Wi-Fi到底能達到多大速率呢？

路由器廠家宣傳的Wi-Fi 6可以達到1800Mbps，3000Mbps，甚至5400Mbps速率，到底是怎么算出來的呢？

本文將為你解答。

要計算Wi-Fi可以達到的峰值速率，必須用到下面幾點技術：OFDM，MCS，以及MIMO。

OFDM：正交頻分多址，把整個系統帶寬劃分為多個正交的子載波，劃分的粒度越細，子載波越多，可同時發送的數據就越多，速率自然也就越高。

OFDM技術最終要把數據打包在一個一個的符號（Symbol）中發送，每個符號花的時間越短，兩個符號之間的間隔（Guard Interval，GI）越小，速率也就越高。

MCS：調制編碼策略，對速率的影響主要是調制方式和碼率這兩方面。無線環境越好，可以使用的調制階數越高，單位時間攜帶的比特數也就越多，用于檢錯糾錯的冗余比特也就可以少加一些，碼率提升，有用數據的發送速率自然也就加快了。

MIMO：也就是通過多根天線，在空間中能同時發送的數據流數。空間流數越多，速率越高。比如，4x4MIMO的理論速率是2x2 MIMO兩倍，效果立竿見影。

綜上，單個頻段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式來計算。跟5G峰值速率的計算類似，上述公式也可以用公路系統來類比。

空間流數相當于多層交通，子載波數量相當于每層公路上的多條車道，調制階數相當于路上貨車的車廂容積，碼率相當于給貨物增加了包裝箱，OFDM符號時長和符號間隔相當于貨車在公路的通行時長再加上發車間隔。

空間流數：隨著協議的演進，Wi-Fi能支持的空間流數越來越多，推動峰值速率不斷提升。

如下表所示，IEEE制定的802.11ac最多能支持8流，但是Wi-Fi聯盟（WFA）在認證的時候，覺得這個能力過于強了，實現起來成本太高，因此就分成了兩個階段：wave 1和wave 2。

這兩個階段的能力也比較保守，并未最終實現IEEE的設計能力。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聯盟將其包裝為Wi-Fi 6，也不再搞過渡版本了。但你的路由器到底能支持到幾流，還要看廠家具體的實現。

有效子載波數量：802.11系列協議對子載波的劃分越來越細，可支持的信道帶寬越來越大，這兩點促使有效子載波數量不斷增加。

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議的1/4，從而最大支持的子載波數量相比802.11ac又翻了4倍。

調制階數：802.11ac最大支持256QAM，調制階數為8，也就是每個符號可同時攜帶8個比特的數據。

802.11ax則最大支持到1024QAM，每個符號可同時攜帶10個比特的數據，比前一代提升了25%。

MCS和碼率：協議定義了多種調制方式和碼率的組合，就是調制編碼策略（Modulation Coding Scheme, MCS）。

調制階數越高，碼率越高，抗干擾能力也就越差。因此在無線信號強度足夠，且干擾很小的時候，高階MCS才能發揮作用。

符號長度 + 符號間隔：在802.11ac及以前，單個符號長度3.2微秒，符號間隔是0.8微秒，但也支持0.4微秒。我們計算峰值速率當然用短的間隔，因此802.11ac的符號長度+符號間隔為3.6微秒。

到了802.11ax，符號長度成了12.8微秒，間隔長度為至少0.8微秒，兩者加起來就是13.6微秒。

這個值雖遠高于之前的協議，看似吃了虧，但802.11ax在其他方面非常優秀，速率還是對前輩形成了碾壓之勢。

把上述多個表格中的數據代入公式計算，采用該協議可支持的最高階調試方式及碼率，符號間隔使用最小值，先不考慮空間流數，單流的計算結果見下表。

不同無線路由器Wi-Fi峰值速率的支持能力不同，主要體現在2.4G和5G這兩個頻段可支持的帶寬，以及空間流數。

2.4GHz通常最大支持到40M帶寬，5GHz頻段可最大支持160M帶寬，再根據協議版本的不同，以及空間流數的不同，把兩個頻段能支持的峰值速率加起來，就是路由器官方宣傳的峰值速率了。

上圖是無線深海君根據路由器的標稱速率，來估計2.4G和5G這兩個頻段可支持的信道帶寬以及流數，并對速率計算進行了驗證。

舉例來說，對于AC1200，其中的AC是指它最高可以支持到802.11ac協議（Wi-Fi 5），2.4GHz頻段只能使用802.11n ，支持2x2 MIMO，速率可達300Mbps，5GHz頻段也是2x2 MIMO，速率為867Mbps，總和為1167Mbps，就按照1200M來宣傳了。

對于AX5600，其中的AX是指它最高可以支持到802.11ax協議（Wi-Fi 6），2.4GHz頻段支持2x2 MIMO，速率可達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來宣傳了。

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