高科技真是好东西，以前联网，要各种蓝色绿色的网线缠成蜘蛛网，而如今，wifi技术的发展，让很多局域网设备摆脱了这种烦人的硬性连接，可谓无线一身轻。那么，基于wifi打造一个无线局域网成了几乎每个人的功课。卯足劲揣好钱，买设备先…但是，一进商场你看到的却是：

• “采用最新IEEE802.11N协议，无线传输速度高达300Mbps 是普通54M无线路由器的6倍！”
• “无线传输速率最高可达450Mbps，是目前2.4GHz频段速度最快的无线路由器”
• “最高可达750Mbps，轻松超越有线网络”
• ……

我想，各位应该都尝过路由器厂商的各种翻倍上涨数字的轰炸，眼花缭乱之后稀里糊涂付了钱，却又出来一大堆的疑问：

• “wifi路由器150M与300M差距大吗？为什么我买了后者还是那么慢？”
• “为什么我的300M无线，局域网传输只有几M？”
• “300M无线看1080p到底卡不卡？”
• ……

好，如果你也是这样，那么恭喜你，今天算是找到组织了，我曾经也是一样的受害者，但万坑千锤百炼之后，我终于查清里面的猫腻，调校出了一个真正的高速局域网。答案？好，随我来。

其实对于无线局域网来说，我们最核心的关注点在数据传输速率（还有安全、辐射等其他关注点，本文不做讨论），所以商家把大部分精力都放在了这个特性，而我们的疑惑也多集中在此，那我们就来看一下，wifi局域网影响传输速率的因素都有哪些。

影响传输速率的因素

在讨论这个问题之前，我们先看一下wifi的定义：

Wi-Fi是Wi-Fi联盟的一个商标，它使用无线调制方式，基于802.11协议，在两个设备之间建立传输数据的物理层…

【维基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi】

wiki中的描述详细，让人眼花缭乱。对于消费者，让这些专业定义见鬼去吧，这里只整理出对我们有用的，无非就是以下几点：

• 数学模型。wifi基于802.11协议标准，而802.11的各种标准中，明确定义了数据和载波之间的存储关系，这个我们称之为数学模型，就跟10进制的1位数字只能表示10种情况一样，这是理论限制，无法突破。
• 数据交换方式。与双全工有线网络不同，wifi采用了CSMA/CA（载波侦听多路访问／冲突避免）方式，导致数据交换时，只能存在一个通道，即，要么下载，要么上传，那速率计算方式就是两者速率之和。而双全工有线网络则是两条不受影响的独立信道。
• 干扰及其他。由于无线的特性，空中可能存在多个wifi节点的信号，但大家都用了相同的无线频段来传输，那么接收端得到的信号就可能带有其他节点的杂波，为了辨别属于自己的那个信号，就需要进行数据筛选，扔掉不属于自己的数据。另外，无线信号的衰减也直接关系到数据传输的质量从而影响速率。

我们就来详细解析一下这些因素。

802.11标准

IEEE 802.11是现今无线局域网通用的标准，它是由国际电机电子工程学会（IEEE）所定义的无线网络通信的标准。

【维基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11】

协议标准我们知道是一种理论模型，802.11的各种标准则定义了不通的数学模型和传输方式。

而目前我们在家用局域网中使用的标准（也就是大部分商家大肆宣传的卖点），无非有802.11b/g/n这么几种：

• IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s，播在2.4GHz）。
• IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，播在2.4GHz）。
• IEEE 802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz，此时速率提升到150Mbit/s。支持多输入多输出技术（Multi-Input Multi-Output，MIMO）。

其中，802.11b已经在局域网传输中淘汰，除了一些古董机上还保留之外，几无大用。现在还占有一定位置的802.11g，54M时代的路由器或网卡使用的都是这个标准，也已经行将就木。

802.11n标准是目前主流路由器采用的最高协议标准（会向前兼容），由于能够支持到标准带宽下理论300Mbps（双倍带宽为600Mbps，这个在后面讨论干扰时再展开）的速度，当然这个标准也是最乱的，因此有一些商家把支持802.11n标准的路由器统称为300M路由器，所以最容易被商家拿来当作噱头来偷换概念，我们今天要详细说的就是商家在这个标准下玩的一些文字游戏。

因为涉及的技术和其中的人为概念混淆太多，在此不赘述，有兴趣的各位可以去找一下wiki里相关的描述，我们只需要记住以下这个简单公式（实际情况比这个复杂的多）：

            速率 = 带宽速率×信道倍率× MIMO通道数

            那这样，各大厂商各显神通的机会就来了，文字游戏也同时开始。

            上面的公式显示了，提高任何一个乘数（其他乘数不变），速率都会提高，那么就有了至少三种提高wifi速率的方法。

带宽速率

带宽速率，简单的说，就是无线电波传递一个数据流（即信道）的速度，那这个速率是由无线信号的信道带宽决定的。

802.11n支持2.4GHz和5GHz模式下的两种频段，都支持22MHz和40MHz两种带宽模式。

如图所示，2.4GHz频段范围是2.4-2.483GHz，按照标准中的频点规划，只有1,6,11三个不互相干扰的信道，每个信道带宽22MHz。但802.11n协议规定，达到最大传输速率，必须使用40MHz的频宽，即两个22MHz的信道捆绑，这样，整个2.4GHz频段范围内只能容纳一个40MHz的频宽。但由于考虑信道复用和干扰问题，临近的信道必须错开，以提高用户容量与性能。所以40MHz频宽下，2.4GHz远远达不到理想值。

5GHz提供了更宽的频段范围，信道规划和干扰排除更容易，所以可以更好的支持40MHz频宽。

它们之间的关系我们可以这样理解，就好比两个货运口岸，都提供了22米和40米的集装箱，但是2.4GHz这个口岸，只能同时通过80米宽的集装箱，5GHz这个口岸则可以同时通过更宽的集装箱组。

那这么说，5GHz频段就一定好了？其实也不是，不然市面上就不会由2.4GHz占主导市场了，原因我们看下面的表格。

从表中，我们可以看到，5GHz在提供了更宽的频段带宽的同时，却由于无线电波长比较短，更容易被遮挡物衰减。另外，两者使用不同天线，硬件对5GHz的支持也较2.4GHz少。

信道倍率

802.11n只支持22MHz和40MHz两种频宽，前者为单倍率，后者为双倍率。

MIMO通道数

            由于前面两个乘数已经由物理因素和协议定义了，变化只能在有限的几个确定值之内，因此为了进一步提高传输速率，就需要在802.11n支持的MIMO技术上做文章，而这里就是商家各显神通的地方。在wiki中MIMO是这样描述的：

多输入多输出（Multi-input Multi-output ; MIMO）是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。

【维基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/MIMO】

什么意思呢？

简单的说，就是802.11n标准支持多条数据通道（天线）并行传输数据，从而使速度翻倍。

不知道大家是否注意过手头的路由器样子。之前使用的54Mbps，一般只有一根天线，而后来买的150Mbps或者300Mbps的，有的有2根甚至3根天线。大多数人除了觉得这样的天线霸气或者碍事之外，似乎没有想过为什么，其实，这就是商家在MIMO技术上玩的小花招。

MIMO技术表明，只要两个设备之间，同时使用多条信道传输，即可实现数据传输速率的大幅增加，那么，最简单的方法，就是增加多个物理天线，以最廉价的方式增加信道数量，然后再使用软件在路由器内将数据合并。

但是，无论怎么增加天线，实际传输信道只有有限几个，当然从软件上优化碰撞算法、优化并发通道、降低信道干扰…很多方式都能缓解，但受802.11n标准所限，加之多热点和多客户端，显然这种方式很快就捉襟见肘了。

而且，MIMO技术在实际制作标准、成本控制上，还有一个最容易忽略的问题：

无线设备支持的MIMO通道数各异，实际传输速率以最小那个为准。

换句话说，不是所有设备都支持多个天线。不支持的设备MIMO带来的速率加倍是无效的。

那么为了达到宣传目的，就有商家开始玩文字游戏了：

多天线理论最大值做卖点。某些号称450Mbps甚至750Mbps的路由器，实际上是在卖天线数量，它的高速只是因为比其它的多了根天线（数字的123+321=444，但字符串的123+321却等于123321！）

而实际上，对于很多移动设备受续航及天线体积限制，只具备单天线wifi，那么上面所宣传的高速率就是一片浮云。

这就是为什么家里放着一个300M的路由器，但pad看高清依然卡的原因。

当然，一些新型设备的无线网卡对MIMO有较好的支持，却是能够做到多信道传输。但不要忘了最关键的一件事：一分钱一分货。

干扰及其他因素

数字信号是在无线上传输的，由于无线信号最终还是模拟的（即连续信号），那么就有了模拟信号带宽这个影响因素，以及由此衍生出来的干扰、信道等问题。一般关注的几方面如下：

无线信号衰减。无线信号会受到墙体、遮挡物等因素的削减，导致数据传输无法达到预期速率。

信道干扰。由于信道规划不合理，造成多个MIMO通道数据在传输过程中叠加，影响传输速率。

同频设备干扰。由于信道数量有限，多个wifi热点之间会共用频段，这就造成空中无线信号互相之间的干扰和拥堵，降低传输速率。

            实际使用中，因为干扰的存在，导致拥堵的2.4GHz频段传输速率严重低于理论值，就出现了一开始我们看到的那个疑问：“为什么标称上百M的路由器，实际传输却只有几M”。

实际传输与标称值

这一点有必要单独提出来，在wifi的定义和设备描述中，所有的传输速率都是用了Mbps，也即，每秒传输的兆位数。

而实际传输时，我们看到的数值，却是MB/s，即每秒兆字节。

两者的换算关系为：

1MB = 8Mb

所以，我们实际传输文件的速率，应该乘以8再与理论值做比较。比如，复制文件的速度为5MB/s，则认为无线传输速率为40Mbps。

如何选择无线设备

弄清了wifi技术的原理，在商家的各种噱头面前，就可以轻松应对了。搭建我们自己的高速局域网也不是难到上青天的地步，我们需要从以下几个点来确定设备的指标：

• 无线设备数，看一下手头使用无线的设备有多少，频段如何，以估算信号干扰情况；
• 网卡所支持的协议及信道数量，网卡是否支持802.11n，几个接受天线；
• 在无线局域网上传输何种数据，是否需要同一信道同时上传和下载数据；
• 周边干扰源情况，需要了解周边邻居无线网络开启的情况，以避免信号冲突；
• 屋子的物理规划，隔墙数量直接影响了频段的选择；
• 资金预算，一分钱一分货，高速还是需要一些代价的。

简单实测

由于我的无线设备比较多，局域网内又需要传输媒体流等数据，加之周围几十个wifi热点，我不得不采用双频路由+双频网卡的方案，让对速率敏感的数据一律使用5GHz频段。

下面是我对这个方案2.4GHz通道和5GHz通道做的一个简单测试：

我使用的是TP-Link的300Mbps双频无线网卡和苹果Time Capsule双频无线路由器，之间隔了2堵墙（话说我没使用mini的内置网卡是因为它是内置天线，隔2堵墙的5GHz信号惨不忍睹）。从图中我们可以看到，2.4GHz（上图）和5GHz（下图）都工作于40MHz的频宽上，但前者信号虽然强于后者，但由于各种干扰，使得本来就拥堵的2.4GHz频段，无法驾驭40MHz的频宽，更改到20MHz，更是惨不忍睹，速率直接减半还多，只能达到几百K级别，图就不出来献丑了。

结论

好了，说了这么多估计大家已经晕头转向了，再多说估计就要把思科啊华为啊之类的认证教材拿出来学，但对于我们这些普通消费者来说，知道那几个关键点就够了，那我们就一起来整理一下：

•  150Mbps是主流802.11n协议路由器单天线最大理论传输速率。对于单天线设备（比如手机）150Mbps和300Mbps甚至450Mbps的路由器没有什么区别。
• 由于802.11n协议的限制，主流路由器商家的宣传点都会基于多信道多天线的理论值。
• 速率 = 带宽速率 × 信道倍率 × MIMO通道数。
• 天线越多，能耗越大，辐射越大。
• 对于现在的无线环境，降低干扰才是提高传输速率最关键的地方。
•  2.4GHz已经很脏，本来就窄的信道被更多的设备拥堵干扰，速度急剧下降不足为怪。使用2.4GHz的其他设备有蓝牙、无线鼠标键盘、微波炉等。
• 5GHz提供更宽的带宽，干扰更少，能有效提高传输速率，但穿墙能力比2.4GHz弱，在弱信号下，速率依然很低。
• 因为无线使用了冲突避免算法，同样的速率也比不过有线网络。

选购及使用建议

• 日常应用，150M路由跟300M路由没大区别，但后者在多个设备同时使用的时候占优势。 
• 双频路由是2.4GHz和5GHz通道同时支持的路由器，两个通道分别提供两个独立热点（2.4GHz就要连接2.4GHz的那个热点名，5GHz同理）。
• 在周围干扰多，其他无线设备多，并少于2堵墙间隔的条件下，5GHz频段明显比2.4GHz速度快。
• 只要没说是5GHz就是2.4GHz的设备，支持5GHz的设备几乎全部是双频的，但价格会高很多。
• 更先进的802.11ac协议逐渐成熟，但尚未达到消费级可接受范围，且价格更高。
• 如条件允许，请优先考虑千兆有线。

后记

对通信领域的了解，我也只是停留在大众消费品的一般认识上，很多依据都来自网络道听途说，所以这个似浅却深的领域，实在不是我这业余中的业余能够一两天搞明白的，目前选择的方案也只是根据日常使用和自己的部分理解，所以文中如有错误或不实之处，还请大家海涵指出，以便尽快改正，避免误人子弟。