WIFI理论速度计算

参考:
https://cn.ui.vmall.com/thread-1349237-1-4.html
以下是各个WIFI版本的最大吞吐量表

wifi802.11802.11a802.11b802.11g802.11n802.11ac
最大吞吐量(Mbps)25411546006928

强调下,Mbps=Mbit/s即兆比特每秒(1,000,000bit/s)不是MByte/s

我走过最深的路,是运营商的套路
这个速率和什么有关呢?
数据信道数、传输比特数、传输码率、工作频宽和传输时间

速率相关计算因子影响因素影响因素
数据信道数传输时间工作频宽
传输比特数编码方式
传输码率编码方式
传输时间

为了便于理解,将数据吞吐量比作是高速上的人流量来看,以下以两个例子分析:

一、802.11g的最大速率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,提供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. 采用的OFDM能够提供52个子载波信道,但其中仅有48个用于数据传输;
    (调制方式–数据信道数)

    -----相当于有52条车道,仅有48条可用

  2. 64-QAM编码方式能够在每个子载波信道通过一次传输过程携带6bit的数据位;(编码方式–传输比特数)

    -----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;(编码方式–传输码率)

    -----所有车辆的平均满座率是3/4

  4. 一次传输占用的时间固定为4微秒;(传输时间/传输频率)

    -----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)为:

(1秒/4微秒) × (48 × 6bit × 3/4) = 54M


上面的例子没有对无线频宽做出解释,下面再举个栗子^^

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个用于数据传输;(调制方式–数据信道数)

    -----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;(编码方式–传输码率)

    -----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;(无线频宽–数据信道数)

    -----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)为:

    (1秒/4微秒) × (108 × 6bit × 5/6) = 135M

  4. 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。(传输时间/传输频率)
    [1秒/(4微秒 - 400纳秒) ] × (108 × 6bit × 5/6) = 150M


三、小结

11g11n单流11ac单流11ac单流
工作频宽(MHz)204080160/80+80
子载波信道数5256*2
数据信道数/导频个数 48/4108/6234/8468/16
传输比特数(bit) 6688
传输码率 3/45/65/65/6
传输时间(μs)43.63.63.6
传输频率 1s/4μs1s/3.6μs1s/3.6μs1s/3.6μs
最大速率(Mbps) 54150433866
空间流 11 - 41 - 81 - 8

空间流既包括MIMO技术,也包括各个芯片厂商自己的多路技术,比如高通的DBS技术,也能实现2x2的空间流。

<think>嗯,用户这次想了解WiFi网速的计算公式或方法,重点关注网络性能中的带宽因素。用户特意提到参考了站内的三个引用片段,需要从中提取相关信息。先梳理引用中的核心概念:引用1明确了带宽与下行速率的关系(如电信8M、光纤20M指的就是下行速率);引用2详细解释了速率单位换算(b/s到Tb/s)、带宽定义(单位时间内最高数据率)和时延影响;引用3提到超时重传时间计算公式,这部分与WiFi网速关联较小。用户可能正在排查家庭WiFi速度问题。ta提到“WiFi网速计算公式”,但实际网络速度是动态值,没有固定公式,只有理论计算方法。需要向用户说明真实场景中带宽值(即签约速率)是理论上限,而实际网速受制于多重因素。计划从三个层面组织回答:首先是WiFi网速的理论计算逻辑——带宽乘以设备效率;其次列举5大实际影响因素(协议损耗、距离衰减等),最后说明测量工具和方法。特别要强调用户容易忽略的协议损耗问题(如WiFi6的1024-QAM对比WiFi4的64-QAM效率差异)。注意到用户可能混淆了术语,“网速”在日常语境中常被等同于“带宽”,但引用2明确指出带宽是最高数据率能力而非实时速度。这点需要在回答开篇就澄清,避免用户误解签约带宽值等于实际网速。需要补充的是,用户没有询问但可能关心的内容:为什么千兆宽带测速只有800-900Mbps?这涉及协议开销和物理层损耗,应放在影响因素里说明。测量方法部分要推荐权威工具(Speedtest),并提醒有线直连测试的重要性——这能排除WiFi自身干扰。</think> WiFi网速的计算涉及多个网络性能参数,以下是关键计算公式和影响因素分析,基于带宽、协议效率及环境变量: --- ### **一、理论最大网速计算公式** **核心公式**: $$\text{实际最大速率} = \frac{\text{带宽} \times \text{调制效率} \times \text{空间流数}}{1 + \text{协议开销}}$$ 1. **带宽(Bandwidth)** - 指信道宽度(如20MHz/40MHz/80MHz/160MHz),单位Hz。 - **换算关系**:$1 \text{MHz} = 10^6 \text{Hz}$,但网速单位为**Mbps(兆比特/秒)**。 2. **调制效率(Modulation Efficiency)** - 由调制方式决定(如802.11ac的256-QAM效率为8.0 bits/Hz,802.11ax的1024-QAM可达10.0 bits/Hz)。 3. **空间流数(Spatial Streams)** - MIMO技术支持的并行数据流数量(如4×4 MIMO表示4条流)。 4. **协议开销** - 包括帧间隙、校验位等,通常占20%~30%(WiFi 6通过OFDMA优化可降至约10%)[^2]。 **示例计算WiFi 5/802.11ac)**: - 假设:80MHz带宽 + 256-QAM(8.0 bits/Hz) + 4条空间流 $$ \text{理论速率} = \frac{80 \times 8.0 \times 4}{1 + 0.25} = \frac{2560}{1.25} = 2048 \text{Mbps} \approx 2 \text{Gbps} $$ --- ### **二、实际网速影响因素** 1. **协议版本差异** | 标准 | 最大理论速率 | 关键技术 | |----------|--------------|---------------------| | WiFi 4 (802.11n) | 600 Mbps | 40MHz带宽, MIMO | | WiFi 5 (802.11ac) | 6.9 Gbps | 160MHz, 8×8 MIMO | | WiFi 6 (802.11ax) | 9.6 Gbps | OFDMA, 1024-QAM | [^2] 2. **环境损耗** - **距离衰减**:信号强度随距离平方反比下降($P \propto \frac{1}{d^2}$)。 - **障碍物穿透**:混凝土墙可使信号衰减20~40dB。 - **干扰源**:同频段蓝牙/微波炉等造成信噪比(SNR)下降。 3. **并发设备** WiFi 6的OFDMA技术允许多设备并行传输,高负载时仍可保持较高效率[^2]。 --- ### **三、网速测量方法** 1. **理论值验证工具** ```bash iperf3 -c [服务器IP] -t 10 -w 2M # 命令行带宽测试 ``` 2. **实际应用层测速** - 使用Speedtest、Fast.com等在线工具(反映下行速率)[^1]。 - **结果解读**:签约带宽的60%~80%为合理范围(受路由器和终端限制)。 --- ### **四、优化建议** - **带宽限制**:若签约100M宽带,WiFi实际速率不会超过100Mbps[^1]。 - **选择协议**:WiFi 6在密集环境中比WiFi 5提速4倍[^2]。 - **减少干扰**:使用5GHz频段(信道更宽,干扰更少)。 > 注:标称值如“300Mbps路由器”指所有空间流之和,单设备通常仅获1/N速率。
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