我买了个超快的路由器 可为什么家里Wi-Fi还这么慢？

以下内容编译自Ars Technica，原文标题为802.eleventy what? A deep dive into why Wi-Fi kind of sucks，内容略有删改。

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5Mbps 左右。如果再把5Mbps 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1.3Gbps，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 x 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。