等一個網速差的Wi-Fi,就像在機場等艘船 這裡有Wi-Fi技術詳解

現代人焦慮有很多，“Wi-Fi信号差”為大。在卧室看視訊卡頓，在廁所刷不出朋友圈，玩遊戲網速掉鍊子…碰到這些瞬間，無數人會“黑人問号”臉，無奈之下關掉Wi-Fi，打開手機流量。不過，要是此時你手裡拿的是電腦，那就沒轍了。美國心理學家亞伯拉罕·馬斯洛如果生活到現在，需求層次理論或許可以更新2.0版本。

疑問來了，Wi-Fi網速為什麼時好時壞？未來Wi-Fi網絡有什麼新技術能改善體驗？這是Wi-Fi網絡演進很重要的方面，也是此文的重點。

Wi-Fi 網速慢，可以從路由器找問題。以一個家庭為機關，歐美和中國平均家庭聯網裝置數量至少6部，導緻路由器的帶寬和性能已經無法同時滿足這麼多人的需求；以一個網絡頻段為機關，連接配接越多，頻率越高，波長就越短，Wi-Fi信号就越不會拐彎。從路由器到裝置之間的障礙物越多，Wi-Fi信号也越差。

Wi-Fi 原理其實跟光的直線傳播原理差不多。假設路由器是家裡唯一的一盞燈，你所在位置的亮度（也就是網速的快慢），顯然取決于你和這盞燈之間的距離和遮擋物的多少。

作為所有Wi-Fi裝置的國際通用标準IEEE 802.11，從最初的802.11a問世，先後經曆了802.11b、802.11g、802.11n...802.11ac、甚至802.11ax，網速和性能根據不同的需求逐漸改善。

Wi-Fi技術的演進主要是從哪些方面提升網速的呢？首先是增加帶寬，其次是路由器主動調整無線信号，再就是網絡資源調配。

首先，從增加帶寬的角度來看。讓所有人上網速度更快，這就需要強化 MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多使用者多入多出技術）。

過去，單使用者MIMO（SU-MIMO）已經提升網速體驗，它的一個特點是，在每一個時間節點上隻能針對某一個使用者提供服務。2014年，高通成為業界第一個引入MU-MIMO技術的廠商，相較于SU-MIMO，它可以實作高達三倍的速度提升。它的主要特點是在一個無線網絡裡，把不同的使用者和不同的業務分成了不同的群組，根據不同的群組再提供不同的速率去服務，這樣就會帶來使用者體驗的巨大提升。

舉例來說，高通骁龍835和660移動平台均內建了支援MU-MIMO的2x2 11ac Wi-Fi技術，該技術支援多終端，基本上消除網絡死角，縮短下載下傳時間并加快網頁浏覽速度等。目前超過100款全球廠商的終端設計正在采用該技術。

MU-MIMO技術就像是給水桶裝水，8 根粗細相同的水管灌水的速度一定要比 4 根相同的水管快很多一樣。是以基于11ac進一步演進，最新的11ax将 MU-MIMO 技術從之前标準的 4x4 提升到了 8x8，不僅能夠讓一台裝置同時接收 8 個無線信号，還增加了同時服務裝置的數量。是以，使用了 802.11ax技術的路由器，支援下載下傳視訊和線上觀看的體驗将更上一層樓。

其次，從路由器主動調整無線信号的角度來看。提升無線信号性能的三種基礎方式：更多頻譜、更多天線、更高編碼效率。2x2 Wi-Fi便是一種基于增加天線的方式，進而提升無線信号的性能。

顧名思義，1x1就是1根天線，負責Wi-Fi資料的發送接收，而2x2 Wi-Fi就是兩根天線雙發雙收，其覆寫範圍、傳輸效率和吞吐量增加了一倍，同時因為信号疊加效應，發射和接收理論上可以提升3dB左右。

圖：更多天線提高吞吐量并擴大範圍

假設 Wi-Fi 是一道門，兩個人同時經過時就會擠在一起，通過的速度就會變慢，而如果兩個人能夠分别從兩個門進入，那麼兩人進門的速度都會變快。而OFDMA（正交頻分多址）的作用就是幫助接入的 Wi-Fi 信号打開各式各樣的門，且這些門有大有小，友善不同大小的信号經過。

以上資料，來自高通和第三方機構Signal Research Group共同在真實環境下的測試結果，結果同樣适用于手機。那麼到底Wi-Fi從1×1到2×2到底給使用者帶來了什麼？這也是很多手機廠商的疑問。

圖：2x2終端實作更高使用者吞吐量和更廣覆寫範圍

在相同位置的情況下，2x2 Wi-Fi比1x1 Wi-Fi的吞吐量提升一倍，同時時延降低一倍（2x2 Wi-Fi有3%的機率會超過40毫秒時延，而1x1 Wi-Fi有12%的機率會超過40毫秒時延）；而在保持吞吐量相同的條件下，2x2 Wi-Fi可以将傳輸距離變的更遠，很多時候可以拉到兩倍以上的距離。

比如你在遊戲中與對手單挑，雙方互刀，在手速相同前提下，你的刀比别人慢，就是因為時延差一點。

高通和OEM廠商另做了一個真實環境的測試，在上海租了一個20層較高價的電梯大廈樓的房間，在5樓租了100平方米3室2廳2衛的标準居家房間，将AP放在客廳裡面。高通在房間裡選了24個測試點，基本上覆寫使用者在家裡面走來走去的所有位置，所有的測試點都是圍繞牆體。

圖：較高價的電梯大廈環境下，左鄰右舍歸家時段可搜尋到15個AP，互相之間有一定幹擾。高通在房間裡選了24個測試點。在每個地點，智能手機 2x2 和 1x1 配置間切換。

結果顯示，802.11n模式下（2.4GHz頻段），在信号覆寫非常良好的地點，它們之間的差異似乎不是特别大：2x2 Wi-Fi比1x1 Wi-Fi表現要好是毫無疑問的。兩者下載下傳速率相差一倍。1x1 Wi-Fi信号接收效果也非常好，而斷開的點基本上都是信号覆寫良好但不到滿格的區域（比如卧室的角落，比如床邊），這也就是“看視訊頻繁斷網”和“有信号卻上不了網”的原因。

圖中綠色：信号覆寫非常優秀，黃色：信号覆寫良好，橘色：信号覆寫一般，紅色：信号頻繁斷開。

2x2 vs.1x1：在難以到達區域，速度快至2倍

但是相對連接配接比較差的地點，2x2可以覆寫整個房間，而1x1基本連不上。下載下傳速度相差更不止一倍。

2x2比1x1下載下傳更快

而802.11ac模式下（5GHz頻段），2x2也有相似提升。

2x2 vs.1x1：顯著提升的速度。如果房屋有更大面積和更多牆體，性能提升甚至可能更高。

然而，從原來1根天線變成2根天線，設計的複雜度會增加。高通是如何解決的呢？高通擁有Modem（數據機）、SoC，又有Wi-Fi連接配接晶片的優勢，可以集中技術去共享天線，這樣，并不需要增加1根實體天線，就可以得到2根天線的使用效果。這對于手機廠商的設計複雜度來說是非常大的改善。當LTE天線和Wi-Fi天線越來越多時，如何節省天線、如何擺放天線的位置都極其重要。高通将Wi-Fi與LTE共享一根天線，這樣一來，IP設計也不需要做太大的改動。高通骁龍835和660均支援LTE和Wi-Fi之間智能天線共享。目前vivo、努比亞和TP-LINK等數家中國智能手機和網絡裝置提供商已經在終端采用2x2 Wi-Fi技術。

高通技術差異化：LTE/Wi-Fi天線共享

高通還有一個基于802.11ac和820.11ad之間的平滑切換叫FST（快速場景轉換），使用者幾乎察覺不出。高通同時有一個相應的802.11ad晶片組，叫QCA9500，速度有多快呢？它下載下傳一個1GB的檔案隻需要大約3秒，峰值可以達到接近3Gbps，相當于一個高清電影或4K視訊在大約30秒内可以下載下傳完。

再就是從網絡資源調配角度。相較于11ac， 但了更高等級的 進而同時通過動态調配網絡資源，也能讓無線環境更通暢。802.11ax 采用上行資源排程器來對裝置的網絡資源進行合理的配置設定，不僅能夠節省帶寬，還能夠保證裝置的網速。不論是機場還是辦公室，人再多也能hold住。

此外，802.11ax 還加入了 TWT（目标喚醒時間）功能，讓裝置之間能夠有機的進行運作或者休眠，以此減少耗電量，增強續航能力。

由此可見，随着Wi-Fi技術的不斷演進，這些具有變革性的特性将幫助滿足使用者對網絡連接配接的各種需求，確定充足的Wi-Fi容量，以支援更豐富的連接配接體驗，加速步入Wi-Fi新時代。

原文出處：科技行者

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