停止迭代，测试结果就是最后一次无丢包的发送和接收速率。
以典型的以太网和单位Byte/s为例，物理层吞吐量计算公式为
物理层吞吐量=指定时间内发送或接收的报文总数×[帧前导码(7 Byte)+帧开始符(1 Byte)+帧长(字节长度，如最小报文长度为64 Byte) +帧间隙(12 Byte)]×8/测试时间（单位为s）
测试丢包率的目的是确定受测设备在不同的负载和帧长条件下的丢包率。在进行测试时，测试仪表客户端接口按指定速率，在指定的时间内匀速发送固定长度的报文穿过受测设备，发送时间结束后，按如下公式计算指定吞吐量时的丢包率。
丢包率=(发送报文数量–接收报文数量)×100%/发送报文数量
帧传输时延是指一个帧从源接口到目的接口的总传输时间，包括中间网络设备的处理、转发时间，以及在传输介质（双绞线或者光纤）上的传播时间。其原理是信息通信仪表发送帧时，会把时间戳 T 1 带到报文载荷中，然后进行传输，仪表接收帧时，记录时间戳 T 2 ，那么差值( T 2 – T 1 )就是帧传输时延。所以测试仪表的时钟精度越高，时延测量就越精确。现代仪表的时延精度一般可以达到25 ns以下，但是实际测试过程中，一般报告单位是μs。
RFC 2544国际标准定义的时延测试，需要先按吞吐量的测试方法测试出各字节长度的吞吐量，然后在各吞吐量的范围内，测试仪表客户端接口在指定的时间内按指定速率（按测试需求定义，一般为吞吐量的20%、50%、80%、100%）匀速发包，然后根据每个报文的时延，计算所有报文的平均时延、最小时延、最大时延等。RFC 2544国际标准要求这样的测试至少要重复20次，最后取20次的平均值。
时延的计算方法有下面4种，其中FIFO也被称为直通交换时延（cut-through latency），常用于测试交换机；LIFO也被称为存储转发（store-and-forward）时延，常用于测试路由器和防火墙等网络设备。
（1）首位进首位出（first bit input and first bit output，FIFO）：报文的第一位进入受测设备输入端口与报文的第一位离开受测设备输出端口的时间间隔。
（2）首位进末位出（first bit input and last bit output，FILO）：报文的第一位进入受测设备输入端口与报文的最后一位离开受测设备输出端口的时间间隔。
（3）末位进首位出（last bit input and first bit output，LIFO）：报文的最后一位进入受测设备输入端口与报文的第一位离开受测设备输出端口的时间间隔。
（4）末位进末位出（last bit input and last bit output，LILO）：报文的最后一位进入受测设备输入端口与报文的最后一位离开受测设备输出端口的时间间隔。
背靠背（back-to-back）的测试目标是获取受测设备的缓冲区大小。典型的测试方法为二分迭代查找，报告单位为报文数量。在进行测试时，测试仪表客户端接口按最小的帧间隙（以太网标准规定最小帧间隙为96 bit），连续发送指定数量的报文穿过受测设备，测试仪表服务器端接口接收报文，报文发送结束后，如果服务器端接收的报文数量与客户端发送的报文数量相同，则无丢包，那么成倍增加发送报文数量，反之则二分减少发送报文数量，直到前后两次二分迭代的报文数量差值小于固定阈值（比如10个报文）时停止迭代，测试结果就是最大可缓存的报文数量。RFC 2544国际标准要求发送的时间不短于2 s，并且建议重复50次取平均值。
网络层和应用层的吞吐量测试基于RFC 2544物理层吞吐量测试标准，是指被测设备在不丢包的情况下，所能处理、转发的最大网络层和应用层数据流量，单位通常也是每秒处理报文/帧数量、每秒处理字节数量、每秒处理位数量等。在进行测试时，一般使用各个推荐帧长的用户数据报协议（user datagram protocol，UDP）报文进行二分迭代测试，测试结果为网络层和应用层吞吐量。计算网络层吞吐量时，计算长度只包括从互联网协议（internet protocol，IP）头部及其后载荷［UDP/传输控制协议（transmission control protocol，TCP）头部和载荷］的长度；计算应用层吞吐量时，计算长度只包括应用层载荷（UDP/TCP载荷）长度，不包含IP和UDP/TCP头部长度。
（1）以典型的以太网IPv4/IPv6和UDP（单位Byte/s）为例，网络层吞吐量计算公式分别为
网络层吞吐量=指定时间内发送或接收的报文总数×[IPv4头部长度(20 Byte)+ UDP头部长度(8 Byte)+UDP载荷长度]×8/测试时间（单位为s）
网络层吞吐量=指定时间内发送或接收的报文总数×[IPv6头部长度(40 Byte)+UDP头部长度(8 Byte)+UDP载荷长度]×8/测试时间（单位为s）
（2）以典型的以太网UDP/TCP（单位Byte/s）为例，应用层吞吐量计算公式为
应用层吞吐量=指定时间内发送或接收的报文总数×(UDP/TCP载荷长度)×8/测试时间（单位为s）
测试TCP/超文本传送协议（hypertext transfer protocol，HTTP）并发连接数的目的是获取受测设备支持的最大TCP/HTTP的并发连接数，因为HTTP是基于TCP连接的，所以一般使用HTTP测试并发连接数，测试结果既是最大TCP并发连接数，也是最大HTTP并发连接数。
在进行测试之前，首先根据受测设备能力或测试需求，指定此次测试的最大并发连接数。测试开始后，测试仪表客户端接口与服务器端接口通过三次握手建立所有的TCP连接。为了验证TCP连接是否正常和活跃，每个TCP连接都要使用HTTP 1.1持续发送Get请求并接收响应，如果每个TCP连接都新建成功，且HTTP请求都正常响应，就意味着受测设备能达到指定的并发连接数。如果有TCP连接新建失败、HTTP请求超时、TCP连接被动关闭等异常情况，说明受测设备达不到指定的并发连接数，则可以根据上一次的测试成功率，重新设置最大并发连接数，重新测试，直到新建连接的HTTP请求成功率达100%为止。
测试TCP新建连接速率的目的是获取受测设备新建TCP连接的最快速率，虚拟用户数量是其主要的调整参数，对应受测设备在完成TCP连接新建时合适的处理队列数。
在进行测试之前，应设置合适的虚拟用户数量。测试开始后，每个虚拟用户在测试仪表客户端接口上，向服务器端接口通过三次握手快速建立TCP连接，连接建立后，服务器立即发送Reset报文关闭连接，测试结束后，可以得出受测设备的最快TCP新建连接速率。调整虚拟用户数量，重新进行测试，得出最佳值。
测试HTTP新建连接速率的目的是获取受测设备新建HTTP连接的最快速率。虚拟用户数量是其重要的调整参数之一，对应受测设备在完成TCP和HTTP处理流程时合适的处理队列数。此项测试与TCP新建连接速率测试的不同在于，建立TCP连接之后，需要发送一个HTTP请求并接收一个HTTP响应来验证TCP连接是否正常和活跃，所以HTTP响应的文件大小也是影响HTTP新建连接速率的重要参数。
在进行测试之前，应设置合适的虚拟用户数量和HTTP响应的文件大小。测试开始后，每个虚拟用户在测试仪表客户端接口上，向服务器端接口通过三次握手快速建立TCP连接，连接建立后，客户端使用HTTP 1.1发送一次Get请求，并接收HTTP响应，然后通过Fin或Reset报文关闭TCP连接，循环往复。客户端发送测试时间结束后，可以得出受测设备的最快HTTP新建连接速率。调整虚拟用户数量，重新进行测试，得出最佳值。
测试HTTP请求速率的目的是获取受测设备处理HTTP请求的最快速率，虚拟用户数量、HTTP响应的文件大小、每条TCP连接完成HTTP请求和响应的次数等都是其重要的调整参数。在每条TCP连接仅完成一次HTTP请求和响应时，此项测试与HTTP新建连接速率测试相同。在每条TCP连接持续进行HTTP请求和大文件响应时，可做吞吐量测试。
在进行测试之前，应设置合适的虚拟用户数量、HTTP响应的文件大小、每条连接完成请求的次数等。测试开始后，每个虚拟用户在测试仪表客户端接口上，向服务器端接口通过三次握手快速建立TCP连接，连接建立后，客户端使用HTTP 1.1发送指定次数的Get请求，并接收HTTP响应，然后通过Fin或Reset报文关闭TCP连接，循环往复。客户端发送测试时间结束后，可以得出受测设备处理HTTP请求的最快速率。调整虚拟用户数量，重新进行测试，得出最佳值。