首頁 > 常見問題 > 主體

無線速率是什麼意思

青灯夜游
發布: 2022-08-29 10:59:33
原創
23934 人瀏覽過

無線速率即無線網路的傳輸速率,是WIFI的關鍵參數,它顯示了無線裝置支援多少頻寬,也就是說能有多少速率來互相連線。常見的無線路由器所標識的無線傳輸速率均是以Mbps為單位的;Mbps是一種傳輸速率單位,指每秒傳輸的位元(位元)數量。 1Mbps代表每秒傳輸1000000位元(bit)。

無線速率是什麼意思

本教學操作環境:windows7系統、Dell G3電腦。

無線速率簡介

無線速率是WIFI(即無線網路)的關鍵參數,它顯示了你這個無線裝置支援多少頻寬,也就是說能有多少速率可以互相連結。

常見的無線路由器所識別的無線傳輸速率都是以Mbps為單位的。

Mbps是megabits per second的縮寫,是一種傳輸速率單位,指每秒傳輸的位元(位元)數量。 1Mbps代表每秒傳輸1,000,000位元(bit),即每秒傳輸的資料量為:1,000,000/8=125,000Byte/s。

  • MB,全名為MByte,意思是“兆位元組”

  • Mb,全名為Mbit,意思是“兆位元” 。

其中,MByte是指位元組數量,而Mbit則是指比特位數,兩者都是資料量測單位,但數量級卻是完全不同的。

Byte是“位元組數”,bit是“位數”,在電腦中每八位元為一位元組,也就是1Byte=8bit,即兩者是8:1的比例關係

例如54M是指支援802.11G協定的無線技術,一般這個速率我們會有54/8=6.75MB/s的理論傳輸速率;108M是支援802.11N協定的無線技術,同上,理論傳輸速率為13.5MB/SXXMB/S,這個數值就是我們平常在迅雷下東西時看到的那個速率單位。

無線速率瓶頸與相關技術

現今社會,人民已越來越離不開無所不在的WiFi,雖然這幾年WiFi越來越穩,越來越快,但體驗和穩定性卻仍遠沒有有線好,在各大運營商大提速的時代,無線也在速率上有一定瓶頸,這是為什麼呢?

一是無線技術遠比有線技術複雜太多,包括了實體層(MIMO、SDM、MIMO-OFD、MFEC (ForwardError Correction)、Short GuardInterval(GI)、通道綁定技術、 MCS (Modulation Coding Scheme)、MRC (Maximal-Ratio Combining)…)和MAC層(幀聚合、 Block ACK…)等眾多技術,再一次印證了越是簡單的模型結構穩定性就越好的道理;二是無線的使用環境特性,除了依靠不怎麼靠譜空氣傳播之外,就是用戶千差萬別的使用環境,注定了其比有線更容易受到干擾。

下面進入正題,因為所含技術比較多,不可能一一點到,這裡也只挑幾個比較有代表性的來說,歡迎各位路友進行補充討論。

一、頻段頻率寬

無線速率是什麼意思

#也常被稱為通道頻寬,是調變載波佔據的頻率範圍,也是發送無線訊號頻率的標準。對於無線技術,提高所用頻譜的寬度,可以最為直接地提高吞吐。這就好比將原本正反方向的道路隔離帶拆掉,並為同一條單行道,直接提高通車能力。傳統802.11a/g使用的頻寬是20MHz,而用40MHz綁定技術,可以對兩個20MHz頻道加以捆綁,直接提高吞吐,這樣整個2.4GHz(2.4-2.4835GHz)頻段範圍內只能容納一個40MHz的頻率寬度。而5GHz頻段支援80MHz的頻道,即綁定4個頻道,並且最高可以支援綁定8個頻道,從而整個頻道能夠到達160MHz,如果將頻譜資源比喻成馬路的話,802.11a/b/g時代就好像是單車道,承載能力有限,而到了802.11n時代發展為雙車道,大大提高了流量,而802.11ac可以達到8車道,承載能力可想而知。

無線速率是什麼意思

要注意的是:在2.4GHz頻段下,對於一條空間流,並不是僅僅將吞吐從72.2 Mbps提高到144.4(即72.2×2)Mbps。對於20MHz頻寬,為了減少相鄰頻道的干擾,在其兩側預留了一小部分的頻寬邊界。而透過40MHz綁定技術,這些預留的頻寬也可以用來通訊,可以將子載體從104(52×2)提高到108。以72.2x2x108/104進行計算,所得吞吐能力就達到了150Mbps。

無線速率是什麼意思

Short Guard Interval (GI)這裡先跳過,等下會說到

任何事物都具兩面性,有利必有弊,頻道綁定技術雖然提速很明顯,但會導致無線訊號的抗干擾能力大幅降低,是速度還是穩定,這就要看各自的需求了,如果不想費事,那就預設路由的「自動」模式吧。

二、QAM(即正交幅度調製,Quadrature Amplitude Modulation)。

這是與無線傳輸速度緊密相關的「硬指標」之一。 QAM是振幅、相位聯合調變的技術,它同時利用了載波的振幅和相位來傳遞訊息比特,因此在最小距離相同的條件下可實現更高的頻帶利用率。調變方式通常有二進位QAM(4QAM)、四進位QAM(16QAM)、八進位QAM(64QAM)…,對應的空間訊號向量端點分佈圖稱為“星座圖”,分別有4、16、64… …個向量端點。如下圖:

無線速率是什麼意思

理論上,樣點數目越多,其傳輸效率越高,但其效能受到路由主控晶片、無線控制晶片規格、無線技術規範以及頻段等多方面因素的影響,目前最高已達1024QAM,但支援設備極少,接取終端普遍不支援。

大多數無線產品2.4G頻段部分一般最高只支援64 QAM的調變模式。即單一空間流理論傳輸速率為150Mbps(運轉在40MHz頻寬時)。使用了TurboQAM等黑科技的設備,透過向下加載256QAM(在802.11n下運作),可以使單一空間流理論傳輸速率達到200Mbps,提升約1.3倍。

無線速率是什麼意思

而採用1024QAM的設備,單一空間流可進一步提升到250Mbps,再提速25%。這也就是為什麼有的路由,同樣4個天線,旗艦路由速率可以達到800-1000Mbps,普通路由卻只有600Mbps重要原因了。如採用博通BCM4366晶片組的網件R8500(1000 2167 2167),還未上市的TL-WDR9540(1000 2167 2167)等等。

無線速率是什麼意思

欲了解更多信息,可以自行搜尋關鍵字「QAM」。

三、MIMO——Multiple-InputMultiple-Output(多入多出技術)

“雙拳難敵四手”,單一空間流的速率提升畢竟有限,於是乎多天線系統的就出現了。 MIMO是802.11n物理層的核心,同時也是當今3/4/5G、IEEE 802.16e WIMAX等的射頻關鍵技術。

顧名思義,MIMO就是透過多種天線對無線訊號進行同步收發,以此來抑制訊號衰減,改善通訊質量,並在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下,成倍增加資料傳輸率。網路資料經過多重切割之後,經過多重天線進行同步傳送,由於無線訊號在傳送的過程當中,為了避免幹擾,會走不同的反射或穿透路徑,因此到達接收端的時間會不一致。為了避免資料不一致而無法重新組合,因此接收端會同時具備多重天線接收,然後利用DSP重新計算的方式,根據時間差的因素,將分開的資料重新作組合,然後傳送出正確且快速的資料流。

目前2.4GHz頻段最高上最高可支援4x4架構,5GHz頻最高可到8x8架構(802.11ax協定標準下)。

無線速率是什麼意思

發射/接收端皆為4x4架構圖示。

3.1 SDM:MIMO系統遵循「短板效應」。即支援空間流的數量取決於發送天線和接收天線的最小值。如發送天線數量為3,而接收天線數量為2,則支援的空間流為2。 MIMO/SDM系統一般以「發射天線數×接收天線數量」表示。如上圖為2x2 MIMO/SDM系統。顯然,增加天線可以提高MIMO支援的空間流數。但綜合成本、實效等多面向因素,目前業界的手機/平板等行動終端普遍採用1x1或2x2架構,無線網卡普遍採用2x2架構,AP則普遍採用3x3架構。

無線速率是什麼意思

MIMO/SDM是在發射端和接收端之間,透過存在的多條路徑(通道)來同時傳播多個流。有趣的事情出現了:一直以來,無線技術(如OFMD)總是企圖克服多路徑效應的影響,而MIMO恰恰是在利用多徑來傳輸資料。

無線速率是什麼意思

3.2 MIMO-OFDM

在室內等典型應用環境下,由於多路徑效應的影響,訊號在接收側很容易發生(ISI),導致高誤碼率。 OFDM調變技術是將一個物理通道劃分為多個子載體(sub-carrier),將高速率的資料流調製成多個較低速率的子資料流,透過這些子載體進行通訊,從而減少ISI機會,提高物理層吞吐。

OFDM在802.11a/g時代已經成熟使用,到了802.11n時代,它將MIMO支持的子載體從52個提高到56個。需要注意的是,無論802.11a/g,或是802.11n,它們都使用了4個子載體作為pilot的載體,而這些子載體並不用於資料的傳遞。所以802.11n MIMO將物理速率從傳統的54Mbps提高到了58.5 Mbps(即54x52/48)。倒回去看圖5。

3.3 FEC (Forward Error Correction)

依照無線通訊的基本原理,為了使資訊適合在無線通道這樣不可靠的媒介中傳遞,發射端將把資訊進行編碼並攜帶冗餘訊息,以提高系統的糾錯能力,使接收端能夠恢復原始訊息。 802.11n所採用的64QAM編碼機制可以將編碼率(有效資訊和整個編碼的比率)從3/4 提高到5/6。所以,對於一條空間流,在MIMO-OFDM基礎之上,物理速率從58.5提高到了65Mbps(即58.5乘以5/6除以3/4)。還是倒回去看圖5。

3.4 Short Guard Interval (GI)

由於多路徑效應的影響,訊息符號(Information Symbol)將透過多條路徑傳遞,可能會發生彼此碰撞,導致ISI幹擾。為此,802.11a/g標準要求在發送訊息符號時,必須保證在訊息符號之間存在800 ns的時間間隔,這個間隔被稱為Guard Interval (GI)。 802.11n仍使用缺省使用800 ns GI。當多路徑效應不是很嚴重時,使用者可以將該間隔配置為400,對於一條空間流,可以將吞吐提高近10%,即從65Mbps提高到72.2 Mbps。對於多路徑效應較明顯的環境,不建議使用Short Guard Interval (GI)。

四、無線通道:

無線通道就是常說的通道(Channel),類似車道,不是獨佔,而是所有同頻道AP共用,相同頻道上工作AP會降低吞吐量,尤其是一些高層住宅區,周圍電磁環境複雜,擁擠頻道對無線傳輸速度的影響會十分明顯。

盡信書不如無書,不要信什麼所謂教程,將頻道固定在那幾個所謂「獨立」頻道上。因為這幾個頻道別人也會用,尤其是運營商部署人員為了省事,一般會使用,此時如果在設置到這幾個頻道這樣只會讓你的無線更慢。

還有「自動」模式一般只在路由啟動過程中對頻道進行優選,所以建議使用者可以使用wirelessmon(PC端)、行動端WIFI分析儀、CLoudWalker等軟體(行動端)掃描周圍無線分佈,然後選擇一個同頻、鄰頻沒人使用或相對最少人使用的頻道,減少干擾,這才是保證頻道流暢的正解。

目前WiFi使用最廣泛的有2.4GHz和5GHz兩個頻段,802.11ad之後又出現了60GHz頻段,出於安全等考慮,各國開放的程度也不同,其中2.4GHz(2.412-2.484 GHz)頻段一共有14個頻道;而5GHz頻段總共擁有201個頻道。

無線速率是什麼意思

目前我大天朝開放等頻道範圍有:

2.4GHz頻段:1-13頻道(歐盟一樣),美國則只使用1- 11頻道,因此美標設備到了中國,12/13頻道是搜不到的。

5GHz頻段:最初開放的僅有149/153/157/161/165這5個頻道,之後又陸續開放了36/40/44/48/52/56/60/64等8個DFS 頻道,至此我國5G頻段同樣開放了13個頻道。但DFS頻道與(歐盟)軍用、氣象雷達頻率一致,因此使用時會有一定限制,當偵測到與周圍訊號幹擾時,頻道頻率會自動調整。

無線速率是什麼意思

更多相關知識,請造訪常見問題欄位!

以上是無線速率是什麼意思的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

相關標籤:
來源:php.cn
本網站聲明
本文內容由網友自願投稿,版權歸原作者所有。本站不承擔相應的法律責任。如發現涉嫌抄襲或侵權的內容,請聯絡admin@php.cn
熱門教學
更多>
最新下載
更多>
網站特效
網站源碼
網站素材
前端模板
關於我們 免責聲明 Sitemap
PHP中文網:公益線上PHP培訓,幫助PHP學習者快速成長!