WiFi路由器的速度到底怎么算的？

一、前言

相信大家买路由器的时候经常会遇到这样一个场景：路由器外包装壳上标着大大的参数，比如AC1200，AX3000，AX6000。

之所以要贴图的原因，是因为后面的内容会用到图片的内容。

（强调一下，这不是广告，只是某东上随便找的例子,为啥都是小米？因为他把参数和图放在了一起啊，我需要用到图上的天线！）

为什么要写这个文章，其实是因为我翻了很多文章，但是没看到一篇可以说清楚这个事情的。

有些文章甚至对于WiFi协议没有基本的了解就谈参数计算。有些甚至是一些很低级的错误，比如WiFi 5里面2.4GHz的速率的计算方式竟然是拿着ac去算的。

二是算是自己的总结的文章，也是给大家一个参考，欢迎大家积极讨论和指正。

就拿AC1200，AX3000和AX6000上面这三款路由器来阐述这些标注的由来。

二、速率计算正文（以AC1200为例）

首先，先给速率计算公式：

速率（Mbps） = 1/符号长度(us)* 有效子载波个数 * 每个子载波承载有效bit数 * 码率 * 天线数目

后面我们就开始介绍每个参数的含义（以AC为例，也就是802.11ac，也就是常说的WiFi 5协议）；

1. 符号长度

在WiFi协议中，一个做完IFFT后插入GI的时域上的一段数据，称为一个符号，即symbol。显然，暂不论一个symbol内包含什么内容，一个符号长度越长，则速率越低。因为单位时间发出的符号数越少。

那么1/符号长度(us)其实代表1秒钟可以传输的symbol数量。使用us做单位，是为了速率单位直接就是Mbps。

那么如果还可以得到每个symbol包含的数据bit数，不就可以得到每秒钟发出的数据比特数了吗？单位就是Mbps；

而对于802.11ac，其最小的symbol长度3.6us。（详情可关注后续的文章介绍）

2. 有效子载波个数

其实这里的全称应该是有效子载波的个数/symbol。对于802.11ac协议来说，最高支持160MHz带宽，在这个带宽上，有效子载波的个数是：

484-16=468个（参见802.11ac 协议）

(其中，484是子载波总个数，16是导频个数，468就是有效的数据子载波个数)

3. 每个子载波可以承载的有效bit数

那有了有效子载波的个数，为什么还需要每个子载波可以承载的有效bit数？

因为子载波的单位并不是bit啊（而最后的速率是bps），每个子载波可以承载的有效bit数的单位可以理解为：bit/数据子载波；

根据802.11ac的协议，最高可以支持256QAM，也就是一个子载波最高可以承载8bit的比特数，即256=2^8；

4. 码率

知道BCC编码的可能会对此有所熟悉。BCC作为一种冗余编码，具有一定纠错能力，但是代价是牺牲了一部分速率。

802.11ac中的最高码率是5/6。也就是说发出6个数据，最多有5个是有效数据。

至此，已经可以计算一根天线的最大吞吐率了。拿802.11ac来说：

单天线的速率Mbps= 1/3.6*468*8*（5/6）=866.7Mbps

5. 天线数目

天线数量很好理解。就是有几根天线，其吞吐量和天线数目成正比关系。

因此，802.11ac作为最高支持8天线，其具有的最大吞吐量为：

速率Mbps= 1/3.6*468*8*（5/6）*8=6.93Gbps

6. 频段

想要说清楚这个事情，还要解释下WiFi支持的频段这个问题。802.11ac是不支持2.4GHz频段的，只支持5GHz频段。（详见我写的WiFi发展史简述一文）

因此，市面上AC1200的路由器对于2.4GHz频段的支持，还是基于802.11n协议，也就是WiFi 4。其单根天线最高支持150Mbps的吞吐量。

回到小米的AC1200。

这个路由器有四根天线，但是并不全是5G频段的天线。而是2+2形式，即两根天线是工作在2.4GHz，两根天线工作在5GHz。

那么速率应该是这样算的：

2.4GHz频段：150*2 = 300Mbps

5GHz频段： 866.7*2= 1733.3Mbps

是不是感觉不太对？

这是因为5GHz频段上，其支持的最高带宽并不是协议理论的最高带宽160MHz，而是80MHz。对于80MHz，其单根天线的理论速率是433.3Mbps

那么5GHz频段的吞吐速率： 433.3*2= 866.7Mbps

则总的理论速率应该是866.7+300=1166.7Mbps

约等于1200Mbps。

往后看看小米AC1200的参数介绍，如下图。相信大家理解这个1167Mbps的含义了。

三、小试牛刀 -- AX3000

既然掌握了方法，那我们就再去验证下，请大家自己回看小米AX3000。我给出的结论是：

2.4GHz频段速率：576Mbps

5GHz频段速率：2400Mbps

首先，11ax是支持2.4G和5GHz，则其计算时就和11ac不一样。

先说下参数，感兴趣的可以自己去翻协议：

（1）单个symbol长度最短是：13.6us

（2）有效子载波个数在40M是468个，在80M带宽是980个，160M贷款时980*2个；

（3）单个子载波可承载最高比特数：10bit/symbol;

(4) 最高码率：5/6；

对于2.4GHz，其不支持最高160MHz，而是40MHz，两根天线，因此：1/13.6*468*10*（5/6）*2=573.5Mbps

对于5GHz，两根天线：1/13.6*980*2*10*（5/6）*2=2402Mbps

2402+573.6=2976Mbps，约为3000Mbps

可能有人发现一件事，就是这款AX3000是6根天线，不是2+2.

那继续看他的参数介绍

（1）2976Mbps完美契合

（2）四根天线不能同时使用到最高160MHz，可以有两种模式，4根天线时降到80MHz，实际上5GHz吞吐量没有变。

综上，计算方法正确。

四、小试牛刀 -- AX6000

继续AX6000。我给出的结论是：

2.4GHz频段速率：576Mbps

5GHz频段速率：4804Mbps

首先，11ax是支持2.4G和5GHz，则其计算时就和11ac不一样。

先说下参数，感兴趣的可以自己去翻协议：

（1）单个symbol长度最短是：13.6us

（2）有效子载波个数在40M是468个，在80M带宽是980个，160M贷款时980*2个；

（3）单个子载波可承载最高比特数：10bit/symbol;

(4) 最高码率：5/6；

对于2.4GHz，其不支持最高160MHz，而是40MHz，两根天线，因此：1/13.6*468*10*（5/6）*2=573.5Mbps

对于5GHz，四根天线：1/13.6*980*2*10*（5/6）*4=4804Mbps

还差点：小米的数据说是AIoT：584Mbps，一根天线怎么凑出来584Mbps，我不是太懂。。。。

可能有人发现一件事，就是这款AX3000是6根天线，不是2+2.

我还要吐槽下小米关于4K QAM的噱头，开始我甚至怀疑是不是协议有更新，最高可以支持4096QAM的星座映射方式，但是觉得不对啊，这个不是你说支持就支持的。

毕竟，技术难度在那里呢。

后来发现只是小米在宣传的时候玩了一个文字游戏。

AX6000和AX3000一样，还是最高支持1024QAM，但是人家有四根天线，不就是4K QAM了嘛？最后的注释里面还是1024 QAM。我真的是醉了。

至此，就基本讲完WiFi路由器的速率到底是怎么计算的这个问题。

其实，说了这么多，上面说的那些速率都是理论速率。那么这个理论速率有多理论呢？

1. 首先信道要特别的干净，所有的最高参数都可以设置上去；而且不能丢包；

2. 其次就是不考虑任何中间交互的时间，比如一个数据包前面都要有一些同步信息之类的，其实并不是数据。

基本上就是实验室的环境也只是能够尽量逼近这个理论值。跟别说外面的环境了。

但是这似乎并不妨碍我们选择路由器和理解路由器的参数。