综合IT：科普 为何路由器传输速度达不到理论速率

手机电子产品一些功能和系统操作方式越来越完善，同时也越来越复杂很多小伙伴一头雾水，最近一段时间科普 为何路由器传输速度达不到理论速率的消息也是引起了很多人的关注，现在大家都想要了解科普 为何路由器传输速度达不到理论速率，为此给大家针对科普 为何路由器传输速度达不到理论速率这样的问题做个详细介绍。

上世纪九十年代后期，支持802.11b无线网络标准的设备首次出现在大众消费市场。

802.11b号称可以提供「11 Mbps」的传输速率，这可要比最初的有线以太网10 Mbps的传输速率还高。稍微懂点数学的人应该都会认为，802.11b要比10 Mbps的有线以太网还要快一点。

不过在那个时候，由于智能手机还没有出现，笔记本电脑的售价还异常昂贵，并且性能糟糕、体型笨重，因此我手上并没有什么可以使用无线网络的设备。当我真正接触到无线网络的时候，我的办公室和家里都已经装上了100 Mbps的有线网络，这时候传输速率只有1/10的802.11b对我来说并没有什么吸引力。

在21世纪初，随着内置Wi-Fi的笔记本电脑变得更加小巧、轻薄和便宜，一些小公司盯上了802.11b「高达」11Mbps的传输速率：既然原来的办公楼里10 Mbps的有线以太网都足够用了，那在布置新办公楼的时候，为啥不直接用上「更快」的802.11b无线网络？

而这也是我第一次真正用上Wi-Fi。

不过和Wi-Fi的第一次「亲密接触」并没有给我留下什么好印象。那时候我才知道，原来11 Mbps仅仅只是最大的物理层速率，而不是你的数据从一台设备传输到另一台设备实际传输的速率。

在实际使用中，802.11b的传输速率和可靠性并没有比拨号上网强多少，即使你把两台设备靠得特别近，并且都放在内置AP的无线路由器附近，最大传输速率也就是1 Mbps（也就是125 KB/s）。要知道这可是最好的情况，如果你有10台PC同时试图访问一个服务器，125 KB/s就变成了每台PC 12.5 KB/s。

D-Link DI-514无线路由器，在当时算是一款挺不错的产品，不过那些用802.11b的日子真的不堪回首……

当我们逐渐接受了802.11b是个「垃圾」这个事实的时候，802.11g来了。

802.11g号称可以提供惊人的54 Mbps传输速率，尽管这个数字只有当时的高速以太网（100 Mbps）的一半，不过却是最初的以太网（10 Mbps）的5倍之多！

不过就像802.11b一样，802.11g号称的54 Mbps传输速率实际上只是物理层速率，和下载进度条上显示的那个实际传输速率是两码事。和802.11b一样，802.11g在日常使用中最快的传输速率差不多只有54 Mbps的1/10，也就是5 Mbps左右。如果再把5 Mbps分给同一网络的多台PC，每一台PC的网速仍旧非常「感人」。

2000年左右，802.11n的设备首次出现在消费级市场，号称可以提供最大600 Mbps的传输速率！

虽然这个传输速率相比当时逐渐兴起的千兆以太网还有些差距，不过却是当时用户普遍使用的100 Mbps有线以太网的6倍啊！

当然，不出意外的是，在现实使用中，即使使用环境非常理想且只连接一台设备，802.11n的实际传输速率大概也只能达到宣传的1/10。

当802.11ac产品在2013年底登陆市场后，几乎每一款路由器产品都在「歇斯底里」地宣传自己的传输速率有多高。

刚开始是1.3 Gbps，然后是2.7 Gbps，再到5.3 Gbps！这个数字已经超越了大部分有线以太网。不过在经历了802.11b/g/n后，我早已看穿一切：经销商的宣传都是谎言，甭指望Wi-Fi能像有线以太网那么快。

那么号称最大5.3 Gbps的传输速率究竟是怎么回事呢？

我们以D-Link DIR-895L/R为例，在其官网的产品简介中，我们可以看到下面这段描述：

「突破性的三频段Wi-Fi技术可以提供最高5332 Mbps的惊人无线传输速率，而凭借4x4数据传输，波束赋形以及MU-MIMO技术，提高进一步提高无线网络的可靠性和覆盖范围。」

除了D-Link，在Netgear、Linksys、ASUS、TP-Link等主流品牌的AC5300路由器产品上，我们也可以看到类似的描述。

D-Link DIR-895L/R是一台三频段路由器，它可以支持两个5 GHz频段和一个2.4 GHz频段，其中5 GHz频段最高传输速率2166 Mbps，2.4 GHz频段最高传输速率为1000 Mbps，而2166 Mbps×2 + 1000 Mbps = 5332 Mbps，5.3 Gbps的传输速率就是这么算出来的。

具体到每一个频段中，则是把该无线频段在物理层的最高速率，然后乘以该频段支持的最大MIMO串流数量得出的（中高端路由器通常是4个）。不过仔细一算，这里似乎有些问题。

D-LinkDIR-895L/R的5 GHz频段（80 MHz频宽）在物理层的最大传输速率为433 Mbps，乘以4之后是1732 Mbps，相比D-Link官方宣传2166 Mbps的传输速率还差了108.5 Mbps，这是怎么回事呢？

关于这个问题，路由器厂商的解释通常是「使用了专用的数据压缩技术」这种有些含糊的说法，因此这个108.5 Mbps更像是一种市场营销手段。需要说明的是，这种「提速」的方式在路由器行业已经变成了「新常态」，近期有不少3x3的双频路由器就突然从「AC1700」变成了「AC1900」。

另外，在2.4 GHz频段上，情况还要更麻烦一点。

D-Link号称2.4 GHz频段可以达到1000 Mbps的传输速率。不过在801.11n 2.4 GHz频段（40 MHz频宽）下的最大传输速率是150 Mbps，乘以4个MIMO串流也才600 Mbps，距离1000 Mbps还差了整整400 MMbps……

关于这一点，路由器厂商一般会这么解释：由于采用了256-QAM调制模组，可以为每一个串流增加50 Mbps的传输速率，这样原来的600 Mbps就变成了800 Mbps（尽管256-QAM是一个非标准、没有经过IEEE批准且几乎没有什么终端设备支持的东西）。至于剩下这200 Mbps，就和5 GHz频段通过「数据压缩」的提速方法基本是一个意思。

看到这里，大家应该已经感觉到了，所谓的5332 Mbps基本就是个谎言。下面我们就看看在实际使用中，D-Link DIR-895L/R这种5332 Mbps无线路由器的传输速率究竟能有多少。

在这之前，我们有必要先聊聊4×4 MIMO。

MIMO的全称是Multiple Input Multiple Output（多输入多输出），MIMO技术可以理解为将网络资源进行多重切割，然后经过多重天线进行同步传送，从而提高单一设备的数据传输速度，4×4 MIMO就代表拥有4根发射天线和4根接收天线。

路由器支持4×4 MIMO自然是件好事，不过问题是，现在我们身边几乎所有的终端设备，包括笔记本电脑、平板和智能手机，都不支持4×4 MIMO。根据我的了解，截止到2017年2月，市面上可以买到的终端设备要么是单流的，要么是2×2。在你的终端设备不支持的情况下，这意味着路由器的4×4 MIMO就没有什么「卵用」了。

你可能会这么想了，不是有4个MIMO串流嘛，我可以把其中两个分给笔记本电脑，另外两个分给平板。遗憾的是，这也是不可能的。这种一台路由器同时将数据发送给多个设备的技术叫做MU-MIMO，这项技术你家里的路由器或许支持，不过你的终端设备极有可能不支持。（三星Galaxy S7等旗舰手机支持MU-MIMO，但支持该技术的笔记本电脑几乎没有。）

此外，即使路由器和终端设备都支持MU-MIMO（MU即Multi User，多用户），目前这项技术对实际传输速率的提升可能也没有我们想象的多。我使用一台支持MU-MIMO的路由器以及两台支持MU-MIMO的终端进行了测试，相比在路由器上关闭MU-MIMO，打开MU-MIMO后这两台终端的数据吞吐量只提高了20%。

再次强调下，我们日常使用的绝大多数终端都只能支持SU-MIMO（SU即Single User，单用户），在同一时间AP只能和一台终端进行通讯，换句话说，如果你最快的终端设备支持2×2，那么这个AP最快就只能提供2×2的速度，仅此而已。

到现在为止，我们知道了「高达5.3 Gbps的传输速率」其实是三个频段加一起得到的，单看一个频段的话，最大的传输速率是2.166 Gbps。然后我们知道了「数据压缩」来获取更高传输速率的做法基本是瞎扯，2.166 Gbps变成了1.732 Gbps。此外，我们还知道了，由于终端设备的限制，路由器厂商在广告中出现的4个MIMO串流通常只能用上两个，1.732 Gbps又变成了866 Mbps。

不过遗憾的是，这还不算完。因为在实际使用中，是不可能达到物理层最大速率的。

在比较理想的使用场景中（距离路由器3米左右，没有中间没有隔墙等干扰物，没有额外干扰），一台优秀的终端设备的传输速率可以达到物理层速率的1/3到2/3，这个数字再乘以终端设备支持的MIMO收发串流数量就是实际的网络传输速率。

我日常使用的这台Acer C720 Chromebook笔记本电脑采用的是高通Atheros AR9462 802.11n适配器（支持2x2），我测试出的最大传输速率在205 Mbps左右。我还测试TP-Link Archer T4U和Linksys WUSB-6300这两个802.11ac USB网卡（都是支持2×2），最大传输速率可以达到350 Mbps。

表现最好的是使用Broadcom BCM94360CS无线网卡的MacBook Pro，最大传输速率可以达到600 Mbps左右，这是因为Broadcom BCM94360CS支持3×3 MIMO，换算下来，依然没有逃脱我们上一段中提到的「物理层速率1/3到2/3」的范围。

不过需要注意的是，在绝大多数时候，我们距离路由器的距离会不止3米，并且经常会有墙壁等各种干扰物。当你距离路由器30米，中间再间隔两堵墙的时候，即使你的AP和终端设备品质都很高，并且没有其他人和设备和你「抢网速」，实际的传输速率大概也只有80 Mbps了……

这依然还不算完，因为很多的设备的上传和下载速率会有明显的差异。

在我测试的这几款设备中，Linksys WUSB-6300比较「正常」，上传和下载速率差不多，不过高通AR9462和Archer T4U都明显倾向下载，上传速率常常只有下载速度的1/2甚至不到……即使内部采用同一款芯片，由于内部设计的不同，终端设备之间的表现常常有很大的区别（「正常」的Linksys WUSB-6300和「不正常」的Archer T4U用的都是Realtek RTL8812au无线网卡）。

唉，测试Wi-Fi真闹心。

尽管在过去二十多年里，基于802.11协议标准的Wi-Fi技术已经有了长足的进步，不过如果你想获得最快、最稳定的上网体验，高速有线以太网一直是更好的选择，这一点从来都没有改变过。

但在我们的生活被智能手机、平板电脑以及众多IoT设备包围的情况下，单纯依靠「古老」的有线以太网显然是一件不现实的事情。而如果你家里的终端设备太多，现有的多频AC路由器依然无法满足需求，除了多使用有线以太网这种办法之外，以eero、Google Wifi为代表的基于mesh网络的新一代路由器是个不错的选择，这也是继双频和三频AC路由器之后，路由器厂商下一个发力的方向。