近两年来，随着 Wi-Fi 6 以及 Mesh 组网技术的成熟和普及，高端路由器的价格也逐渐亲民，从科技爱好者到普通家庭都用上了支持新一代 Wi-Fi 技术的无线路由器。特别是 2022 年，使用 Wi-Fi 6E 技术的路由器开始进入市场，很多厂商也给自己的路由器打上了「万兆无线路由器」的称号。这样的宣传自然会让很多消费者认为无线网络取代有线网络指日可待。
然而真的是这样吗，所谓的万兆无线路由器究竟可以跑出多少快的速度？这些问题看完本文你应该能有新的理解。
家用无线路由器是一个高度集成的一体机，整合了：
本文主要讨论家用无线路由器中的无线接入点功能，下文简称为 AP。在聊实际速度之前，我们先需要理解一下决定 Wi-Fi 速率的各种因素。
Wi-Fi 协议是最近被提及最多的，因为在 Wi-Fi 5 时代以及之前，协议名称均由 IEEE 的 802.11 协议规则标准命名，而非简单的数字代表代数。直到 2018 年 Wi-Fi 6 协议的推出，802.11n 与 802.11ac 才被一起更名称 Wi-Fi 4 与 Wi-Fi 5，所以大家的感知可能不强。
目前 Wi-Fi 通讯协议的世代和其对应的 802.11 标准如下：
影响 Wi-Fi 速率的主要因素之一就是 AP 与终端之间采用的 Wi-Fi 协议。
有关于 Wi-Fi 6 的详细科普可以阅读：Wi-Fi 6 对我们的日常生活有哪些帮助 | 科普
Wi-Fi 信号的传输依赖于一定频率的无线电波。目前 Wi-Fi 6 协议中支持三种频段的无线信号，而 Wi-Fi 6E 协议则多支持一种 6GHz 的高频无线电波：
频率越高，单位时间无线电波负载的信息量就越大，因此速度也就越快，相同频宽下 5GHz 的理论速率相较于 2.4GHz 约有一倍的提升。
2.4GHz 和 5GHz 不仅在频率上会产生速度差异，所能使用的频宽宽度也有差异。
频宽（Bandwidth）指信号所占据的 频带 宽度。这里可以简单的把频宽想象成高速公路的车道数量，车道数量越多，单位时间可以行驶的流量也就越大。
2.4GHz 仅支持 20Mhz 与 40MHz 的频宽，而在 5GHz/6GHz 下，则能额外支持更大的 80Mhz 和 160Mhz（160Mhz 仅有 5.2 GHz 支持）；频宽和理论速度呈线性增长，频宽越宽理论速率越大。
MIMO 理解起来相对复杂，但是可以简单的想像成成天线数量，Wi-Fi 技术中，每一条天线都可以负责一个链路的数据传输，当天线越多传输速率也就越快。和频宽一样，大家不妨把 MIMO 想象成「立体」的车道，天线数量的翻倍也会带来 Wi-Fi 速度吞吐量的翻倍。
QAM 技术在本文不做过多展开，在 Wi-Fi 5 到 Wi-Fi 6 协议的进步中，最大支持的协议从 256-QAM 提升到了 1024-QAM，这一提升使得速度提升约为 25%。
近期也有提前支持的 4k-QAM 的终端出现，相较于 1024-QAM 速度提升 20%。
我们可以将 Wi-Fi 想象成城市道路——2.4GHz 就是城市的主干道，干扰严重且在城市中心因此运行效率不高；5GHz 则是城市的绕城高速，车辆较少且没有限速，因此数据可以走的很快；频宽和 MIMO 则是一组立体多车道，两者直接增加了车流量。
我们把上面的参数整合一下，就可以得到一个无线接入点的无线速率公式了，
在 5GHz 下：
如果你增加或者减少 MIMO 的数量或者频宽的宽度，最大速率也会呈比例降低：
在解密无线网络的实际速率之前，我们需要先讲解一下无线路由器的各项参数究竟代表了什么。
首先我们以一款旗舰级无线路由器「小米 AX9000」为例：
商品名为：AX9000，其中：
而 9000 = 4804 + 2402 + 1196 + 576，相信这一串数字你并不陌生，在上文已经详细讲解了 Wi-Fi 6 协议能达到的各类速率，这边在详细解释一下：
9000 兆是由该路由器所有支持的频段中硬件支持的最高速率加和而成，命名方式也符合 IEEE 的规定，但是这并不代表该无线路由器可以跑出 9000 Mbps 的速率。
此外我们需要注意两点，一是高速 Wi-Fi 不仅需要 AP 支持，也需要终端设备支持。另一点则是 Wi-Fi 终端在同一时间只能在一个频段工作，因此我的设备在这台无线路由器上理论能达到的最高速率为选择在 5.2GHz 频段下使用 160Mhz、使用 4x4 MIMO 的终端，这样的硬件条件下 Wi-Fi 速率可以协商到 4804Mbps 的理论速率。
由于目前市面上还没有支持 4x4 MIMO 的 Wi-Fi 6 终端出现，主流设备仍然是 2x2 MIMO，因此我们的速率会再打一个对折，如果使用诸如小米 12 Pro 这样的支持 160MHz 的移动终端，则可以达到 2402Mbps。
终端设备诸如 iPhone，在 iPhone 11 系列之后均支持 Wi-Fi 6 协议，只不过仅支持 2x2 MIMO 80Mhz，因此使用 iPhone 11 以后的支持 Wi-Fi 6 的终端设备，仅能达到 1201Mbps。
而诸如 MacBook Pro 16-inch 2019 这样仅支持 3x3 Wi-Fi 5 的老设备，仅能达到 Wi-Fi 5 的 1300Mbps。
以上速率均为终端和路由器之间的协商速率，或者也称为 PHY 速率或者握手速率，这一速率一定大于在现实环境中可以跑出的无线网络速率。
握手速率或者 PHY 速率我们可以理解成电动车的 NEDC 续航里程，根据实际环境的不同速率也会产生折扣。
由于 Wi-Fi 开销过于复杂，本文不做深入讨论，仅列举几种最为明显的开销类型：
EIRP 是一种描述 AP 发射信号能力的参数：
等效全向辐射功率（英语：equivalent isotropically radiated power，EIRP），或叫有效全向辐射功率（英语：effective isotropically radiated power，EIRP），是 无线电 通信领域的一个常见概念，它指的是 天线 在某个指定方向上的辐射功率，理想状态下等于 发射器 的发射功率乘以天线的增益。
通常信号强度以对数单位 dBm 表示，因此 EIRP = 发射功率 + 天线增益 - 损耗值
发射功率可以简单地理解成一个人喊得有多大声，天线增益可以简单理解成一个「麦克风+扬声器」可以把声音放大多少；EIRP 这时就可以简单理解成一个人对着麦克风大喊大叫的时候，从扬声器里传出来的声音有多大。
EIRP 在一定程度上可以描述 AP 的无线信号发射能力。我国工信部对于 Wi-Fi 的 EIRP 有明确的限制：
需要注意的是，这里限制的功率是 AP 所有天线的总功率，因此在多根天线同时工作的时候，每根天线的发射功率也会相应打下折扣。其所带来的影响的就是 Wi-Fi 降低连接的速率。
信号强度也是影响实际 Wi-Fi 速度的重要原因之一，我们的终端接收到的信号也和 EIRP 一样都以对数单位 dBm 表示，不过因为实际接收到的信号折损很大，一般在 AP 周围一米以内（无遮挡）可以接受到 -30 ~ -25 dBm 的 5GHz 信号。
在空间中可以参考下图：
国内房屋的非承重混凝土墙壁会对信号造成 12-20dBm 的衰减，承重墙则更多：
而无线网络的频宽和调制技术的敏感程度如下：
如此这些影响 Wi-Fi 速率的因素存在，我们不必做过多组合计算，只需要知道，理想环境下，实际连接速度最大约为理论速度的 70%-80%，正常环境下：
看到这里相信你已经对与 Wi-Fi 的实际传输速率有了一定的概念，回到本文最开始的问题，万兆无线路由器真的能跑出万兆吗，答案肯定是否定的：现在市场上的无线路由器由于其命名规则，均为聚合速率，在实际使用中最优秀的终端设备配合最好的 AP 也仅能在理想环境下达到 1.4Gbps-1.6Gbps 的传输速度。
而多设备（2x2 160Mhz Wi-Fi 6）同时使用同一个 AP 进行交换吞吐时，也会受限于 AP 的交换能力和天线功耗的限制，实际也只能达到 1Gbps 的速度。
本文所有讨论的情况均在较为理想的环境中，现实生活中的 Wi-Fi 传输过程比理想环境复杂，更多的频段干扰以及更多的信噪比都是影响 Wi-Fi 速度的重大因素。
下一篇我会专门讲讲如何优化家庭 Wi-Fi 环境，如何优化多个 AP 之间的漫游效率，相信可以一定程度上解决诸如 HomePod 立体声断连、游戏丢包掉线等常见无线网络问题。
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