终端设备上的WiFi 6网速到底有多快?

现在WiFi6路由器都宣传AX3000、AX6000、AX9000等,这到底是几个天线的并发速率?有网友疑惑这些宣传方式是不是有点玩文字游戏。那到底是不是只要是WiFi6协议,不管什么路由器的5G频段速度都差不多?今天我们就来说说这个问题。

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01 WiFi 6到底提升了什么?

严格来说不算玩文字游戏,毕竟WiFi6相对WiF i4/5,总的带宽能力提升非常大,而落在单个终端设备上的速度提升也是非常大的。

首先,WiFi6的总带宽能力范围 574Mbps~9608Mbps,这个相对于老的WiFi 5提升非常大。所以,WiFi 6E设备使用AX3000~AX10000的参数,实际上表达的也是路由器的总带宽能力。而这个总带宽能力是由各个频段+各个信道+各个数据流的总带宽得出的。

一个WiFi 6设备的网速,主要就看它采用了哪些WiFi 6规范的特有技术,以及这些技术采用的哪个档次。

对于WiFi 6规范来说,与带宽速度有关的技术特征主要有:

1.使用1024正交振幅调制(1024QAM)的更密集的调制方式,为每个Symbol(符号)数据包增加了两个比特的信息量,并增加了调制信号密度,使得网络速度突增25%~35%以上。

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2.基于正交频分多址(OFDMA)的调度,减少了开销和延时。

OFDMA在同一时间对多个用户进行多路复用,提高了网络效率和可靠性,同时为上行和下行流量提供更低的延迟。更低的延迟以及更高的效率和可靠性对于关键业务、对延迟敏感的应用非常重要。

在WiFi 6之前,采用的是OFDM技术用于数据传输,用户是根据时间段来区分的。在每个时间段,一个用户占据一个信道上的所有子载波,并发送一个完整的数据包,如下图所示。

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WiFi 6引入了一种更有效的数据传输模式,即OFDMA。WiFi 6支持上行和下行的MU模式,因此,这种数据传输模式也被称为MU-OFDMA。OFDMA通过将子载波分配给不同的用户,并在OFDM系统中加入多路接入,使多个用户可以重用信道资源。到目前为止,这项技术已经被许多无线技术所采用,如3GPP LTE。此外,802.11ax标准将最小的子信道定义为资源单位(RU),它包括至少26个子载波,并唯一地识别一个用户。整个信道的资源被划分为具有固定大小的小RU。在这种模式下,用户数据在每个RU上传输。因此,在总的时频资源上,多个用户可以在每个时间段同时发送数据,如下图所示。

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有点复杂是不是?打个比喻,你的WiFi连接是一系列向你的设备发送数据包的送货卡车。使用802.11ac WiFi,每辆送货车或 “数据包 “一次只能向一台设备运送一个包裹,有的收货方需要等待。但有了OFDMA,每辆卡车可以同时向多个设备发送多个包裹(如下图)。这种效率的巨大提高对上传和下载都有效。

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3.MU-MIMO(多用户模式下的多进多出)。

传统WiFi 4只有单用户多进多出的多流工作模式,WiFi 5使用传统的MU-MIMO只适用于下载。

而WiFi 6的8 x 8 MU-MIMO则同时适用于上传和下载。这意味着,无论你是流媒体、下载、BT、玩VR/AR、MMO或RPG,有了WiFi 6的8个流,每个人都有足够的带宽。WiFi 6这种多流工作模式,采用了多个同步波束的概念,为每个用户提供独立信道。MU-MIMO与OFDMA一起工作,帮助实现了带宽容量的显著增加,能够支持更多设备的大带宽使用。

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02 WiFi设备网速是怎么算出来的?

WiFi 的实际网速其实是有一个非常复杂的计算公式的,它会将WiFi设备(路由设备和用户端设备)的各个工作模式标准加入到公式中,进行实际可用带宽的计算。

例如下面是计算WiFi 4和WiFi 5(802.11ac)的公式:

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而这个公式导入的802.11n/802.11ac参数还需要参照这个表:

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数据子载波:传输调制数据的子载波数量。

调制(Modulation):每个数据子载波可代表的比特量;预先定义的与编码混合和匹配的可能性。

编码标准(Coding):定义调制数据中多少是有用的数据,多少是用于纠错的数据;预先定义的与调制混合和匹配的可能性。

空间流:可并行发送的独特MIMO数据流的数量。

符号持续/价格时间:数据间隔时间+防护间隔时间之和

而WiFi 6呢?

一些新的功能将影响我们计算802.11ax的数据速率的方式:

一个新的符号持续时间参数被使用:12.8µs

使用不同的守护间隔:0.8µs,1.6µs和3.2µs。

数据子载波的大小和数量是不一样的(尤其是OFDMA引入的不同RU大小)。

RU:由于OFDMA采用,最小数据单位进一步缩小了。参见前面OFDMA解释部分。

尽管公式变化不大,但IEEE确实根据是否使用OFDMA定义了2个不同的公式。当不使用OFDMA时,我们可以使用前面介绍的公式。和下面这个新参数表:

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下面是使用OFDMA时的公式(除了我们定义每个RU而不是每个信道的数据子载波的数量外,它几乎是一样的):

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而它的参数表也就有所改变了:

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那么根据WiFi 6以前的典型值,我们来计算一下:

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03 WiFi 6妥协了什么?

大家知道,频段带宽也是决定设备网速的重要一环。

WiFi 6最高支持160MHz的频段信道带宽,实现了WiFi 5基础上的翻倍。但为了实现向后兼容、硬件约束以及通常的稳定性,WiFi 6还使用更窄的信道,包括80MHz、40MHz和20MHz。

而许多早期的WiFi 6路由器和手机,甚至不支持160MHz信道,部分是为了避免对DFS信道的需求和潜在的零星断网隐患。

因此,Wi-Fi 6路由器和手机在大多数时候使用80MHz的频宽宽度和更窄的通道。

在这种情况下,速度会相应地降低2倍。例如,通过80MHz信道,一个2×2的Wi-Fi 6连接(例如曾经的旗舰三星Galaxy S10)的网速上限就变成了1200Mbps或每个流600Mbps。这比Wi-Fi 5的433Mbps快不到50%。

目前WiFi终端网速,根据前面的公式,要超过1000Mbps的需要有:5載波聚合、MIMO 4X4、256 QAM。此时下載最大的理想值可为2015.9Mbps。

支持4×4 MIMO的手机多吗?

不多。除了少数大品牌的旗舰型号,绝大部分智能手机的WiFi都只支持2×2 MIMO,笔记本最多支持4×4 MIMO。

还有一个有趣的现象:四流(4×4)WiFi 5设备,在80MHz时的上限速度为1733 Mbps,而使用相同的信道带宽(1200Mbps),可以提供比2×2 Wi-Fi 6同行更快的实际速度。

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04 于是AX-XXXX这么来了

缺乏对160MHz信道带宽的支持通常不一定是好事,但ISP和硬件厂商已经想出了一个办法,让它听起来不错。

相当有创意的是,一些厂商把他们的80MHz的WiFi 6路由器称为8×8(而不是4×4)。因为8 x 600 = 4 x 1200。明白了吗?问题是没有8×8的手机和笔记本!

WiFi 6的另一个特点是,为每个频段使用不同Wi-Fi层级和标准变得可能。厂商就将路由器所有频段的带宽合并成一个(巨大的)数字。因此,你会发现AX6000、AX11000路由器,等等。

也就是说,这些数字只意味着一个路由器在使用其所有频段时的潜在集体带宽。由于WiFi连接是在一个单一的频段上进行的,路由器的最快频段决定了它的上限速度,而不是它的频段或流的总数量。而这只有在它作为单个路由器与单个客户端工作时才是真的。这是因为Wi-Fi路由器在连接的客户端之间共享其无线带宽。

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例如,华硕RT-AX92U是一个三频Wi-Fi 6路由器,最大支持频宽为160MHz,最大支持调制为1024QAM,有一个2×2的2.4GHz Wi-Fi 4频段,一个2×2的5GHz Wi-Fi 5频段,还有一个4×4的5GHz WiFi 6频段。

因此,它实际上是一个4×4的WiFi 6路由器,可以向支持4×4的客户端提供5GHz高达4.8Gbps(4804Mbps)/1734Mbps(2.4GHz)的速度,或向最普遍的2×2的客户端提供2.4Gbps的速度。

而集合带宽能力后,则可以称为是AX6100级别路由器。
文章转载自钛师父

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原文链接:https://www.163.com/dy/article/I3R3U7QI051288MF.html

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