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最近放假在家没事干，正好刚刚升级了新的500M光纤，换了小米的AX3600路由器，speedtest速率能到580M左右，下面放图。
下面则是在更新路由器和带宽之前经常断网的房间的测试数据，可以到将近200M 可以看出网络质量是有很大提升的，直接赋予我在房间快乐冲浪的无上权力。 舒服之余，下午没事做的时候就想着把WLAN的一些内容整理一下。一个下午的时间看了不少资料，很多原本模糊的概念和数据清晰了很多，下面就推导一下AX3600 5G频段的理论上限速率，也就是2402M这个数据是如何而来的。推导出这个数据，基本上802.11ax的大多数热点名词都能有一定的了解。
首先需要知道的是计算理论上限速率的公式是什么，如下： 理论速率 = （符号位长 × 码率 × 子载波数量 × 空间流） ÷ 传输时间 该公式其实就是计网里边公式 速率 = 码元速率 × 符号位长 的变式，下面来分析该公式的每一部分。
首先需要计算符号位长，其实值得就是传输过程中的一个码元所占的位长，这一数据通常和该通信过程中的调制方式直接相关。 802.11ax所采用的新型调制方式为1024QAM，具体原理不在此赘述，大家想要了解的可以上维基看看。 简单来说则是此种调制方式的码元有1024种不同的类型，1024种类型则需要10位二进制数来编码，这个答案是呼之欲出的。 符号位长为10是在1024QAM的情况下，如果为256QAM，则位长则为8位。256QAM为802.11ac的调制方式，由此可见在符号位长上，wifi6对于wif5有(10 - 8)/8 = 0.25的提高。
该公式中的码率不能与码元速率混淆。在传输过程中，为了保证传输质量，不可能所有位数都用于数据传输，需要有一部分数据用于纠错等用途。802.11n，802.11ac，802.11ax的最大码率都是5/6。
之后为数据子载波数量的计算，该部分应该是全文中最绕的一部分内容，因为涉及到一些名词的转换，所以会有一定的阅读难度。 首先我们需要简单的802.11ax中提出的OFDMA技术，下图能够很好的解释OFDM与OFDMA的区别
从图中可以看出，对于OFDM而言，在每一个时隙内，所以子载波都为同1个用户进行服务，而对于OFDMA而言，在同一时隙中，不同的载波也能够服务不同的用户，灵活性更高。这也是其中A（acess）的意思。 那么这个子载波的数据从何而来呢，这也是我今天折腾了最久的问题，如果不考虑原理，下面一个表格可以解决问题
不同的协议与不同的频宽对应着不同的子载波数量。如果想要单纯计算，对应查表即可。下面简单描述一下原理，即这个数目从何而来。 首先解释频宽这一参数的意义。简单来说就是上网所占用的频带宽度。可以把整体的频段当成一条大路，而信道则为其中的一些车道。2.4G与5G频段我们分开说。2.4G频段中共有13个公用的子信道，每个信道都是公用的，大家都可以随意选择，你可以选择信道1，你家楼上也能选信道2（当然一般都是路由器自己选）。每个子信道的中心频率间隔为5Mhz，而每个信道的范围则为22Mhz，大家用聪明的小脑瓜想想就能知道，不同频段，同一频段不同wifi之间的干扰是必然存在的，上个图，一目了然。
而对于5G频段而言，共有40M，80M，160M三种频宽。而5G频段分配了总共划分了36，40，44，48，52，56，64，149，153，157，161，165共计12个信道。每个信道之间的间距为20M。虽然是相对2.4G有所提高，但如果使用80M与160M频宽，还是会占用周边信道的范围，不可避免的造成干扰。所以实际使用时很难达到理想的效果。 下面进入看图说话环节，用自家wifi环境做例子解释一下。
首先看2.4G频段，当前信道1有两个wifi占用，所以不可避免的会产生干扰，再看后面的频段，china-net独占用了11信道，303和45db则各自占用一个5G的信道，通信质量相对来说较好。（注意该图中的信道划分并非成比例，而是示意图，并非实际的信道状况）。 简单了解了频宽的物理含义之后，就需要知道如何通过频宽计算子载波数量。子载波需要均匀的分布在一个信道上。对于802.11ax，每个子载波之间的距离为78.125k，这一数据是802.11ac的25%。如果要进行计算，取理想情况下的最大频款80M，得到子载波数为1024。有些同学可能会发现这与表格中的内容并不相符。确实，因为是实际使用中，并不是所有的频段都用于传输信息的子载波，也会用于保护子载波等其他用途，具体可见这一文章，其中有非常细致的解释，非常难得。扣除其他的频段后，最后留下来的则是980个子载波用于传输数据。 接下来是空间流的计算。首先需要了解MU-MIMO这一技术。简单来说，这一技术能够显著提高网络总吞吐量。如果想要实现MU-MIMO传输，则需要路由器与手机等设备都支持同样类型的MU-MIMO。目前类型有2×2，4×4 ，8×8，其中的2,4,8则为空间流的值。MU-MIMO具体原理可见文章。以本人的小米11为例，该设备与AX3600都支持2×2的MU-MIMO，所以能够完成该类通信。
最后是传输时间的计算，传输时间的计算为传输一个码元（一般称为symbol，我习惯叫做码元）的时间加上码元之间的时隙。不同协议的时隙也不相同，如下图所示：
对于802.11ax而言，时隙为0.8us，总的传输时间为12.8us + 0.8us，即13.6us。
综上，完成了所有变量的计算，根据AX3600的硬件参数，如下图：
在5G模式下进行计算，理论传输速率为 10(码长) × 5/6(码率) × 980(子载波) × 4(空间流) ÷ 13.6 = 2401.9M，与官方宣传的2402M无误。 研究了一个下午，才勉强搞清楚了一些最浅显的内容。想要有一定的了解，对于我这样学习过相关理论知识的人来说都不算轻松，对于其他领域的人来说那学习成本则更加高。而目前世面上的多数商家惯用各种偷换概念，宣传一些实际意义并不大的数据以博眼球，想要减少这类影响，需要更多人去了解，学习。重铸消费者荣光，吾辈义不容辞。 |
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