从去年WiFi 6发布以来,支持WiFi 6的路由器就开始上市,但其价格较高。到今年,小米华为等厂商也纷纷推出WiFi 6的路由器,价格被拉到了大家可以承受的范围内。为了推广,厂商在广告上也是各显神通,WiFi 6被吹的天花烂醉。看了广告,你觉得自己真的了解了WiFi 6了吗?不够,没有点技术语句,怎能在和别人侃聊时装B。看完大史的这篇文章,我相信你能装的很专业了。


这图看不懂没关系,跟着往下走。

更简单直观的命名规则

以前大家看电脑手机路由器参数,WiFi都是802.11a/b/n/g/ac/ax,这学名读起来有些麻烦,现在好了,1、2、3、4、5、6,读起来就是这么轻松,下图也科普下每种标准的发布时间。


WiFi更宽的工作频率范围(频段)


频率范围是为了划分不同类型无线信号,避免互相干扰的规则。不同协议的工作范围如上图。WiFi6对应的802.11ax覆盖1GHz-7GHz,这个划分大家不用管,反正现在的设备都是向下兼容的。所以对我们来说,使用是无差别的。大家只要记住,工作频率越高,穿透性越低,如果只用到最高的7GHz,那一堵墙后就啥都收不到了。

那这时你肯定问了,你这不是6GHz,怎么来了个最高7GHz?

后面讲信道宽度的时候你就明白了,这里简单说,一个频段是一个范围,可分为多个频道(信道)

1024-QAM是什么鬼?

QAM(正交幅度调制),翻译过来就是同一时间无线路由可以传送的数据,自然数字越大传输数据越多,网速也就越快,WiFi 5是 256-QAM,而WiFi6达到了1024-QAM。大概提升了25%。

还有些复杂,你把数据想象成货物,把一次传输想象成一辆货车拉货,那么装的越多,一次运载的货物(数据)也就越过,后面我们会经常用这个不恰当但好理解的比方,专业人士勿喷。

现在你可能以为只提高QAM就可以了,但如果是一条单行小道,那车就只能那么大,拉的货物是有限的,所以提高QAM的前提必然是同时拓宽道路,就是我们下面说的信道带宽。

有的朋友可能想了,道就那么窄,那我铺条铁路,跑个CRH可好。高铁也不是哪哪都能跑的呀。

QAM解释


160MHz信道宽度

你现在肯定一头问号???,前面说了啥2.4GHz,5GHz,到WiFi6的6GHz,咱又冒出个信道宽度呢。

这里我们就回答你前面关于频带范围的疑问。

首先以2.4GHz为例,每20MHz带宽为一个信道,共划分了14个信道,其频带范围也就是2401~2423MHz。这14个信道中重叠的信道就会有干扰,所以为了避免干扰,尽量不同的网络使用不重叠的信道。

2.4GHz信道划分


而5GHz(也就是WiFi 5)的频带范围是5.15~5.85GHz,划分为24个互不重叠的信道,这也就是5GHz为什么说无干扰的原因,但穿墙性较弱。

信道宽度决定了载波数量,最终对你而言就是带宽,所以如果信道宽度越宽,那自然传输速度就越快。

所以专家们就想出了合并信道宽度,出现了WiFi4(802.11n)的40MHz,WiFi5(5G)支持了80MHz和160MHz(但多数用的还是80Mhz),到了WiFi6,也和5G一样支持到了160MHz。信道宽度越宽,也就是带宽越高,同一时间数据传输量就越大。

简单理解就是公路变宽了,一辆车可以运送的货物多了。但要想充分利用这么宽的路,我们肯定要划分车道呀,这样效率才能提高。每个车道可以简单理解为一根天线,那么如何更好的划分和管理车道,MIMO(多天线同时传输技术)就诞生了,从WiFi4(802.11n)开始就普遍应用了。

MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output多用户 多输入 多输出)

说到MIMO,最直观的就是天线数量,在单输入单输出(SISO)的时代,一根天线收发。而MIMO就开始用多根天线实现,下图所示的MIMO就是最基本的2x2 MIMO,也就是双发双收。所以上面所说的信道宽度越大,可以采用的MIMO天线数量就越多,WiFi 6可支持8x8 MIMO。

但大家要知道对于两个互相通讯的设备,最终的速率是要双方都达到一样的最大才能获得最大传输速率,也就是说我的路由器8条车道发了8辆车,你的手机只能对接2车道(如果手机只支持2x2 MIMO),那最终的速率也是按2x2 MIMO算的,当然路由器没那么笨,会为你多发车,那不就都掉沟里去了。所以实际速度还要取决于你的手机或电脑的支持速度。

SISO与MIMO


理解了MIMO,我们就来谈谈传统的单用户MIMO(SU-MIMO)和从5G开始的多用户(MU-MIMO)

在802.11n时代所用的单用户MIMO的最大特点是一次只能和一个设备传送数据,就是大家得按信号质量等条件排队,一个设备传输结束,开始下一个设备。不同设备可能传输的内容不一样,这样就造成其它设备等待的延时,比如一个设备高速下电影,一个打游戏,那么这时候下电影的排前面,那么打游戏的就要排队等候,这时就出现了延迟,严重的时候是肉眼可见的卡顿。但这时候就回到上面说的,如果路由器是8x8 MIMO,而下电影的设备只有2x2 MIMO。

这就好比信道这条公路一次可以8通道发车,但有了个规定,一次只能发给一个设备,这下好了,对方只有两车道对接,其余6车道只能闲置,而后面又有很多设备排队等待收货。所以解决问题的方法就是所有车道可以同时给不同设备送货,这样将一条队伍分成了多条队伍,其效率大大提高,这就是MU-MIMO,当然这里面还存在很多技术实现,比如8条公路如何合理的送给不同设备,那就是不同设备分组的算法了。

单用户和多用户


这时候较真的朋友就说了,WiFi5就已经有了MU-MIMO,那WiFi6还有啥好吹的。WiFi5的MU-MIMO只支持下行。而WiFi6是支持上下行的。

继续打不靠谱的比方,就用8车道比喻,比如你的手机也是8车道,那么从车道来说,充分利用了。但在WiFi5,这8个车道要不全部从路由器送数据到手机,要不全部从手机送数据到路由器。但问题是有时候数据不大,那可能所有车道也不是全负荷运作。效率没有完全开发,而到了WiFi6,当需要的时候,4车道从路由器向手机发货,另外4车道从手机向路由器发货,这样就大大提高了数据周转效率。

这时候 ,我们想想还能不能再提高些效率?那就是下面的OFDMA

OFDMA是什么鬼

WiFi6由之前的OFDM演化为OFDMA(正交频分多址),感觉很技术,看不懂是吧。我们继续打比方:

我们回到之前的公路上,将不同用户分到不同车道(MU-MIMO)可以大幅提高效率,但同一个车道上依然有很多用户(设备)在排队,那么能否优化下提高效率呢,这就是OFDMA了,之前是一辆车只能载一个用户的货(也就是一个连接信道同时只能和一个设备传输数据,空闲后才能继续下一个),如果这个用户货不多,那就会造成单车运载量低,效率自然低,后面排队的只能眼巴巴看着,现在好了,一车可以装不同用户的货,按照一定算法把大家的货物有效分到每辆车上,这样自然充分利用了运力,减少包裹传送的延迟,也提高了用户满意度。大家不用死排队了吗。

OFDMA


这时候对于一些有钱人士的豪宅或者大型场所,就有了新的问题,我们知道一个路由无法覆盖,就多按几个AP(无线接入点),然后我们的设备不就可以无缝漫游了吗,但问题是么多AP和设备使用相同的信道进行数据传输就会出现干扰,干扰大了,你就会感觉速度慢,为什么?往下看。

BSS Coloring(BSS着色机制)

看不懂没关系,一说就明白。

接上面的疑问,比如下图的36通道上,有三台设备(这里是3个AP)。

我们这回用快递打个不恰当的比方,三台36通道的设备就是三个快递站。当一个包裹本来要从左上角发送到右下角,但因为他们都在同一通道,所以这个快递是会送到通道上所有的快递站的。所以左下角的快递站也会收到这个包裹(实际不可能一个包裹多送的,这里只是做不恰当的比喻),这时就出问题了,这个包裹并不是送给左下角快递站的,但却占用了它的道路,那么其它送过来给它的快递就需要排队等候了,结果它耗时拆开一看,不是自己的,只能扔掉了。但时间却被占用了,这也就是干扰造成延时的原因。

怎么办呢,用不同颜色标识发送接收方,我这个快递是送到右下角的,那我就把这辆快递车涂成黄色,这时左下角一看,给我送快递的都是蓝色车,这个黄色车肯定不是给我的,就直接不让它入站了,也就不占用它的接收了,这样不就一定程度减少干扰了吗。而BSS行话叫基本服务集,这里可以理解为送货的卡车。

BSS Coloring


WiFi6还有其它比如定时唤醒等节能技术,但这个对我们选购路由器没有影响,就不做解释了。

说了这么多,路由怎么选

天线是不是越多越好?

天线越多越好?是的,但不是你看到的那样,首先很多设备采用了内置MIMO天线,外面看就没有天线或者自有部分天线。而且我们前面说的4x4MIMO等,是说这4根天线全部用于5G的MIMO,你才有可能达到5G对应的4x4MIMO的速度,但早期的一些产品虽然配了4根天线,都很有可能其中2根是只用于2.4GHz的802.11n通讯的。这样对于5G来说就是2x2MIMO的天线了。当然现在的路由器一般3根天线都是可以用于5G或2.4G的3x3MIMO。

广告上标的总带宽1750Mbps,3000Mbps是实际速度吗?

不要看广告页面,要看参数,比如某3天线3x3MIMO的路由大字标识1750M,其实是2.4GHz下3x3MIMO可达450M,5GHz 3x3MIMO下可达1300M,两者相加就是1750M,但实际你连接的时候要不是2.4GHz,要不是5GHz,最大理论也就是1300M。

某品牌WiFi 6路由标识3000Mbps,其参数页详细写明 双频并发,2976Mbps(2.4GHz:574Mbps,5GHz:2402Mbps) ,也就是理论最高就是2402Mbps。

另外WiFi的理论最高速度,是由我们上面所讲的MIMO和信道宽度及QAM共同决定的:

比如刚说的1300M的前提就是5GHz在 3*3MIMO、80MHz频宽、256QAM 下的理论带宽。同样对于WiFi6来说,其不同MIMO和频宽组合速度如下:

2.4Gbps(4x4 MIMO@80MHz)
4.8Gbps(8x8 MIMO@80MHz)
4.8Gbps(4x4 MIMO@160MHz)
9.6Gbps(8x8 MIMO@160MHz)

也就是要想获得理论最大速度9.6G,你必须有一个160MHz,8x8 MIMO的WiFi路由器和一部同样支持160MHz,8x8 MIMO的WiFi6手机。

所以,我们必须明白,速度是双向的,必须你情我愿。一方的情愿只能是一只舔狗。

最重要的

这所有看起来丰满的速度是局域网内的,最终上网速度决定于你家的宽带速度。在家庭宽带百兆普及的今天,你的路由器也必须具有千兆网口,你的路由目前基本都要通过网线连到运营商的光猫上。就是广告所说的真千兆。