最近放假在家沒事干,正好剛剛升級了新的500M光纖,換了小米的AX3600路由器,speedtest速率能到580M左右,下面放圖,

下面則是在更新路由器和帶寬之前經常斷網的房間的測驗資料,可以到將近200M

可以看出網路質量是有很大提升的,直接賦予我在房間快樂沖浪的無上權力,
舒服之余,下午沒事做的時候就想著把WLAN的一些內容整理一下,一個下午的時間看了不少資料,很多原本模糊的概念和資料清晰了很多,下面就推導一下AX3600 5G頻段的理論上限速率,也就是2402M這個資料是如何而來的,推匯出這個資料,基本上802.11ax的大多數熱點名詞都能有一定的了解,
首先需要知道的是計算理論上限速率的公式是什么,如下:
理論速率 = (符號位長 × 碼率 × 子載波數量 × 空間流) ÷ 傳輸時間
該公式其實就是計網里邊公式 速率 = 碼元速率 × 符號位長 的變式,下面來分析該公式的每一部分,
首先需要計算符號位長,其實值得就是傳輸程序中的一個碼元所占的位長,這一資料通常和該通信程序中的調制方式直接相關,
802.11ax所采用的新型調制方式為1024QAM,具體原理不在此贅述,大家想要了解的可以上維基看看,
簡單來說則是此種調制方式的碼元有1024種不同的型別,1024種型別則需要10位二進制數來編碼,這個答案是呼之欲出的,
符號位長為10是在1024QAM的情況下,如果為256QAM,則位長則為8位,256QAM為802.11ac的調制方式,由此可見在符號位長上,wifi6對于wif5有(10 - 8)/8 = 0.25的提高,
該公式中的碼率不能與碼元速率混淆,在傳輸程序中,為了保證傳輸質量,不可能所有位數都用于資料傳輸,需要有一部分資料用于糾錯等用途,802.11n,802.11ac,802.11ax的最大碼率都是5/6,
之后為資料子載波數量的計算,該部分應該是全文中最繞的一部分內容,因為涉及到一些名詞的轉換,所以會有一定的閱讀難度,
首先我們需要簡單的802.11ax中提出的OFDMA技術,下圖能夠很好的解釋OFDM與OFDMA的區別

從圖中可以看出,對于OFDM而言,在每一個時隙內,所以子載波都為同1個用戶進行服務,而對于OFDMA而言,在同一時隙中,不同的載波也能夠服務不同的用戶,靈活性更高,這也是其中A(acess)的意思,
那么這個子載波的資料從何而來呢,這也是我今天折騰了最久的問題,如果不考慮原理,下面一個表格可以解決問題

不同的協議與不同的頻寬對應著不同的子載波數量,如果想要單純計算,對應查表即可,下面簡單描述一下原理,即這個數目從何而來,
首先解釋頻寬這一引數的意義,簡單來說就是上網所占用的頻帶寬度,可以把整體的頻段當成一條大路,而信道則為其中的一些車道,2.4G與5G頻段我們分開說,2.4G頻段中共有13個公用的子信道,每個信道都是公用的,大家都可以隨意選擇,你可以選擇信道1,你家樓上也能選信道2(當然一般都是路由器自己選),每個子信道的中心頻率間隔為5Mhz,而每個信道的范圍則為22Mhz,大家用聰明的小腦瓜想想就能知道,不同頻段,同一頻段不同wifi之間的干擾是必然存在的,上個圖,一目了然,

而對于5G頻段而言,共有40M,80M,160M三種頻寬,而5G頻段分配了總共劃分了36,40,44,48,52,56,64,149,153,157,161,165共計12個信道,每個信道之間的間距為20M,雖然是相對2.4G有所提高,但如果使用80M與160M頻寬,還是會占用周邊信道的范圍,不可避免的造成干擾,所以實際使用時很難達到理想的效果,
下面進入看圖說話環節,用自家wifi環境做例子解釋一下,

首先看2.4G頻段,當前信道1有兩個wifi占用,所以不可避免的會產生干擾,再看后面的頻段,china-net獨占用了11信道,303和45db則各自占用一個5G的信道,通信質量相對來說較好,(注意該圖中的信道劃分并非成比例,而是示意圖,并非實際的信道狀況),
簡單了解了頻寬的物理含義之后,就需要知道如何通過頻寬計算子載波數量,子載波需要均勻的分布在一個信道上,對于802.11ax,每個子載波之間的距離為78.125k,這一資料是802.11ac的25%,如果要進行計算,取理想情況下的最大頻款80M,得到子載波數為1024,有些同學可能會發現這與表格中的內容并不相符,確實,因為是實際使用中,并不是所有的頻段都用于傳輸資訊的子載波,也會用于保護子載波等其他用途,具體可見這一文章,其中有非常細致的解釋,非常難得,扣除其他的頻段后,最后留下來的則是980個子載波用于傳輸資料,
接下來是空間流的計算,首先需要了解MU-MIMO這一技術,簡單來說,這一技術能夠顯著提高網路總吞吐量,如果想要實作MU-MIMO傳輸,則需要路由器與手機等設備都支持同樣型別的MU-MIMO,目前型別有2×2,4×4 ,8×8,其中的2,4,8則為空間流的值,MU-MIMO具體原理可見文章,以本人的小米11為例,該設備與AX3600都支持2×2的MU-MIMO,所以能夠完成該類通信,
最后是傳輸時間的計算,傳輸時間的計算為傳輸一個碼元(一般稱為symbol,我習慣叫做碼元)的時間加上碼元之間的時隙,不同協議的時隙也不相同,如下圖所示:

對于802.11ax而言,時隙為0.8us,總的傳輸時間為12.8us + 0.8us,即13.6us,
綜上,完成了所有變數的計算,根據AX3600的硬體引數,如下圖:

在5G模式下進行計算,理論傳輸速率為 10(碼長) × 5/6(碼率) × 980(子載波) × 4(空間流) ÷ 13.6 = 2401.9M,與官方宣傳的2402M無誤,
研究了一個下午,才勉強搞清楚了一些最淺顯的內容,想要有一定的了解,對于我這樣學習過相關理論知識的人來說都不算輕松,對于其他領域的人來說那學習成本則更加高,而目前世面上的多數商家慣用各種偷換概念,宣傳一些實際意義并不大的資料以博眼球,想要減少這類影響,需要更多人去了解,學習,重鑄消費者榮光,吾輩義不容辭,
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