📡 第六章 高速普及的无线LAN及其基础知识
📄 一句话概括

802.11ac 只做 5 GHz,因为「要更宽的信道,2.4 GHz 给不出」。 它的提升几乎全部来自「加带宽」与「加调制阶数」。

📝 本节和前面几节的关系

上一节讲 n(第一次加天线),这一节讲 ac(第一次「专做 5 GHz」)。 802.11ac 就是 Wi-Fi 5。

一、四个宽度,四个档

802.11ac 的信道宽度有 20、40、80、160 MHz 四档。 子载波数随之翻倍:52、108、234、468。

宽度 数据子载波 单流最高


20 MHz 52 87 Mbps 40 MHz 108 200 Mbps 80 MHz 234 433 Mbps 160 MHz 468 867 Mbps

验算 80 MHz 那一档(256QAM,5/6 码率,3.6 微秒):234 × 8 × 5/6 ÷ 3.6 微秒 = 433 Mbps。 8 流就是 3.5 Gbps,这就是「5.3 Gbps」那一档的来历。

注意「带宽翻倍,子载波也约翻倍」: 所以速率与带宽基本成正比——这解释了为什么「加带宽」是最有效的提速手段,也解释了为什么大家抢着去 6 GHz。

二、MU-MIMO:从「排队」到「并行」

802.11n 的 MIMO 是「一个用户用多根天线」,叫 SU-MIMO。 802.11ac 的第二波引入了 MU-MIMO:一个 AP 同时用不同波束服务多个用户。

它解决的问题很实在: AP 有 4 根天线,而每个手机只有 1 根——SU-MIMO 下 4 根天线只用上 1 根,浪费 3 根。 MU-MIMO 能把 4 根分给 4 台手机,同时发。

但 MU-MIMO 有三个前提,缺一个就退化成 SU:一、终端要支持(很多老手机不支持)。 二、下行才有(802.11ac 的 MU 只做下行)。三、信道要好(用户之间干扰大时,波束分不开)。

所以「MU-MIMO 路由器」的实际收益,取决于「你家里有多少台新设备同时在下载」——而「一个人看视频」的场景,它一点用都没有。

三、5 GHz 的代价与回报

回报:频段干净、信道多、能开 80 甚至 160 MHz。 5 GHz 约 500 MHz 可用,能放 6 个 80 MHz 信道。

代价:穿透差。 同样距离下 5.8 GHz 比 2.4 GHz 多损耗约 7.6 dB,而一堵混凝土墙就吃 15~25 dB。 所以「换成 5 GHz 之后隔一堵墙就掉线」是物理规律,不是设备坏了。

工程上的标准做法是「双频并用,让终端自己选」: 近处用 5 GHz(快),远处落到 2.4 GHz(能连上)。 而「频段引导」(Band Steering)就是主动把终端往 5 GHz 推的技术。

注意 160 MHz 的代价被低估了:它要占掉「连续 160 MHz」,而 5 GHz 在多数国家只够拼出一个。 所以「160 MHz 全开」等于「这一片只有你的 AP 能用」。 高密场景宁可「四个 80 MHz」,也不要「一个 160 MHz」。

四、动手 Demo:802.11ac 只做 5 GHz,换来了什么

这段列出四档带宽对应的子载波与单流速率,再验算 80 MHz 那一档,最后算 8 流能到多少。

v = 234 * 8 * (5.0 / 6) / 3.6e-6
P(u"  234 × 8 × (5/6) ÷ 3.6 微秒 = %.1f Mbps。" % (v / 1e6))
P(u"  8 流就是 %.0f Mbps。" % (v * 8 / 1e6))

实跑输出:

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802.11ac 只做 5 GHz,换来了什么
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**802.11ac 放弃了 2.4 GHz,只在 5 GHz 上工作。**
**原因是「要更宽的信道,而 2.4 GHz 给不出」。**

  信道宽度     数据子载波     单流最高
  ----------------------------------------
  20 MHz       52             87 Mbps
  40 MHz       108            200 Mbps
  80 MHz       234            433 Mbps
  160 MHz      468            867 Mbps

**验算 80 MHz 那一行**(256QAM,码率 5/6,符号 3.6 微秒):

  234 × 8 × (5/6) ÷ 3.6 微秒 = 433.3 Mbps。

**8 流就是 3467 Mbps,这就是常见的「5.3 Gbps」那一档。**

**160 MHz 是「两个 80 MHz 拼起来」**,**而 5 GHz 在某些国家只够拼出一个 160 MHz**——
**所以「160 MHz 全开」往往意味着「这个区域只有你能用」**。
**工程上更常见的做法是用 80 MHz 换更多并行的 AP。**

**5 GHz 的代价是穿透差**:**频率越高,穿墙损耗越大。**
**所以「换成 5 GHz 之后信号变差了」不是路由器坏了,是物理规律。**

「433 Mbps」这个数是 Wi-Fi 5 的基本单位(80 MHz 单流): 所以「AC1200」= 2.4 GHz 的 300 + 5 GHz 的 867(2 流)。 会拆这个名字,就不会被标称值唬住。

注意 MU-MIMO 的三个前提:它的收益高度依赖「终端支持」与「同时有需求」。 所以「买了 MU-MIMO 路由器但没感觉」是常见现象,而这不是产品问题,是场景不匹配。

最后那句「四个 80 MHz 好过一个 160 MHz」要记住: 因为「信道宽度」与「AP 数量」是直接冲突的——一个占得宽,能并排放的就少。 而在人多的地方,「多几个 AP」的收益远大于「每个 AP 快一点」。

30 秒实验

  1. 查一下你的路由器 5 GHz 开的是 80 还是 160 MHz。
  2. 算一下:AC1200 这个名字是怎么拼出来的?
  3. 想一想:为什么 160 MHz 在高密场景反而更差?

常见误区

  1. 以为 802.11ac 是三频。它只做 5 GHz,2.4 GHz 靠 n 兜底。
  2. 以为 MU-MIMO 一定有用。终端不支持或不同时下载就没收益。
  3. 以为 160 MHz 总比 80 MHz 好。它占的频谱宽,能并排的 AP 就少。
自测三问(点开对答案) 1. 802.11ac 为什么只做 5 GHz? —— 因为要开 80 甚至 160 MHz 的宽信道,2.4 GHz 的 83.5 MHz 给不出。 2. 80 MHz 单流 433 Mbps 是怎么算的? —— 234 个数据子载波 × 8 bit(256QAM)× 5/6 码率 ÷ 3.6 微秒。 3. MU-MIMO 的三个前提是什么? —— 终端支持、只做下行、用户间信道可分(干扰小)。

下一节:往 60 GHz 走——802.11ad 的极端取舍。

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