【科普文】为什么无线速率分144M、300M、866M？怎么来的？

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前面发的文章（脚本案例来了！一台初始化配置的MSR810-W快速满足业务上线的4个要求）里面有这么一段：

channel band-width 40是什么意思呢？是射频的带宽，默认是band-width 20，也就是20 M，此时无线速率最大到144 Mbps；如果配置为40 M，最大无线速率可以协商到300 Mbps。

有小伙伴表示疑问，问我这个速率是怎么计算的。其实，计算的公式之一长下面这个样子：

具体就别再问了，再问我就不知道了。

大概的意思就说，无线WLAN是一种利用射频作为传输媒介，进行数据传输的无线通信技术。射频是一种高频交流变化电磁波，主要技术是OFDM（orthogonal frequency division multiplexing，正交频分复用），这个频分复用是分的哪个频？又是怎么复用的呢？

那就不得不提到3个名词：802.11、MCS和MIMO。

首先说802.11，802.11一般指IEEE 802.11，是IEEE 802局域网(local area network，LAN)技术标准的一部分，规定了用于实现无线局域网(wireless local area network，WLAN)计算机通信的媒介接入控制(media access control，MAC)和物理层(physical layer，PHY)的协议集。

我们通常说的2.4 G和5 G的无线频率就是802.11所使用的频率，同时802.11还使用6 GHz 和 60 GHz 等频带。这些频带的使用和Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真）标准也有一定的关联，具体关联情况如下表：

WLAN无线技术起源于1985年，而我们常说的Wi-Fi，一般是指Wi-Fi联盟（WECA），成立于1999年，是一个贸易协会，持有 Wi-Fi 商标。（请注意和wife的区别）

而且据说现在Wi-Fi 7也已经提上日程了，协议标准可能是802.11be。

但上面的这些只是Wi-Fi使用的标准，那WLAN有多少种规范呢？请看下表：

再回来看目前已经商用的主要规范，应用的射频模式主要有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax。

回顾一下，你可能用过很多无线路由器，标称的无线速率一般为150M、300M、450M、1200M、2100M等等，好像这些值在上表中也没有出现，那这些值是怎么来的呢？

查看一下MSR810-W的规范支持情况。

发现MSR810-W仅支持的2.4G频段。那就以2.4GHz频段为例，射频频率范围为2.4GHz -2.4835GHz，这个频段被划分为13个相互交叠的信道，每个信道的频宽是20MHz，信道间隔为5MHz。

这13个信道里有3个独立信道，即没有相互交叠的信道，目前普遍使用的三个互不交叠的独立信道号为1、6、11。

查看路由器的射频口信息。

我们可以看到，当前模式为802.11gn，信道为6。是不是很奇怪，没有802.11gn这个规范啊，这里就要提到MCS（Modulation and Coding Scheme，调制编码策略）了，IEEE 802.11n除了向前兼容IEEE 802.11a/b/g的速率外，还定义了新的速率调制与编码策略。

除此之外，再就是MIMO（multiple input, multiple output，多输入多输出）了，是一种发射端和接收端都使用多个天线的物理层（PHY）配置，能成倍提高速率。MIMO科技与平坦衰落通道（flat fading channels）搭配时效果最佳，以降低接收端通道等化器之复杂度及维持接收端的低功率耗损，也因此MIMO多半与OFDM结合为复合技术MIMO-OFDM。

无线数据传输的物理速率受到编码方式、调制方式、载波比特率、空间流数量、数据子信道数等多种因素的影响，不同的因素组合将产生不同的物理速率。MCS使用索引的方式将每种组合以及由该组合产生的物理速率进行排列，形成索引值与速率的对应表，称为MCS表。

802.11n/HT的MCS调制编码方案表如下：

对比上表，我们可以看到标红的数字部分，144 M实际上是144.4 M，300 M就是300 M了，那为什么是大的144.4 M而不是小的130 M呢？这就是标题中的800ns GI和400ns GI的区别，GI（Guard Interval）是保护间隔，可以通过缩短两个数据传输间隔来提高传输效率，802.11a/b/g传输间隔是800ns，通过将间隔缩短至400ns，可以将效率提高10%左右。

而NSS（Number of spatial streams，空间流数）也就是对应天线数量，数量越大，速率成倍提升。

此时，先保持路由器的2根天线都在位，查看无线客户端状态。

可以看到支持MCS0-15，也就是最大速率为15-300M，如果不使用MCS，支持的速率为标准的802.11g的速率，协商的收发速率均为300 Mbps。

然后我卸掉其中一根天线，再次查看。

可以看到，速率减半。所以你想，8根天线的路由器会不会比2根天线的好用？

除此之外，还有一些很复杂的参数，例如NBPSC（Number of coded bits per single carrier，每个单载波的编码比特数）、NBPSCS（Number of coded bits per single carrier for each spatial stream，每个空间流每个载波的编码比特数）、NSD（Number of complex data numbers per spatial stream per OFDM symbol，每个空间流每个 OFDM 符号的复数数据数）、NSP（Number of pilot values per OFDM symbol，每个 OFDM 符号的导频值数量）、NCBPS（Number of coded bits per OFDM symbol，每个 OFDM 符号的编码比特数）、NDBPS（Number of data bits per OFDM symbol，每个 OFDM 符号的数据位数）、NES（Number of BCC encoders for the DATA field，DATA 字段的 BCC 编码器数量）、NTBPS（Total bits per subcarrier，每个副载波的总位数）等等参数，因为大家都用不到，我也就不多做说明了。

802.11ac/VHT的MCS表在表项内容上与802.11n完全相同，但802.11ac支持20 MHz、40 MHz、80 MHz和160 MHz（80+80 MHz）四种带宽，最多支持8条空间流，所以802.11ac/VHT的MCS调制编码方案表如下：

最后看一下Wi-Fi 6，表项实在是太大了，802.11ax/HE-OFDMA的MCS表在表项内容上已经与前两者不同了，因为802.11ax的子载波间隔为78.125 KHz，只有 802.11ac 的 312.5 KHz的四分之一，使用的单位是副载波的“RU”（Resource Units，资源单元），1024-tone RU = 80 MHz，但是实际使用并不是1024-tone RU，而是26-tone RU、52-tone RU、106-tone RU、242-tone RU、484-tone RU、996-tone RU和2x996-tone RU，大概对应2 MHz、4 MHz、10 MHz、20 MHz、40 MHz、80 MHz和160 MHz（80+80 MHz）共7种带宽，最多支持8条空间流。

直接看一下802.11ax/HE-OFDMA的MCS调制编码方案表中8条空间流、2x996-tone RU的速率信息吧。

所以Wi-Fi 6宣传的最高速率为9.6 Gbps，具体是9607.8 Mbps，你记住了吗？

其实相关文件都在IEEE官网能查到，但是下载太贵了，802.11n和802.11ac这两篇就要612美刀（3899元人民币）。

所以，大家就不要深入研究了，把这篇文章当成科普文看看就行了。

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