終端設備上的WiFi 6網速到底有多快?

終端設備上的WiFi 6網速到底有多快?

現在WiFi6路由器都宣傳AX3000、AX6000、AX9000等,這到底是幾個天線的併發速率?有網友疑惑這些宣傳方式是不是有點玩文字遊戲。那到底是不是隻要是WiFi6協議,不管什麼路由器的5G頻段速度都差不多?今天我們就來說說這個問題。

01 WiFi 6到底提升了什麼?

嚴格來說不算玩文字遊戲,畢竟WiFi6相對WiFi4/5,總的帶寬能力提升非常大,而落在單個終端設備上的速度提升也是非常大的。

首先,WiFi6的總帶寬能力範圍 574Mbps~9608Mbps,這個相對於老的WiFi 5提升非常大。所以,WiFi 6E設備使用AX3000~AX10000的參數,實際上表達的也是路由器的總帶寬能力。而這個總帶寬能力是由各個頻段+各個信道+各個數據流的總帶寬得出的。

一個WiFi 6設備的網速,主要就看它採用了哪些WiFi 6規範的特有技術,以及這些技術採用的哪個檔次。

對於WiFi 6規範來說,與帶寬速度有關的技術特徵主要有:

1.使用1024正交振幅調製(1024QAM)的更密集的調製方式,為每個Symbol(符號)數據包增加了兩個比特的信息量,並增加了調製信號密度,使得網絡速度突增25%~35%以上。

2.基於正交頻分多址(OFDMA)的調度,減少了開銷和延時。

OFDMA在同一時間對多個用戶進行多路複用,提高了網絡效率和可靠性,同時為上行和下行流量提供更低的延遲。更低的延遲以及更高的效率和可靠性對於關鍵業務、對延遲敏感的應用非常重要。

在WiFi 6之前,採用的是OFDM技術用於數據傳輸,用戶是根據時間段來區分的。在每個時間段,一個用戶佔據一個信道上的所有子載波,併發送一個完整的數據包,如下圖所示。

WiFi 6引入了一種更有效的數據傳輸模式,即OFDMA。WiFi 6支持上行和下行的MU模式,因此,這種數據傳輸模式也被稱為MU-OFDMA。OFDMA通過將子載波分配給不同的用戶,並在OFDM系統中加入多路接入,使多個用戶可以重用信道資源。到目前為止,這項技術已經被許多無線技術所採用,如3GPP LTE。此外,802.11ax標準將最小的子信道定義為資源單位(RU),它包括至少26個子載波,並唯一地識別一個用戶。整個信道的資源被劃分為具有固定大小的小RU。在這種模式下,用戶數據在每個RU上傳輸。因此,在總的時頻資源上,多個用戶可以在每個時間段同時發送數據,如下圖所示。

有點複雜是不是?打個比喻,你的WiFi連接是一系列向你的設備發送數據包的送貨卡車。使用802.11ac WiFi,每輛送貨車或 "數據包 "一次只能向一臺設備運送一個包裹,有的收貨方需要等待。但有了OFDMA,每輛卡車可以同時向多個設備發送多個包裹(如下圖)。這種效率的巨大提高對上傳和下載都有效。

3.MU-MIMO(多用戶模式下的多進多出)。

傳統WiFi 4只有單用戶多進多出的多流工作模式,WiFi 5使用傳統的MU-MIMO只適用於下載。

WiFi 6的8 x 8 MU-MIMO則同時適用於上傳和下載。這意味著,無論你是流媒體、下載、BT、玩VR/AR、MMO或RPG,有了WiFi 6的8個流,每個人都有足夠的帶寬。WiFi 6這種多流工作模式,採用了多個同步波束的概念,為每個用戶提供獨立信道。MU-MIMO與OFDMA一起工作,幫助實現了帶寬容量的顯著增加,能夠支持更多設備的大帶寬使用。

02 WiFi設備網速是怎麼算出來的?

WiFi 的實際網速其實是有一個非常複雜的計算公式的,它會將WiFi設備(路由設備和用戶端設備)的各個工作模式標準加入到公式中,進行實際可用帶寬的計算。

例如下面是計算WiFi 4和WiFi 5(802.11ac)的公式:

而這個公式導入的802.11n/802.11ac參數還需要參照這個表:

數據子載波:傳輸調製數據的子載波數量。

調製(Modulation):每個數據子載波可代表的比特量;預先定義的與編碼混合和匹配的可能性。

編碼標準(Coding):定義調製數據中多少是有用的數據,多少是用於糾錯的數據;預先定義的與調製混合和匹配的可能性。

空間流:可並行發送的獨特MIMO數據流的數量。

符號持續/價格時間:數據間隔時間+防護間隔時間之和

WiFi 6呢?

一些新的功能將影響我們計算802.11ax的數據速率的方式:

一個新的符號持續時間參數被使用:12.8µs

使用不同的守護間隔:0.8µs,1.6µs和3.2µs。

數據子載波的大小和數量是不一樣的(尤其是OFDMA引入的不同RU大小)。

RU:由於OFDMA採用,最小數據單位進一步縮小了。參見前面OFDMA解釋部分。

儘管公式變化不大,但IEEE確實根據是否使用OFDMA定義了2個不同的公式。當不使用OFDMA時,我們可以使用前面介紹的公式。和下面這個新參數表:

下面是使用OFDMA時的公式(除了我們定義每個RU而不是每個信道的數據子載波的數量外,它幾乎是一樣的):

而它的參數表也就有所改變了:

那麼根據WiFi 6以前的典型值,我們來計算一下:

03 WiFi 6妥協了什麼?

大家知道,頻段帶寬也是決定設備網速的重要一環。

WiFi 6最高支持160MHz的頻段信道帶寬,實現了WiFi 5基礎上的翻倍。但為了實現向後兼容、硬件約束以及通常的穩定性,WiFi 6還使用更窄的信道,包括80MHz、40MHz和20MHz。

而許多早期的WiFi 6路由器和手機,甚至不支持160MHz信道,部分是為了避免對DFS信道的需求和潛在的零星斷網隱患。

因此,Wi-Fi 6路由器和手機在大多數時候使用80MHz的頻寬寬度和更窄的通道。

在這種情況下,速度會相應地降低2倍。例如,通過80MHz信道,一個2×2的Wi-Fi 6連接(例如曾經的旗艦三星Galaxy S10)的網速上限就變成了1200Mbps或每個流600Mbps。這比Wi-Fi 5的433Mbps快不到50%。

目前WiFi終端網速,根據前面的公式,要超過1000Mbps的需要有:5載波聚合、MIMO 4X4、256 QAM。此時下載最大的理想值可為2015.9Mbps。

支持4×4 MIMO的手機多嗎?

不多。除了少數大品牌的旗艦型號,絕大部分智能手機的WiFi都只支持2×2 MIMO,筆記本最多支持4×4 MIMO。

還有一個有趣的現象:四流(4×4)WiFi 5設備,在80MHz時的上限速度為1733 Mbps,而使用相同的信道帶寬(1200Mbps),可以提供比2×2 Wi-Fi 6同行更快的實際速度。

04 於是AX-XXXX這麼來了

缺乏對160MHz信道帶寬的支持通常不一定是好事,但ISP和硬件廠商已經想出了一個辦法,讓它聽起來不錯。

相當有創意的是,一些廠商把他們的80MHz的WiFi 6路由器稱為8×8(而不是4×4)。因為8 x 600 = 4 x 1200。明白了嗎?問題是沒有8×8的手機和筆記本!

WiFi 6的另一個特點是,為每個頻段使用不同Wi-Fi層級和標準變得可能。廠商就將路由器所有頻段的帶寬合併成一個(巨大的)數字。因此,你會發現AX6000、AX11000路由器,等等。

也就是說,這些數字只意味著一個路由器在使用其所有頻段時的潛在集體帶寬。由於WiFi連接是在一個單一的頻段上進行的,路由器的最快頻段決定了它的上限速度,而不是它的頻段或流的總數量。而這隻有在它作為單個路由器與單個客戶端工作時才是真的。這是因為Wi-Fi路由器在連接的客戶端之間共享其無線帶寬。

例如,華碩RT-AX92U是一個三頻Wi-Fi 6路由器,最大支持頻寬為160MHz,最大支持調製為1024QAM,有一個2×2的2.4GHz Wi-Fi 4頻段,一個2×2的5GHz Wi-Fi 5頻段,還有一個4×4的5GHz WiFi 6頻段。

因此,它實際上是一個4×4的WiFi 6路由器,可以向支持4×4的客戶端提供5GHz高達4.8Gbps(4804Mbps)/1734Mbps(2.4GHz)的速度,或向最普遍的2×2的客戶端提供2.4Gbps的速度。

而集合帶寬能力後,則可以稱為是AX6100級別路由器。
文章轉載自鈦師父


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