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最高傳輸速率 5.3 Gbps 的無(wú)線(xiàn)路由器？用起來(lái)可能并沒(méi)有那么美好。 作者 | colorvc 以下內(nèi)容編譯自 Ars Technica，原文標(biāo)題為 802.eleventy what? A deep dive into why Wi-Fi kind of sucks，內(nèi)容略有刪改。 上世紀(jì)九十年代后期，支持 802.11b 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備首次出現(xiàn)在大眾消費(fèi)市場(chǎng)。 802.11b 號(hào)稱(chēng)可以提供「11 Mbps」的傳輸速率，這可要比最初的有線(xiàn)以太網(wǎng) 10 Mbps 的傳輸速率還高。稍微懂點(diǎn)數(shù)學(xué)的人應(yīng)該都會(huì)認(rèn)為，802.11b 要比 10 Mbps 的有線(xiàn)以太網(wǎng)還要快一點(diǎn)。 不過(guò)在那個(gè)時(shí)候，由于智能手機(jī)還沒(méi)有出現(xiàn)，筆記本電腦的售價(jià)還異常昂貴，并且性能糟糕、體型笨重，因此我手上并沒(méi)有什么可以使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。當(dāng)我真正接觸到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，我的辦公室和家里都已經(jīng)裝上了 100 Mbps 的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)候傳輸速率只有 1/10 的 802.11b 對(duì)我來(lái)說(shuō)并沒(méi)有什么吸引力。 在 20 世紀(jì)初，隨著內(nèi)置 Wi-Fi 的筆記本電腦變得更加小巧、輕薄和便宜，一些小公司盯上了 802.11b「高達(dá)」11Mbps 的傳輸速率：既然原來(lái)的辦公樓里 10 Mbps 的有線(xiàn)以太網(wǎng)都足夠用了，那在布置新辦公樓的時(shí)候，為啥不直接用上「更快」的 802.11b 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)？ 而這也是我第一次真正用上 Wi-Fi。 不過(guò)和 Wi-Fi 的第一次「親密接觸」并沒(méi)有給我留下什么好印象。那時(shí)候我才知道，原來(lái) 11 Mbps 僅僅只是最大的物理層速率，而不是你的數(shù)據(jù)從一臺(tái)設(shè)備傳輸?shù)搅硪慌_(tái)設(shè)備實(shí)際傳輸?shù)乃俾省?/span> 在實(shí)際使用中，802.11b 的傳輸速率和可靠性并沒(méi)有比撥號(hào)上網(wǎng)強(qiáng)多少，即使你把兩臺(tái)設(shè)備靠得特別近，并且都放在內(nèi)置 AP 的無(wú)線(xiàn)路由器附近，最大傳輸速率也就是 1 Mbps（也就是 125 KB/s）。要知道這可是最好的情況，如果你有 10 臺(tái) PC 同時(shí)試圖訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)服務(wù)器，125 KB/s 就變成了每臺(tái) PC 12.5 KB/s。
當(dāng)我們逐漸接受了 802.11b 是個(gè)「垃圾」這個(gè)事實(shí)的時(shí)候，802.11g 來(lái)了。 802.11g 號(hào)稱(chēng)可以提供驚人的 54 Mbps 傳輸速率，盡管這個(gè)數(shù)字只有當(dāng)時(shí)的高速以太網(wǎng)（100 Mbps）的一半，不過(guò)卻是最初的以太網(wǎng)（10 Mbps）的 5 倍之多！ 不過(guò)就像 802.11b 一樣，802.11g 號(hào)稱(chēng)的 54 Mbps 傳輸速率實(shí)際上只是物理層速率，和下載進(jìn)度條上顯示的那個(gè)實(shí)際傳輸速率是兩碼事。和 802.11b 一樣，802.11g 在日常使用中最快的傳輸速率差不多只有 54 Mbps 的 1/10，也就是 5 Mbps 左右。如果再把 5 Mbps 分給同一網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái) PC，每一臺(tái) PC 的網(wǎng)速仍舊非?！父腥恕埂?/span> 2000 年左右，802.11n 的設(shè)備首次出現(xiàn)在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，號(hào)稱(chēng)可以提供最大 600 Mbps 的傳輸速率！ 雖然這個(gè)傳輸速率相比當(dāng)時(shí)逐漸興起的千兆以太網(wǎng)還有些差距，不過(guò)卻是當(dāng)時(shí)用戶(hù)普遍使用的 100 Mbps 有線(xiàn)以太網(wǎng)的 6 倍?。?/span> 當(dāng)然，不出意外的是，在現(xiàn)實(shí)使用中，即使使用環(huán)境非常理想且只連接一臺(tái)設(shè)備，802.11n 的實(shí)際傳輸速率大概也只能達(dá)到宣傳的 1/10。 當(dāng) 802.11ac 產(chǎn)品在 2013 年底登陸市場(chǎng)后，幾乎每一款路由器產(chǎn)品都在「歇斯底里」地宣傳自己的傳輸速率有多高。 剛開(kāi)始是 1.3 Gbps，然后是 2.7 Gbps，再到 5.3 Gbps！這個(gè)數(shù)字已經(jīng)超越了大部分有線(xiàn)以太網(wǎng)。不過(guò)在經(jīng)歷了 802.11b/g/n 后，我早已看穿一切：經(jīng)銷(xiāo)商的宣傳都是謊言，甭指望 Wi-Fi 能像有線(xiàn)以太網(wǎng)那么快。 那么號(hào)稱(chēng)最大 5.3 Gbps 的傳輸速率究竟是怎么回事呢？ 我們以 D-Link DIR-895L/R 為例，在其官網(wǎng)的產(chǎn)品簡(jiǎn)介中，我們可以看到下面這段描述： 「突破性的三頻段 Wi-Fi 技術(shù)可以提供最高 5332 Mbps 的驚人無(wú)線(xiàn)傳輸速率，而憑借 4x4 數(shù)據(jù)傳輸，波束賦形以及 MU-MIMO 技術(shù)，提高進(jìn)一步提高無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和覆蓋范圍?！?/span> 除了 D-Link，在 Netgear、Linksys、ASUS、TP-Link 等主流品牌的 AC5300 路由器產(chǎn)品上，我們也可以看到類(lèi)似的描述。 D-Link DIR-895L/R 是一臺(tái)三頻段路由器，它可以支持兩個(gè) 5 GHz 頻段和一個(gè) 2.4 GHz 頻段，其中 5 GHz 頻段最高傳輸速率 2166 Mbps， 2.4 GHz 頻段最高傳輸速率為 1000 Mbps，而 2166 Mbps ×2 + 1000 Mbps = 5332 Mbps，5.3 Gbps 的傳輸速率就是這么算出來(lái)的。 具體到每一個(gè)頻段中，則是把該無(wú)線(xiàn)頻段在物理層的最高速率，然后乘以該頻段支持的最大 MIMO 串流數(shù)量得出的（中高端路由器通常是 4 個(gè)）。不過(guò)仔細(xì)一算，這里似乎有些問(wèn)題。 D-Link DIR-895L/R 的 5 GHz 頻段（80 MHz 頻寬）在物理層的最大傳輸速率為 433 Mbps，乘以 4 之后是 1732 Mbps，相比 D-Link 官方宣傳 2166 Mbps 的傳輸速率還差了 108.5 Mbps，這是怎么回事呢？ 關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，路由器廠(chǎng)商的解釋通常是「使用了專(zhuān)用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)」這種有些含糊的說(shuō)法，因此這個(gè) 108.5 Mbps 更像是一種市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)手段。需要說(shuō)明的是，這種「提速」的方式在路由器行業(yè)已經(jīng)變成了「新常態(tài)」，近期有不少 3x3 的雙頻路由器就突然從「AC1700」變成了「AC1900」。 另外，在 2.4 GHz 頻段上，情況還要更麻煩一點(diǎn)。 D-Link 號(hào)稱(chēng) 2.4 GHz 頻段可以達(dá)到 1000 Mbps 的傳輸速率。不過(guò)在 801.11n 2.4 GHz 頻段（40 MHz 頻寬）下的最大傳輸速率是 150 Mbps，乘以 4 個(gè) MIMO 串流也才 600 Mbps，距離 1000 Mbps 還差了整整 400 MMbps…… 關(guān)于這一點(diǎn)，路由器廠(chǎng)商一般會(huì)這么解釋?zhuān)河捎诓捎昧?nbsp;256-QAM 調(diào)制模組，可以為每一個(gè)串流增加 50 Mbps 的傳輸速率，這樣原來(lái)的 600 Mbps 就變成了 800 Mbps（盡管 256-QAM 是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)、沒(méi)有經(jīng)過(guò) IEEE 批準(zhǔn)且?guī)缀鯖](méi)有什么終端設(shè)備支持的東西）。至于剩下這 200 Mbps，就和 5 GHz 頻段通過(guò)「數(shù)據(jù)壓縮」的提速方法基本是一個(gè)意思。 看到這里，大家應(yīng)該已經(jīng)感覺(jué)到了，所謂的 5332 Mbps 基本就是個(gè)謊言。下面我們就看看在實(shí)際使用中，D-Link DIR-895L/R 這種 5332 Mbps 無(wú)線(xiàn)路由器的傳輸速率究竟能有多少。 在這之前，我們有必要先聊聊 4×4 MIMO。 MIMO 的全稱(chēng)是 Multiple Input Multiple Output（多輸入多輸出），MIMO 技術(shù)可以理解為將網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行多重切割，然后經(jīng)過(guò)多重天線(xiàn)進(jìn)行同步傳送，從而提高單一設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速度，4×4 MIMO 就代表?yè)碛?4 根發(fā)射天線(xiàn)和 4 根接收天線(xiàn)。 路由器支持 4×4 MIMO 自然是件好事，不過(guò)問(wèn)題是，現(xiàn)在我們身邊幾乎所有的終端設(shè)備，包括筆記本電腦、平板和智能手機(jī)，都不支持 4×4 MIMO。根據(jù)我的了解，截止到 2017 年 2 月，市面上可以買(mǎi)到的終端設(shè)備要么是單流的，要么是 2×2。在你的終端設(shè)備不支持的情況下，這意味著路由器的 4×4 MIMO 就沒(méi)有什么「卵用」了。 你可能會(huì)這么想了，不是有 4 個(gè) MIMO 串流嘛，我可以把其中兩個(gè)分給筆記本電腦，另外兩個(gè)分給平板。遺憾的是，這也是不可能的。這種一臺(tái)路由器同時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給多個(gè)設(shè)備的技術(shù)叫做 MU-MIMO，這項(xiàng)技術(shù)你家里的路由器或許支持，不過(guò)你的終端設(shè)備極有可能不支持。（三星 Galaxy S7 等旗艦手機(jī)支持 MU-MIMO，但支持該技術(shù)的筆記本電腦幾乎沒(méi)有。） 此外，即使路由器和終端設(shè)備都支持 MU-MIMO（MU 即 Multi User，多用戶(hù)），目前這項(xiàng)技術(shù)對(duì)實(shí)際傳輸速率的提升可能也沒(méi)有我們想象的多。我使用一臺(tái)支持 MU-MIMO 的路由器以及兩臺(tái)支持 MU-MIMO 的終端進(jìn)行了測(cè)試，相比在路由器上關(guān)閉 MU-MIMO，打開(kāi) MU-MIMO 后這兩臺(tái)終端的數(shù)據(jù)吞吐量只提高了 20%。 再次強(qiáng)調(diào)下，我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕^大多數(shù)終端都只能支持 SU-MIMO（SU 即 Single User，單用戶(hù)），在同一時(shí)間 AP 只能和一臺(tái)終端進(jìn)行通訊，換句話(huà)說(shuō)，如果你最快的終端設(shè)備支持 2×2，那么這個(gè) AP 最快就只能提供 2×2 的速度，僅此而已。 到現(xiàn)在為止，我們知道了「高達(dá) 5.3 Gbps 的傳輸速率」其實(shí)是三個(gè)頻段加一起得到的，單看一個(gè)頻段的話(huà)，最大的傳輸速率是 2.166 Gbps。然后我們知道了「數(shù)據(jù)壓縮」來(lái)獲取更高傳輸速率的做法基本是瞎扯，2.166 Gbps 變成了 1.732 Gbps。此外，我們還知道了，由于終端設(shè)備的限制，路由器廠(chǎng)商在廣告中出現(xiàn)的 4 個(gè) MIMO 串流通常只能用上兩個(gè)，1.732 Gbps 又變成了 866 Mbps。 不過(guò)遺憾的是，這還不算完。因?yàn)樵趯?shí)際使用中，是不可能達(dá)到物理層最大速率的。 在比較理想的使用場(chǎng)景中（距離路由器 3 米左右，沒(méi)有中間沒(méi)有隔墻等干擾物，沒(méi)有額外干擾），一臺(tái)優(yōu)秀的終端設(shè)備的傳輸速率可以達(dá)到物理層速率的 1/3 到 2/3，這個(gè)數(shù)字再乘以終端設(shè)備支持的 MIMO 收發(fā)串流數(shù)量就是實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率。 我日常使用的這臺(tái) Acer C720 Chromebook 筆記本電腦采用的是高通 Atheros AR9462 802.11n 適配器（支持 2x2），我測(cè)試出的最大傳輸速率在 205 Mbps 左右。我還測(cè)試 TP-Link Archer T4U 和 Linksys WUSB-6300 這兩個(gè) 802.11ac USB 網(wǎng)卡（都是支持 2×2），最大傳輸速率可以達(dá)到 350 Mbps。 表現(xiàn)最好的是使用 Broadcom BCM94360CS 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的 MacBook Pro，最大傳輸速率可以達(dá)到 600 Mbps 左右，這是因?yàn)?nbsp;Broadcom BCM94360CS 支持 3× 3 MIMO，換算下來(lái)，依然沒(méi)有逃脫我們上一段中提到的「物理層速率 1/3 到 2/3」的范圍。 不過(guò)需要注意的是，在絕大多數(shù)時(shí)候，我們距離路由器的距離會(huì)不止 3 米，并且經(jīng)常會(huì)有墻壁等各種干擾物。當(dāng)你距離路由器 30 米，中間再間隔兩堵墻的時(shí)候，即使你的 AP 和終端設(shè)備品質(zhì)都很高，并且沒(méi)有其他人和設(shè)備和你「搶網(wǎng)速」，實(shí)際的傳輸速率大概也只有 80 Mbps 了…… 這依然還不算完，因?yàn)楹芏嗟脑O(shè)備的上傳和下載速率會(huì)有明顯的差異。 在我測(cè)試的這幾款設(shè)備中，Linksys WUSB-6300 比較「正?！梗蟼骱拖螺d速率差不多，不過(guò)高通 AR9462 和 Archer T4U 都明顯傾向下載，上傳速率常常只有下載速度的 1/2 甚至不到…… 即使內(nèi)部采用同一款芯片，由于內(nèi)部設(shè)計(jì)的不同，終端設(shè)備之間的表現(xiàn)常常有很大的區(qū)別（「正?！沟?Linksys WUSB-6300 和「不正?！沟?Archer T4U 用的都是 Realtek RTL8812au 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡）。. 唉，測(cè)試 Wi-Fi 真鬧心。 盡管在過(guò)去二十多年里，基于 802.11 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的 Wi-Fi 技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不過(guò)如果你想獲得最快、最穩(wěn)定的上網(wǎng)體驗(yàn)，高速有線(xiàn)以太網(wǎng)一直是更好的選擇，這一點(diǎn)從來(lái)都沒(méi)有改變過(guò)。 但在我們的生活被智能手機(jī)、平板電腦以及眾多 IoT 設(shè)備包圍的情況下，單純依靠「古老」的有線(xiàn)以太網(wǎng)顯然是一件不現(xiàn)實(shí)的事情。而如果你家里的終端設(shè)備太多，現(xiàn)有的多頻 AC 路由器依然無(wú)法滿(mǎn)足需求，除了多使用有線(xiàn)以太網(wǎng)這種辦法之外，以 eero、Google Wifi 為代表的基于 mesh 網(wǎng)絡(luò)的新一代路由器是個(gè)不錯(cuò)的選擇，這也是繼雙頻和三頻 AC 路由器之后，路由器廠(chǎng)商下一個(gè)發(fā)力的方向。 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