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Wi-Fi到底能達(dá)到多大速率呢？
路由器廠家宣傳的Wi-Fi 6可以達(dá)到1800Mbps，3000Mbps，甚至5400Mbps速率，到底是怎么算出來(lái)的呢？
本文將為你解答。 要計(jì)算Wi-Fi可以達(dá)到的峰值速率，必須用到幾點(diǎn)技術(shù)：OFDM，MCS，以及MIMO。 OFDM：正交頻分多址，把整個(gè)系統(tǒng)帶寬劃分為多個(gè)正交的子載波，劃分的粒度越細(xì)，子載波越多，可同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)就越多，速率自然也就越高。
此外，OFDM技術(shù)最終要把數(shù)據(jù)打包在一個(gè)一個(gè)的符號(hào)（Symbol）中發(fā)送，每個(gè)符號(hào)花的時(shí)間越短，兩個(gè)符號(hào)之間的間隔（Guard Interval，GI）越小，速率也就越高。
MCS：調(diào)制編碼策略，對(duì)速率的影響主要是調(diào)制方式和碼率這兩方面。無(wú)線環(huán)境越好，可以使用的調(diào)制階數(shù)越高，單位時(shí)間攜帶的比特?cái)?shù)也就越多，用于檢錯(cuò)糾錯(cuò)的冗余比特也就可以少加一些，碼率提升，有用數(shù)據(jù)的發(fā)送速率自然也就加快了。
MIMO：也就是通過(guò)多根天線，在空間中能同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)流數(shù)?？臻g流數(shù)越多，速率越高。比如，4x4MIMO的理論速率是2x2 MIMO兩倍，效果立竿見(jiàn)影。
綜上，單個(gè)頻段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式來(lái)計(jì)算。跟5G峰值速率的計(jì)算類(lèi)似，上述公式也可以用公路系統(tǒng)來(lái)類(lèi)比。
空間流數(shù)相當(dāng)于多層交通，子載波數(shù)量相當(dāng)于每層公路上的多條車(chē)道，調(diào)制階數(shù)相當(dāng)于路上貨車(chē)的車(chē)廂容積，碼率相當(dāng)于給貨物增加了包裝箱，OFDM符號(hào)時(shí)長(zhǎng)和符號(hào)間隔相當(dāng)于貨車(chē)在公路的通行時(shí)長(zhǎng)再加上發(fā)車(chē)間隔。
空間流數(shù)：隨著協(xié)議的演進(jìn)，Wi-Fi能支持的空間流數(shù)越來(lái)越多，推動(dòng)峰值速率不斷提升。
如下表所示，IEEE制定的802.11ac最多能支持8流，但是Wi-Fi聯(lián)盟（WFA）在認(rèn)證的時(shí)候，覺(jué)得這個(gè)能力過(guò)于強(qiáng)了，實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本太高，因此就分成了兩個(gè)階段：wave 1和wave 2。
這兩個(gè)階段的能力也比較保守，并未最終實(shí)現(xiàn)IEEE的設(shè)計(jì)能力。Wave 1可支持3流，Wave 2可支持4流。
到了802.11ax，最多可以支持到8流。Wi-Fi聯(lián)盟將其包裝為Wi-Fi 6，也不再搞過(guò)渡版本了。但你的路由器到底能支持到幾流，還要看廠家具體的實(shí)現(xiàn)。
有效子載波數(shù)量：802.11系列協(xié)議對(duì)子載波的劃分越來(lái)越細(xì)，可支持的信道帶寬越來(lái)越大，這兩點(diǎn)促使有效子載波數(shù)量不斷增加。
如下表所示，802.11n可支持最大40M信道帶寬，802.11ac則能支持160M帶寬，因此有效子載波數(shù)量翻了4倍有余。
到了802.11ax，同樣最大支持160M信道寬度，但子載波間隔卻僅為之前協(xié)議的1/4，從而最大支持的子載波數(shù)量相比802.11ac又翻了4倍。
調(diào)制階數(shù)：802.11ac最大支持256QAM，調(diào)制階數(shù)為8，也就是每個(gè)符號(hào)可同時(shí)攜帶8個(gè)比特的數(shù)據(jù)。
802.11ax則最大支持到1024QAM，每個(gè)符號(hào)可同時(shí)攜帶10個(gè)比特的數(shù)據(jù)，比前一代提升了25%。
MCS和碼率：協(xié)議定義了多種調(diào)制方式和碼率的組合，就是調(diào)制編碼策略（Modulation Coding Scheme, MCS）。
調(diào)制階數(shù)越高，碼率越高，抗干擾能力也就越差。因此在無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度足夠，且干擾很小的時(shí)候，高階MCS才能發(fā)揮作用。
符號(hào)長(zhǎng)度 + 符號(hào)間隔：在802.11ac及以前，單個(gè)符號(hào)長(zhǎng)度3.2微秒，符號(hào)間隔是0.8微秒，但也支持0.4微秒。我們計(jì)算峰值速率當(dāng)然用短的間隔，因此802.11ac的符號(hào)長(zhǎng)度+符號(hào)間隔為3.6微秒。
到了802.11ax，符號(hào)長(zhǎng)度成了12.8微秒，間隔長(zhǎng)度為至少0.8微秒，兩者加起來(lái)就是13.6微秒。
這個(gè)值雖遠(yuǎn)高于之前的協(xié)議，看似吃了虧，但802.11ax在其他方面非常優(yōu)秀，速率還是對(duì)前輩形成了碾壓之勢(shì)。
把上述多個(gè)表格中的數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算，采用該協(xié)議可支持的最高階調(diào)試方式及碼率，符號(hào)間隔使用最小值，先不考慮空間流數(shù)，單流的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。
不同無(wú)線路由器Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要體現(xiàn)在2.4G和5G這兩個(gè)頻段可支持的帶寬，以及空間流數(shù)。
2.4GHz通常最大支持到40M帶寬，5GHz頻段可最大支持160M帶寬，再根據(jù)協(xié)議版本的不同，以及空間流數(shù)的不同，把兩個(gè)頻段能支持的峰值速率加起來(lái)，就是路由器官方宣傳的峰值速率了。
上圖是蜉蝣君根據(jù)路由器的標(biāo)稱(chēng)速率，來(lái)估計(jì)2.4G和5G這兩個(gè)頻段可支持的信道帶寬以及流數(shù)，并對(duì)速率計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證。
舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于AC1200，其中的AC是指它最高可以支持到802.11ac協(xié)議（Wi-Fi 5），2.4GHz頻段只能使用802.11n ，支持2x2 MIMO，速率可達(dá)300Mbps，5GHz頻段也是2x2 MIMO，速率為867Mbps，總和為1167Mbps，就按照1200M來(lái)宣傳了。
對(duì)于AX5600，其中的AX是指它最高可以支持到802.11ax協(xié)議（Wi-Fi 6），2.4GHz頻段支持2x2 MIMO，速率可達(dá)573.6Mbps，5GHz頻段可支持160M信道帶寬及4x4 MIMO，速率為4804Mbps，總和為5377.6Mbps，就按照5400M來(lái)宣傳了。
好了，本期的內(nèi)容就到這里，如果大家覺(jué)得所幫助，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)支持。
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