估计很多人都不知道WiFi1/2/3/4/5,怎么突然就出现了WiFi6?相信很多人都在路由器的包装上见过802.11 a/b/g/n/ac/ax/ad的字样,这是不同的WiFi标准。
802.11a/b/g/n/ac
在无线通信领域有两种连接方式被大众所普遍接受:一种是3GPP制定的蜂窝网络标准,就是我们所说的2/3/4/5G,另一种就是IEEE制定的Wi-Fi标准。这两种连接方式是互补的,也有很多相似的地方,比如Wi-Fi 6新增的OFDMA(正交频分多址)就是4G所用到的核心的技术之一,1024-QAM调制也是5G标准支持的。技术术语来说,WiFi 6是802.11AX。2018年10月4日,WiFi联盟宣布将下一代WiFi技术802.11AX更名为WiFi 6。802.11AX名字变了,前几代WiFi名称也要相应改变:802.11b — WiFi 1 (1999)802.11a — WiFi 2 (1999)802.11g — WiFi 3 (2003)802.11n — WiFi 4 (2009)802.11ac — WiFi 5(2014)所以以后买路由器,只看WiFi后面的数字即可
TPLINK已经付将其诸实际
Part 2WiFi6有多快想要计算WiFi的速率,简单来说,我们需要认识几个名词:频道带宽、调制方式、空间流(MIMO)
1频道带宽:频宽表示一个信道的频率宽度,2.4G的频宽有20/40Mhz,5G有40/80/160Mhz(连续160MHz,或者2个非连续的80MHz组成)。在其他条件相同时,40Mhz的频宽的速度就是20Mhz的2倍,80Mhz和160Mhz同理。对于国内的2.4G有1-13信道可以用,每相邻的2个信道之间的频宽就是5Mhz。用1信道,频宽为20Mhz,则信道2,3,4,5都被占用了;如果是40Mhz,侧信道2,3,4,5,6,7,8,9也被占用了,当然只在传输数据时才会占用的。这就为什么在家附近因有大量WiFi造成网络堵塞缓慢的原因了。(中国)5GHz下可以使用的信道有低信道36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 高信道149,153,157, 161, 165。而每个信道频宽为20Mhz,如果信道为149,当要用80Mhz时,则153,157,161都要被占用了
5G信道一览
Tips:我国160Mhz仅有一个信道36可用,但低信道的干扰很是感人,因为常见的5G家用路由器一般都跑在32-64的频道。我看过一个华为的技术文档,写的是关于不同国家与地区,WiFi的可用信道与最大发射功率。不同国家与地区,允许的最大发射功率不同,这个大家都知道,但其实5G间不同信道允许的功率也是不一样的。32-64(5.2G)最小(DFS),而149-161(5.8G)最大,所以在802.11ac(80Mhz)时,都推荐使用149以上的信道(除了日本,地区兼容性问题)。而到了802.11ax(160Mhz),问题就来了,32-64正好160Mhz,能跑1200Mbps×N但功率受限,覆盖稀烂;而149-161总共就80Mhz,只能跑600Mbps×N。所以结论是,AX这一代有点难受,要不选择覆盖放弃速率,要不反过来。换句话说,某些宣称有两路5G AX 160Mhz的路由都是在耍流氓,因为要不信道重叠,要不有一路跑在149上只能半速。其实还有个100-128信道,功率限制比32-64要小,也够160Mhz,但不让用,兼容性基本为零(我手动指定100-128试过。。也是协议速度2.4G,实际顶多0.5G……)所以想要顺畅跑160Mhz,频谱干净的高信道是必不可少的,而且需要刷外国固件/地区调整为信道丰富的地区才能解锁
AX88U 160Mhz最高128信道
2.调制方式:数据其本质是bits,速率就是时间t过程中传输了多少个bits,电磁波中的bit都是由Symbol(符号)携带的,相邻的两个Symbol之间需要有一定的空隙(GI),称之为保护时间 以避免Symbol之间的干扰。不同的调制方式决定每个符号可携带的bits数不一致,简言之调制方式(MCS)决定了单空间流单位时间内可以传输的数据量。下表为WiFi4单空间流的常用调制与速率的对应关系,可看到2.4G的单流速度最大为150Mbps
WiFi4
下表为WiFi5单空间流的调制与速率的对应关系,单流(80Mhz)最大433.3Mbps。
WiFi5
下表为WiFi6,单流(160Mhz)最大1200Mbps。
WiFi6
可以看出,在相同的256QAM,160Mhz情况下,WiFi6的单流速度比WiFi5增加了近10%,这是为什么呢?下面引入两个更复杂的概念:子载波和子载波间距。WiFi6在WiFi5的基础上采用256阶FFT,增加了OFDMA技术,增加了子载波数量;缩短了子载波间距,单位时间内能够发送的数据量变多,从而提升了效率。关于这两者,本文不再阐述有兴趣的酷友可以自己研究一下
3.空间流(MIMO)MIMO是多输入多输出的英文缩写,表示发送端和接收端分别用多根天线发送和接收数据,提升通信质量和传输容量。通过空间分集技术,接收端可以从不同的天线接收数据信号,在不增加频谱资源的情况下增加了通信容量。常见的手机大多是2×2 MIMO,笔记本网卡也是2×2 MIMO。2×2 MIMO的速率是1×1 MIMO的二倍。WiFi5和WiFi6都支持最高8×8的MIMO,WiFi4为4×4。
小结一下
小结
左米10 右mate20 图源acwifi.net
华为MATE系列的1733Mbps速度是WiFi5协议在2×2空间流,256QAM的调制,160Mhz频宽下跑出的米10的1200Mbps是WiFi6协议下在2×2空间流,1024QAM的调制,80Mhz频宽下跑出的。米10标明了8×8 MU-MIMO的参数,是为了说明小米10手机可以在支持8x8Mu-Mimo的无线路由器上运行MU-MIMO模式。米10WiFi采用的是fastconnect-6800系列,官方文档有这样一个参数
总速率1.74Gbps是2.4G和5G之和,,小米10手机的2.4G连接WIFI6路由器的速度是573Mbps,5G速率是1201Mbps,所以总和是1774Mbps。然后有这两个参数:8×8 Sounding和MU-MIMO,这2者之间是有一个逗号,是两个参数。
其实更应该标注为8×8 Sounding,MU-MIMO。宣传搞了个文字游戏 米10的WiFi参数如下:
米10 WiFi参数
不过今天看已经改了
注:米10的数据来自ACWIFI的博主老哥,他的网站acwifi有很多详细的路由测评拆解,挺不错的,有兴趣的酷友可以去看看
Part 3WiFi6比WiFi5提升了什么
1. OFDMA正交频分多址技术WiFi5支持OFDM,WiFi6升级到OFDMAOFDM:终端设备在上传或下载数据时,在每个时间段内,占用整个无线信道。OFDMA:OFDMA在频域上将无线信道划分为多个子信道(子载波),形成一个个资源块,用户数据承载在每个资源块上,而不是占用整个信道,从而实现在每个时间段内多个用户同时并行传输,不必排队等待、相互竞争,提升了效率,降低了排队等待时延。
这张更直观
2.TWT目标唤醒时间功能WiFi6采用TWT(目标唤醒时间)的功能,允许终端设备在不进行数据传输时进入休眠状态,从而可节省数倍的电池功耗。比如你家里有多台智能家居设备接入WiFi,AP可以与每台设备单独建立“唤醒协议”,终端设备仅在收到自己的“唤醒”消息之后才进入工作状态,而其余时间均处于休眠状态。
3. BSS ColoringBSS Coloring让信号源有了属于自己的“颜色”,多达63种“颜色”让手机等终端有了查找路由器的高效途径。和不同的外卖服务有不同的主题色一样,染色后路由器和终端设备可以更精准高效地找到彼此,通信功率和用时得以降低。
4. WPA3第三代安全协议WPA3协议相较WPA2增强了密码强度,可以为不同设备分配不同密钥,增加了开放网络下的接入点安全性
5.完整的MU-MIMO支持拥有了OFDMA技术的加持,以往鸡肋的MU-MIMO技术可能大放光彩,因为触发这个功能的条件非常苛刻:需要连接设备都在同一5G频段下,设备全部要支持MU-MIMO功能。且设备数量要刚刚合适才能触发。(MU-MIMO实际容量也就2到3个终端。老实说,两三个终端也拥堵不到哪去……) 且WiFi 5下的MU-MIMO功能只支持数据下行。相对于WiFi 5最多支持的最大规格是4×4 MU-MIMO,WiFi 6拥有8×8 MU-MIMO,可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。如此一来适用的场景便多了很多。
MU-MIMO示意
6.更低延时OFDMA技术使WiFi6的时延相较WiFi5有了不少增长,下面是残血WiFi6 S10搭配领势MX5300的测试数据:WIFI5握手速率866Mbps,WiFi6握手速率1200Mbps。
WiFi6
WiFi5
小结:单台设备网速有一定提升,延迟非感知缩小,传输距离微弱增加,终端设备耗电略微降低,支持同时连接设备数明显增多,路由器价格翻倍(划掉)。
Part 4 WiFi6路由器选择先谈谈要不要换WiFi6路由器1.如果你手上现有的主要设备大多数支持WiFi6(已经是iPhone11,三星S10,Note10,小米10等),无线网卡不支持WiFi的电脑可以通过千兆网线连接路由器,或者你在未来半年之内有大批更换设备的打算的人,你可以放心入手一台WiFi6路由器。2.如果你手上现有设备并不支持WiFi6,未来一年到半年之内没有换机计划的,等等吧,等WiFi6的路由器多起来,价格降下去再行动。更重要的是要等到你更换到支持WiFi6的设备后再换路由器,不要削足适履
2020可以说是WiFi6元年,各厂商也都纷纷上市WiFi6路由器,比如网件的RAX80/120/200,华硕的AX88/92/89/11000,领势的MX5300,TP LINK的XDR3020,以及最近发布的小米AX3600,华为AX3/AX3PRO,价格覆盖400-5000的范围,这些大都是初代WiFi6路由器,固件硬件尚不完善,不必一味追求…仅以个人自己的使用体验(S10/AX200+MX5300/RAX120)而言,WiFi6在手机端的提升可以说是”感知不强”,买手机可以把是否支持WiFi6这点暂时忽略,支持160Mhz的满血WiFi6手机暂无。电脑端AX200连接MX5300握手速率1.2G,MX5300的千兆网口制约速度,RAX120(5G端口)握手速率2.4G,实测速度可以可以到170MB/s,摆脱了千兆网卡的局限。
So,看看这个思维导图:
说几个我觉得还不错的,大佬们别喷我
小米AX3600:AX3000速率,4×4MIMO 80Mhz,未来支持2×2MIMO 160Mhz,介于小米路由器从新Redmi路由的变化来看,长久以往的固件问题可能解决,建议持币观望
Tips:为嘛不选华为新发布的AX3PRO,我在华为官网翻参数看到了这个。最大支持2×2 MIMO 80/160Mhz和2×2 MU-MIMO,两个1×1的MU-MIMO一起玩??不追求这个功能可以看看
详细参数
华硕AX86(未上市,可能6月):AX5700速率 估测4×4MIMO ,双USB3.0, 一个2.5G电口,价格1k5?
AX86U
领势MX5300:AX6000速率,三频分离,4×4MIMO,全千兆口,可以和领势Velop系列无缝mesh组网,不支持160Mhz
MX5300
网件RAX120:AX6000速率,高通方案,5G电口,支持8×8 MIMO,160Mhz能够畅快淋漓的发挥WiFi6的真正潜力
RAX120
小结WiFi的成功,802.11标准的成功,本身就跟其系统集成价格极为低廉(瑞昱RTL8197x+8812BRH 802.11ac 866Mbps Wave2 2×2MIMO方案可以做到100以内)密不可分。2-3年时间,802.11ac路由的价格就已经降到了百元水平,而802.11ax目前连联发科都没有优势价格方案,WiFi6真正走入寻常大众家庭仍需时日。希望联发科能做出类似MT7621AT+7615N这样经典的WiFi6方案,促进WiFi6的普及。
Part 5发表一点关于近期热点的看法1.
2.20
首先必须向李总指出,除开他所指的小米AX3600,领势MX5300也仅支持80Mhz,领势用户在此表示受到藐视询问领势官方表示MX5300硬件不满足160Mhz的要求。尚且与华为160Mhz不兼容的我还真有
2019年末acwifi的测评,据博主说目前已经正常
下图为我自己用MATE20+RAX120的内网测速结果,握手速率1733Mbps,实际下行速度接近600Mbps,上行仅300Mbps
同网络下,AC9260握手速率1733Mbps,传输速度为90MB/s,约合720Mbps,明显有信道干扰
AC9260
唔,160Mhz的兼容性还需要进一步优化
2.小米AX3600对160Mhz的支持问题先看硬件:IPQ8071A+QCN5024+QCN5054。来自高通的5G射频芯片QCN5054支持4×4 MIMO,80MHz频宽,最高速率为2400Mbps。或者是2×2 MIMO,160MHz频宽,最高速率为2400Mbps,意思是硬件支持
图源微博
未来OTA升级即可支持160Mhz,岂不是变成了WiFi6+。599的价格有点香,具体情况还需要看看实际的用户评价,毕竟固件一直是小米路由的痛点
3. WiFi6+WiFi6+是华为2.24发布的基于WiFi6的“增强型“WiFi6,华为是因为其路由器支持160MHz的信道宽度,相比有些只支持80MHz信道宽度的WiFi6路由器规格更高,并且增加了动态窄频宽技术,所以才起了WiFi6+这个名称。由此,华硕/网件/TPLINK,哦还有未来的小米AX3600都被迫成为了WiFi6+路由。但160Mhz并不是WiFi6或华为的专属技术,WiFi5的最大频宽即为160Mhz,许多路由器刷第三方固件即可支持160Mhz,如DIR878/882 ACRH17等等,前文也提到了160Mhz的信号质量和功率问题。况且,华为的WiFi6+都是和自家芯片适配的,对于高通/博通/英特尔芯片的兼容性还需要时间证明。动态窄频宽技术通俗理解就是拿速度换信号。也许以后还会有类似TurboQAM和NitroQAM的技术出现,是不是还会有WiFi6++
先进WiFi6+
Part 6总结:2020年不仅是5G商用年,也是WiFi6商用的元年,5G理论速度达到了10Gbps,WiFi5在网速、连接设备数等都被5G完爆。5G是否会取代 WiFi? 针对这个问题,WiFi6应运而生。5G网络和WiFi都各有自己的使用场景和对象,网络使用选择取决于用户,随着技术的发展,5G 和 WiFi 会相互配合,在不同场景下,发挥各自优势,满足最终用户的需求。
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