Wi-Fi到底能达到多大速率呢？到底是怎么算出来的呢？

路由器厂家宣传的Wi-Fi 6可以达到1800Mbps，3000Mbps，甚至5400Mbps速率，到底是怎么算出来的呢？  

本文将为你解答。  

要计算Wi-Fi可以达到的峰值速率，必须用到几点技术：OFDM，MCS，以及MIMO。  

OFDM：正交频分多址，把整个系统带宽划分为多个正交的子载波，划分的粒度越细，子载波越多，可同时发送的数据就越多，速率自然也就越高。  

 


此外，OFDM技术最终要把数据打包在一个一个的符号（Symbol）中发送，每个符号花的时间越短，两个符号之间的间隔（Guard Interval，GI）越小，速率也就越高。  

MCS：调制编码策略，对速率的影响主要是调制方式和码率这两方面。无线环境越好，可以使用的调制阶数越高，单位时间携带的比特数也就越多，用于检错纠错的冗余比特也就可以少加一些，码率提升，有用数据的发送速率自然也就加快了。

   

MIMO：也就是通过多根天线，在空间中能同时发送的数据流数。空间流数越多，速率越高。比如，4x4MIMO的理论速率是2x2 MIMO两倍，效果立竿见影。  
 

综上，单个频段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式来计算。跟5G峰值速率的计算类似，上述公式也可以用公路系统来类比。  

 

空间流数相当于多层交通，子载波数量相当于每层公路上的多条车道，调制阶数相当于路上货车的车厢容积，码率相当于给货物增加了包装箱，OFDM符号时长和符号间隔相当于货车在公路的通行时长再加上发车间隔。  
 

空间流数：随着协议的演进，Wi-Fi能支持的空间流数越来越多，推动峰值速率不断提升。  

如下表所示，IEEE制定的802.11ac最多能支持8流，但是Wi-Fi联盟（WFA）在认证的时候，觉得这个能力过于强了，实现起来成本太高，因此就分成了两个阶段： wave 1和wave 2。  

这两个阶段的能力也比较保守，并未最终实现IEEE的设计能力。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联盟将其包装为Wi-Fi 6，也不再搞过渡版本了。但你的路由器到底能支持到几流，还要看厂家具体的实现。  

有效子载波数量：802.11系列协议对子载波的划分越来越细，可支持的信道带宽越来越大，这两点促使有效子载波数量不断增加。

如下表所示，802.11n可支持最大40M信道带宽，802.11ac则能支持160M带宽，因此有效子载波数量翻了4倍有余。  

 

到了802.11ax，同样最大支持160M信道宽度，但子载波间隔却仅为之前协议的1/4，从而最大支持的子载波数量相比802.11ac又翻了4倍。  

调制阶数：802.11ac最大支持256QAM，调制阶数为8，也就是每个符号可同时携带8个比特的数据。

   

802.11ax则最大支持到1024QAM，每个符号可同时携带10个比特的数据，比前一代提升了25%。  

MCS和码率：协议定义了多种调制方式和码率的组合，就是调制编码策略（Modulation Coding Scheme, MCS）。

   

调制阶数越高，码率越高，抗干扰能力也就越差。因此在无线信号强度足够，且干扰很小的时候，高阶MCS才能发挥作用。  

符号长度 + 符号间隔：在802.11ac及以前，单个符号长度3.2微秒，符号间隔是0.8微秒，但也支持0.4微秒。我们计算峰值速率当然用短的间隔，因此802.11ac的符号长度+符号间隔为3.6微秒。  

 

到了802.11ax，符号长度成了12.8微秒，间隔长度为至少0.8微秒，两者加起来就是13.6微秒。  

这个值虽远高于之前的协议，看似吃了亏，但802.11ax在其他方面非常优秀，速率还是对前辈形成了碾压之势。  

把上述多个表格中的数据带入公式计算，采用该协议可支持的最高阶调试方式及码率，符号间隔使用最小值，先不考虑空间流数，单流的计算结果见下表。  

不同无线路由器Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要体现在2.4G和5G这两个频段可支持的带宽，以及空间流数。  

2.4GHz通常最大支持到40M带宽，5GHz频段可最大支持160M带宽，再根据协议版本的不同，以及空间流数的不同，把两个频段能支持的峰值速率加起来，就是路由器官方宣传的峰值速率了。

   

上图是小编根据路由器的标称速率，来估计2.4G和5G这两个频段可支持的信道带宽以及流数，并对速率计算进行了验证。  

举例来说，对于AC1200，其中的AC是指它最高可以支持到802.11ac协议（Wi-Fi 5），2.4GHz频段只能使用802.11n ，支持2x2 MIMO，速率可达300Mbps，5GHz频段也是2x2 MIMO，速率为867Mbps，总和为1167Mbps，就按照1200M来宣传了。  

对于AX5600，其中的AX是指它最高可以支持到802.11ax协议（Wi-Fi 6），2.4GHz频段支持2x2 MIMO，速率可达573.6Mbps，5GHz频段可支持160M信道带宽及4x4 MIMO，速率为4804Mbps，总和为5377.6Mbps，就按照5400M来宣传了。 




审核编辑：刘清