近两年来，随着 Wi-Fi 6 以及 Mesh 组网技术的成熟〖shu〗和普及，高阶路由器的价格也逐渐亲民，从科技爱好者到普通家庭都（du）使用了支援新一代 Wi-Fi 技术的无线路由器。特别是 2022 年，使用 Wi-Fi 6E 技术的路由器开始进入市场，自然会让很多消费者认为无线网路取代有线网路指“zhi”日可待。
然而真的是这样吗，所谓的万兆无线路由器究竟可以跑出多少快的速度？这些问题看完本文你应该能有新的 de[理解。
无线网路速度由什么决定
家用无线路由器是一个高度内建的一体机，整合了：
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路由器与防火墙：提供三层功能，包括入网以及保护外界入侵。
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交换机：多 LAN 口提供了二层也就是区域网站功能。
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无线接入点：Access Point 简称 AP，也就是发射 Wi-Fi 讯号，让无线设备接入网路的功能。
本文主要讨论家用无线路由器中的无线接入点功能，下文简称为 AP。在聊实际速度之前，我们先需要理解一下决定 Wi-Fi 速率的各种因素。
Wi-Fi 协议
Wi-Fi 协议是最近被提及最多的，因为在 Wi-Fi 5 时代以及之前，协议名称均由 IEEE 的 802.11 协议规则标准命名，而非简《jian》单的数字代表代数。直到 2018 年 Wi-Fi 6 协议的推出，802.11n 与 802.11ac 才被一起更名称 Wi-Fi 4 与 Wi-Fi 5，所以大家的感知可能不强。
目前 Wi-Fi 通讯协议的世代和其对应的 802.11 标准如下：
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Wi-Fi 6：IEEE 802.11ax
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Wi-Fi 5：IEEE 802.11ac
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Wi-Fi 4：IEEE 802.11n
影响 Wi-Fi 速率的主要因素之一〖yi〗就是 AP 与终端之间采用的 Wi-Fi 协议。
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两种协议的极限条件下，Wi-Fi 5 的理论速率上限为 3466 Mbps，而 Wi-Fi 6 可以最高达到 9600 Mbps。
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使用相同的终端和无线接入点，分别使用 Wi-Fi 5/6 协议连接，Wi-Fi 6 的理论速率相较于 Wi-Fi 5 提升约 38% 。
有关于 Wi-Fi 6 的详细科普可以阅读 这篇文章。
频率
Wi-Fi 讯号的传输依赖于一定频率的无线电波。目前 Wi-Fi 6 协议中支援三种频段的无线讯号，而 Wi-Fi 6E 协议则多支援一种 6GHz 的高频无线电波：
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2.4GHz：2.4GHz 频段在 IEEE 802.11a 中就得到了应用，由于频率较低，2.4GHz 可以获【huo】得不错的覆蓋范围。值得注意的是 2.4GHz 仅有 Wi-Fi 4 和 Wi-Fi 6 协议支援。
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5.2GHz/5.8GHz：这两个频段一般统称为 5GHz，也是目前最常用的高速 Wi-Fi 频率，相比 2.4GHz，5GHz 覆蓋面积大幅度降低，但速（su）度提升巨大且有更大的频率范‘fan’围，干扰也更少。
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6GHz：6GHz 是 Wi-Fi 6E 标准下新划分给 Wi-Fi 的频率，相比于〖yu〗 5GHz，Wi-Fi 6E 协议下的 6GHz 频段并没有速度提升，但是增加了大量的频段，减少了同频干扰，覆蓋面积相较于 5GHz 略有下降。
频率越高，单位时间无线电波负载的讯息量就越大，因此速度也就越快，相同频宽下 5GHz 的理论速率相较于 2.4GHz 约有一倍的提升。
频宽和 MIMO
2.4GHz 和 5GHz 不仅【jin】在频率上会产生速度差异，所能使用的频宽宽度也有差异。
频宽（Bandwidth）指讯号所占据的频带宽度。这里可以简单的把频宽想像成高速公路的车道数量，车道数 shu[量越多，单位时间可以行驶的流量也就越大。
2.4GHz 仅支援 20Mhz 与 40MHz 的频宽，而（er）在 5GHz/6GHz 下，则能额外支援更大的 80Mhz 和160Mhz（160Mhz 仅有 5.2 GHz 支援）；频宽和理论速度呈线性增长，频宽越宽理论速率越大。
MIMO 理解起来相对复杂，但是可以简单的想像成成天线数量，Wi-Fi 技术中，每一条天线都可以负责一个链路的数据传输，当天线越多传输速率也就越快。和频宽一样，大家不妨把 MIMO 想像成「立体」的车道，天线数量的翻倍也会带来 Wi-Fi 速度吞吐量的翻倍。
正交振幅调制 QAM
QAM 技术在本文不做过多展开，在 Wi-Fi 5 到 Wi-Fi 6 协议的进步中，最大支援的{de}协议「yi」从 256-QAM 提升到了 1024-QAM，这一提升使得速度提升约为 25%。
近期也有提前支援的 4k-QAM 的终端出现，相较于 1024-QAM 速度提升 20%。
总结
我们可以将 Wi-Fi 想像成城市道路——2.4GHz 就是城市的主干道，干扰严重且在城市中心因此执行效率不高；5GHz 则是城市的绕城（cheng）高速，车辆较少且没有限速，因此资料可以跑的很快；频宽和 MIMO 则是一组立体多车道，两者直‘zhi’接增加了车流量。
我们把上面的参数整合一下，就可以得到一个无线接入点的无线速率公式了，
在 5GHz 下：
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Wi-Fi 5 3x3 MIMO 80Mhz 256 QAM 的无线接入点，最高支援 1300 Mbps
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Wi-Fi 6 4x4 MIMO 160Mhz 1024 QAM 的无线接入点，最高支援 4804 Mbps
如果你增加或者减少 MIMO 的数量或者频宽的宽度，最大速率也会呈比例降低：
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Wi-Fi 5 Wave 2 2x2 MIMO 160Mhz 256 QAM，最高支援 1733 Mbps
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Wi-Fi 6 4x4 MIMO 80Mhz 1024 QAM，最高支援 2402 Mbps
在解密无线网路的实际速率之前，我们需要先讲{jiang}解【jie】一下无线路由器的各项参数究竟代表了什么。
首先我们以一款旗舰级无线路由器「小米 AX9000」为例：
商品名为：AX9000，其中：
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AX：代表支援最高的 Wi-Fi 规格为 IEEE 802.11ax 也就是 Wi-Fi 6 协议。
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9000：代表其硬体最【zui】高〖gao〗支援的聚合连接速率为 9000 Mbps，也就是 1125 MB/s 的传输速率。
而 9000 = 4804 + 2402 + 1196 + 576，相信这一串数字你并不陌生，在上文已经详细讲解了 Wi-Fi 6 协议能达到的各类速率，这边‘bian’在详细解释一下：
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4804Mbps：在 5.2GHz 下 4x4 MIMO 160MHz 1024-QAM 的规格下能够达到的理论速率
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2402 Mbps：在 5.8GHz 下 4x4 MIMO 80MHz 1024-QAM 的规格下能够达到的理论速率
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1196 Mbps：在 2.4GHz 下 4x4 MIMO 40MHz 1024-QAM 的规格下能够达到的理论速率
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576 Mbps：AIoT 天线速率，不能被终端使用。
9000 兆是由该路由器所有支援的频段中硬体支援的最高速率加和而成，命名方式也符合 IEEE 的规定，但「dan」是这并不代表该无线路由器可以
实际握手速率与终端支（zhi）援
此外我们需要注意两点，一是高速 Wi-Fi 不仅需要 AP 支援，也【ye】需要终端设备支援。另一点则是 Wi-Fi 终端在同一时间只能在一个频段工作，因此我的设备在这台无线路由器上理论能达到的最高速率为选择在 5.2GHz 频段下使〖shi〗用 160Mhz、使用 4x4 MIMO 的终端，这样的硬体条件下 Wi-Fi 速率可以协商到 4804Mbps 的理论速率。
由于目前市面上还没有支援 4x4 MIMO 的 Wi-Fi 6 终端出现，主流设备仍然是 2x2 MIMO，因此我们的速率会再打一个对折，如果使用诸如小米 12 Pro 这样的支援 160MHz 的移动终端，则可以达《da》到 2402Mbps。
终端设备诸如 iPhone，在 iPhone 11 系列之后均支援 Wi-Fi 6 协议，只不过仅支援 2x2 MIMO 80Mhz，因此使用 iPhone 11 以后的支援 Wi-Fi 6 的‘de’终端设备，仅能达到 1201Mbps。
而诸如 MacBook Pro 16-inch 2019 这样仅支援 3x3 Wi-Fi 5 的老设备，仅能达到 Wi-Fi 5 的 1300Mbps。
以上速率均为终端和路由器之间的协商速率，或者也称为 PHY 速率或者握手速率，这一速「su」率一定大于在现实环境中可以《yi》跑出的无线网路速率。
Wi-Fi 的一些其它「开销」
握手速率或者 PHY 速率我们可以理解成电动车的 NEDC 续航里程，根据实际环境的不同速率也会产生折扣。
由于 Wi-Fi 开销过于复杂，本文不做深入讨论，仅列举几种最为明显的开销类型：
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TCP/IP 开销 ：在所“suo”有有线或无线网路中，TCP/IP 连接的开销约为 5%。这 5% 来自设置连接和解决正在交换的数据包和帧所需的所有数据。在标准帧尺寸下，有线 1Gbps 连接的 TCP 吞吐量约为940-950 Mbps。
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信标帧 ：这是 AP 向客户端设备宣传网路的方式。为了确保范围内的所有设备都能理解它们，AP 以最低的支援数据速率发送管理流量，如信标帧。这扩大了广播的范围，降低了速度传输的速率，消耗了宝贵的广播时间。
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半双工 ：基于OFDM的 Wi-Fi 是半双工的，这意味着一次只能传输一台设备，并且只能向一个方向传输。可以比喻《yu》，Wi-Fi 是一款对讲机，而不是电话，这意味着同一时间只能有一人「ren」说话。乙太网路是全双工的，允许同时向双向传输。Wi-Fi 是半双工并不意味着吞吐量被减（jian）半，但它确实意味着 Wi-Fi 设备不能进行多任务处理。下载大型文件时，客户端设备必须花许多短暂的保护间隔将 TCP 确认帧传输回其 AP，或允许其他人传输。Wi-Fi 设备无法同时下载和上传数据，也无法在其终端传输中通讯。MU-MIMO 和 OFDMA 技术部分地解决了这个问题。
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干扰与重传 ：除了（大部分）是半双工外，Wi-Fi 还是一种共享媒体。当一台设备在通道上传输时，范围内的所有其他设备都必须等待轮到他们。如果多个设备同时传输，可能会发生碰撞，导致传输混乱。当碰撞发生时，设备需要随机等待一段时间才能{neng}重新传输。协调共享介质的使用和处理碰撞消耗了宝贵的广播时间〖jian〗，导致每个人的有效吞吐量较低。比如蓝牙就会和 2.4GHz Wi-Fi 互相干扰，USB 3.0 也会影响到 5GHz Wi-Fi 讯号。
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帧间的调制区别：当看到 1200Mbps 的连接速率
时，并不‘bu’意味着传输过程中每帧都以 1024-QAM 调制发送。连接速率更像平均速度限制。随着通道条件‘jian’的变化或传输失败，单个帧可能会被发送到高于或低于当前连接速率值。
EIRP：无线讯号发射能力
EIRP 是一种描述 AP 发射讯号能力的参数：
等效全向异尘余生功率{lv}（英语：equivalent isotropically radiated power，EIRP），或叫有效全向异尘余生功率（英语：effective isotropically radiated power，EIRP），是 无线电 通信领域的一个常见概念，它指的是 天线 在某个指定方向上的异尘余生功率，理想状态下等于 发射器 的发射功率乘以天线的增益。
通常讯号强度以对数单位 dBm 表示，因此 EIRP = 发射功率 + 天线增益 - 损耗值
EIRP 在一定程度上可以描述 AP 的无线讯号发射能力。我国工信部对于 Wi-Fi 的 EIRP 有明确的限制：
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2.4 GHz 下，EIRP 限制在 100mW 也就是 20dBm
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5 GHz 下，EIRP 限制在 200mW 以下 也就是 23dBm
需要注意的是，这里限制的功率是 AP 所有天线的总功率，因此在多根天线同时工作的时候，每根天线的发射功率也会相应打下折扣。其所带来的影响的就是 Wi-Fi 降低连接的速率。
墙面阻隔、距离与讯号强度
讯号强度也是影响实际 Wi-Fi 速度的重要原因之一，我们的终端接收到的讯号也和 EIRP 一样都〖du〗以对数单位 dBm 表示，不过因为实际接收到的讯号折损很「hen」大【da】，一般在 AP 周围一米以内（无‘wu’遮挡）可以接受到 -30 ~ -25 dBm 的 5GHz 讯号。
在空间中可以参考下图：
国内房屋的非承重混凝土墙壁会对讯号造成 12-20dBm 的衰减，承重墙则更多：
而无线网路的频宽和
如此这些影响 Wi-Fi 速率的因素存在，我们不必做过多组合计算“suan”，只需要知道，理想环境下，实际连接速度最大约为理论速度的 70%-80%，正常环境下：
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80 MHz 信道上的 2x2 设备可以实现 1201 Mbps 的最大协商速率，实际吞吐量约为 800-900 Mbps。
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160 MHz信《xin》道上的 2x2 设备可以实现 2402 Mbps 的最大协商速率，实际吞吐量约为 1400-1600 Mbps。
总结
看到这里相信你已经对与 Wi-Fi 的实际传输速率有了一定的概念，回到本文最开始的问题，万兆无线路由器真的能跑出万兆吗，答案肯定是否定的：现在市场上的无线路由器由于其命名规则，均为聚合速率，在实际使用中最优秀的终端设备配合最好的 AP 也仅能在理想环境下达到 1.4Gbps-1.6Gbps 的传输速度。
而多设备（2x2 160Mhz Wi-Fi 6）同时使用同一个 AP 进行交换吞吐时，也会受限于 AP 的交换能力和天线功耗的限制，实际也只能达到 1Gbps 的速度。
本文所 suo[有讨论的情况均在较为理想的环境中，现实生活中的 Wi-Fi 传输过程比理想环境复杂，更多的频段干扰以及更多的信噪比都是影响 Wi-Fi 速度的重大因素。
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本文来自微信公众号 “少数派”（ID：sspaime），作者：EstrellaXD ，责编：广陵止息 ，36氪经授权发布。
