全面解析下一代WiFi标准 IEEE 802.11ax | 8秒下完10GB！

在摩尔定律驱使的半导体行业，一个技术标准能够持续好几年不更新已经是一件相当罕见的事儿了。主宰我们身边无线网络的IEEE 802.11协议就是这么一个奇怪的标准：从第一台支持802.11A无线路由器问世到现在，它只更新了三次：802.11g、802.11n，以及最新的802.11ac。现在，一个崭新的Wi-Fi无线网络协议已经屹立在我们面前，它有望让不堪重负的无线网络再次跟上时代，得到飞跃性发展，它的名字叫做IEEE 802.11ax（IEEE前缀下文略）。

什么是802.11ax？

802.11协议组是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准，802.11ax是这个标准的最新修订版本。你可以把它看作是802.11ac的接班人。

理解802.11ax最简单的方法就是把它想象为802.11ac的加强版本，它和802.11ac一样工作在5GHz频段，不同之处在于802.11ax使用了MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output）技术，将信号在时域、频域、空域等多个维度上分成四个不同的"信号通道"，每一个"信号通道"能单独与一台设备进行通信，看起来就像是把一条高速公路分成了四个不同的车道，通信效率成倍提高。

除此之外，802.11ax还有一个极为重要的革新，它引入了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access），既正交频分多址，这是下一代高速无线通信网络的核心技术。我们现有的无线网络标准本质上是使用复杂的算法调制电磁波信号，让信号呈现某种规律承载0和1，这样就能传输数据了。而OFDMA则是一种全新的信号调制编码算法，它能把一个信号通道分成数十甚至数百个更小的正交子信道，然后将这些子信道紧密叠加在一起，再分配给不同用户，同样时间内传输数据的效率就大大提高了。

（OFDMA把信号在频域上调制无数个小的正交子信道，可以同时与多个设备通信）

根据华为的测试，同样的频谱下，OFDM技术能把通信效率提升10倍，理论上带宽也能提升10倍。考虑到干扰、调制解调本身的资源开销，效率提升4-5倍是一个更加现实的数字。

802.11ax有多快？

802.11ax标准的首要目标是将无线网络客户端速度提升4倍。华为是802.11ax标准的积极推动者，据说在华为通信实验室内部，802.11ax早已实现2Gbps的实际数据传输速度（注意：不是理论值！），而华为宣称最大速度可达10.53Gbps，相应的测试数据很快就会出炉。

我们来计算一下802.11ax的速度：假设可以利用的频宽为160MHz，现有最快的802.11ac标准能提供866Mbps的理论数据传输速率，而802.11ax则能轻易将传输速率提升至3.5Gbps。如果加上4×4的MIMO"四车道"，则802.11ax的理论数据吞吐能力将高达14Gbps！换算成较为容易理解的数字就是1.75GB/s，这个数字已经将固定光纤传输速度远远甩在了后面。

不过，一般来说我们的身边是没有160MHz这么奢侈的频宽资源的，将频宽设定为80MHz比较现实，综合考虑下来，802.11ax能提供1.6Gbps的通讯速度，相当每秒钟传输200MB的数据。如果你的手机、路由器都支持MU-MIMO，传输速度提升至400MB/s或者600MB/s都不是什么难事。再退一步，在拥挤的公寓、电磁信号极为复杂的公共场所，即使可以利用的频宽只有40MHz，802.11ax也能带来800Mbps（约合100MB/s）的超快速度。总的来说，它要比尚未完全普及的802.11ac快得多。

（638Mbps，这是802.11ac 2.0在2014年做到的数字）

802.11ax能传多远？

Wi-Fi无线网络远远不是速度快就好用这么简单，因为它还涉及传输距离问题和设备之间互相干扰的问题。在实际使用中我们往往会发现，距离稍远，隔上一堵墙壁或者同一个Wi-Fi网络内连入的用户数量增多，都会让无线网络速度慢如蜗牛。802.11ax有什么办法解决这些问题？

很遗憾，采用5GHz频段的802.11ax在传输距离方面天生就不如2.4GHz信号，它的理论传输距离只有2.4GHz信号的一半多一些。从理论和实验室数据来看，穿过5cm厚的木头，5GHz信号会衰减4.5dB；而穿透离路由3米距离内的房屋承重墙，5GHz信号大概会衰减60%-70%。

（房间内的Wi-Fi信号分布示意图）

这些问题能通过加大信号发射功率，使用更多的天线定向发射信号来解决，但无线信号的发射强度不能无限制增大，我国国标规定，路由无线信号的发射强度最高为20dB。因此，不要指望802.11ax的信号能传多远，它的有效范围大致和802.11ac差不多。如果你家房子很大，老老实实布置多个Wi-Fi AP才是正道。

（Nighthawk X6 R8000路由器，6天线设计，支持MU-MIMO，802.11ac 2.0）

至于网络拥堵问题，MU-MIMO会是一个不错的解决方案，有了它，路由器能在同一个时间内和更多设备通讯，能很大程度上避免网络拥挤。不