54Mbps、150Mbps、433Mbps 你知道这三个Wi-Fi速率怎么算的吗?

       802.11g能够提供54Mbps的最大速率, 802.11n和802.11ac单流分别能够提供150Mbps和433Mbps的最大速率,这些数字是怎么算的呢? (看红字,更容易理解哟)
 
  一、 802.11g 最大速率 54Mbps 的由来
  802.11g工作在2.4G频段下,能够支持OFDM和CCK两种调制方式及16-QAM、64-QAM、BPSK和QPSK四种编码方式,我们通常说的54Mbps速率就是在2.4G频段下,通过OFDM调制,采用64-QAM编码的情况下实现的。其中影响速率的计算因子如下:
  1. OFDM能够提供52个子载波信道,但其中仅有 48用于数据传输;
           -----相当于有52条车道,仅有48条可用
  2. 64-QAM编码每次传输 6bit数据位在每个子载波信道上;
           -----每条车道每辆车上有6个座位
  3. 64-QAM编码每次传输提供 3/4的码率,即有效数据容量;
           -----所有车辆的平均满座率是3/4
  4. 每次传输时间固定为 4微秒
           -----平均每条车道每4微秒有一辆车发出
 
  根据以上计算因子,802.11g能提供的最大速率 (单位时间最多能拉乘客数量)
(1秒/4微秒) × (6bit × 48 × 3/4) = 54M
 
  二、 802.11n 单流最大速率 150Mbps 的由来
  1. 802.11n在11g的基础上对OFDM调制方式进行了优化,将子载波信道的数量从52个提升至 56个,但只有 52用于数据传输;
       -----相当于车道由52条增加至56条,其中仅有52条可用
  2. 802.11n对64-QAM编码技术进行优化,将每次传输提供的码率从3/4提升至 5/6
       -----所有车辆的平均满座率由3/4提升至5/6
  3. 802.11n可以工作的频宽从11g的20MHz变为40MHz,这样OFDM所能提供的子载波信道数量从56个进一步提升为112个,其中用来传输数据的子信道数量为 108个
       -----道路宽度增加1倍,车道数相应增加1倍,被占用的4车道释放,共108条车道可用
 
  因此,802.11g单流能提供的最大速率 (单位时间最多能拉乘客数量)
(1秒/4微秒) × (6bit × 108 × 5/6) = 135M
 
  另外,802.11n在条件允许的情况下(当实际环境中的多径效应较小时)可将OFDM两次传输之间的保护间隔时间从11g的800ns缩短为400ns(相当于平均每条车道每3.6微秒有一辆车发出),这样可以进一步将最大速率提升至150Mbit/s。
[1秒/(4微秒 - 400纳秒) ] × (6bit × 108 × 5/6) = 150M
 
  三、小结
  最后,我们来总结影响这三个速率的计算因子,分别是 数据信道数、传输比特数、传输码率、工作频宽传输时间,而调制方式决定了数据信道个数,编码方式决定传输比特数和传输码率,因此,更进一步说,无线Wi-Fi技术能够达到的最大速率主要受到 调制方式、编码方式无线频宽等关键指标的影响。根据下面表中的计算因子,大家都来算算 11ac 单流 80MHz频宽下的最大速率吧!
  
  
11g
11n 单流
11ac 单流
工作频宽(MHz)
20
40
80
子载波信道数
52
56x2
64x4
数据信道数
48
108
234
传输比特数
6
6
8
传输码率
3/4
5/6
5/6
传输时间(μs)
4
3.6
3.6
最大速率(Mbps)
54
150
???

 

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