从802.11b到Wi-Fi 7:Wi-Fi数字意味着什么?

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我们的家里挤满了连接无线互联网的设备:智能手机、平板电脑、笔记本电脑,也许还有一两台游戏机。见鬼,现在连我们的恒温器都需要Wi-Fi连接。准确的数字是,去年的一项研究发现,美国家庭平均拥有大约22台联网设备。由于所有这些设备都需要在线访问,或许是时候考虑升级您的家庭无线网络了。

最新的无线标准肯定是对你七年前购买的路由器的改进,对吗?更正:自1997年第一个Wi-Fi网络标准问世以来,我们看到无线网络协议及其相关硬件在速度、范围和功能方面都取得了飞跃,数据速率仅为1到2兆比特每秒(Mbps),覆盖范围仅为66英尺。

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今天,由于802.11ax,也被称为Wi-Fi 6,无线网络标准被广泛采用,速度高达10.5Gbps。Wi-Fi 6是最新的无线网络规范之一,于2018年推出,并于2020年敲定。

但是,弄清楚你现在的网络类型,以及你是否应该升级到速度更快的Wi-Fi 6系统–或者可能要等到Wi-Fi 7?–并不像听起来那么简单。在众多考虑因素中,包括您在Wi-Fi网络中使用哪些设备,以及它们是否可以利用最新的网速。例如,我的2020年款苹果MacBook Air与我去年购买的TP-Link Wi-Fi 6E无线路由器兼容。然而,我的笔记本电脑不能使用路由器的峰值速度,因为它只支持高达Wi-Fi 6。

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一个与技术本身无关的更基本的问题是,无线网络的名称和数字历来难以破译。即使是术语Wi-Fi本身也没有任何实际意义。你可能见过电气和电子工程师协会802.11编号方案的变体,它至少更具体,但仍然是一堆乱七八糟的数字,无法脱口而出。对于802.11g、802.11n和802.11ac这样的版本,最新版本与之前的版本相比如何,或者首先哪个是最新的Wi-Fi标准,目前还不清楚。这些数字意味着什么?新标准提供了哪些改进或功能?

组成Wi-Fi联盟行业组织的硬件制造商最终意识到,他们遇到了品牌问题。因此,联盟在2018年推出了一个略有简化的编号方案,以表示Wi-Fi 5、Wi-Fi 6等无线网络世代。这种命名约定使人们更容易了解哪些技术是最新的,哪些设备支持特定标准。

本指南将解释不同的Wi-Fi规范是什么,以及每一代Wi-Fi可以支持哪些功能和速度。

一开始,有802.11个

O.G.无线网络规范是1997年采用的IEEE 802.11。限制在2 Mbps的最大数据速率,并在一个2.4 GHz的无线电频率上运行,它现在已经过时了。

两年后,对802.11规范进行了第一次重大修订,使数据传输速度大幅提高,最高可达11 Mbps。802.11b标准是第一种在消费者市场广泛采用的Wi-Fi形式,首先是Apple iBook G3-第一款支持集成无线网络的主流消费笔记本电脑-以及苹果的AirPort无线基站,这两款产品都于1999年推出,刺激了家庭无线网络的增长。

除了802.11b,1999年还带来了对最初的IEEE无线标准的另一个修订:802.11a,它使用的是5 GHz而不是2.4 GHz的无线电频率。这意味着来自其他家用设备的干扰更少,如无绳电话、微波炉、蓝牙扬声器和耳机,所有这些设备的工作频率都是2.4 GHz。拥挤的无线电频段有可能扰乱802.11b设备的互联网连接。

使用5 GHz频段的另一个好处是提高了速度,因为802.11a规范允许网络速度高达54 Mbps。然而,它的主要缺点是范围缩小–5 GHz信号不能像802.11b设备的2.4 GHz信号那样穿透墙壁和其他固体物体。

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从本质上讲,1999年的消费者必须要么选择速度较慢的较好范围(802.11b),要么选择较快但无线覆盖范围较小的(802.11a)。您可以通过添加更多路由器或接入点来使用802.11a覆盖更大的家庭,但这会使网络的实施成本更高。

2003年,随着802.11g的推出,消费者Wi-Fi的性能得到了大幅提升。这种变种运行在2.4 GHz频率上,提供了更宽的范围和更好的穿透地面和墙壁的802.11b,但能够提供高达54 Mbps的数据速度,就像802.11a一样。基本上,这是两个世界中最好的。802.11g规范向后兼容现有的802.11b硬件,在市场上得到了广泛采用。许多制造商通过生产双频或三频802.11a/b/g硬件对其进行了改进。

由于802.11g的运行频率为2.4 GHz,因此它仍然存在与使用相同频率的其他无线设备潜在干扰的弱点。随着Wi-Fi网络的普及,无线电频段的过度拥挤只会变得更加严重。

尽管Wi-Fi联盟在2018年重塑品牌的过程中,追溯性地给每一款产品起了一个新名字,但这三款产品如今几乎都已经过时了。最初的802.11和更新后的802.11b被指定为Wi-Fi 1;802.11a协议被指定为Wi-Fi 2;802.11g被重命名为Wi-Fi 3。

大跃进:802.11n(Wi-Fi 4)

Wi-Fi的进步等待了五年才迎来下一次飞跃。2008年标准化的802.11n技术-现在称为Wi-Fi 4-通过同时使用2.4 GHz和5 GHz频段并允许更快的速度(从72 Mbps到强大的600 Mbps),对802.11a和802.11g无线网络协议进行了改进。

Wi-Fi 4是第一个实施多输入多输出(MIMO)技术的无线标准,该技术同时使用多个发射器和接收器,以实现更快的数据速度。该系统还可以同时在2.4 GHz和5 GHz频率上运行,允许用户根据需要在网络频率之间切换,跳到5 GHz频段,以更好地避免在拥挤的2.4 GHz高速公路上受到干扰。

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虽然Wi-Fi 4内置了这种双无线电功能,但您获得的功能将取决于您的路由器。许多802.11b/g/n无线路由器提供双无线电,使您可以在2.4 GHz和5 GHz频率上同时广播SSID或网络名称。您可以根据需要或您的设备允许的情况在两者之间进行切换。然而,一些路由器只提供单无线电设计–你必须选择2.4 GHz或5 GHz,不能同时运行两个。

Wi-Fi 4还采用了更高带宽的通道配置,具有20 MHz和更宽的40 MHz带宽通道。这允许每个网络上同时连接更多的设备,从而为网络上的所有用户处理更多数据并提供更快的速度。

再快进六年,到2014年,我的意思是快。Wi-Fi 5无线规范(也称为802.11ac)是第一个以千兆位而不是每秒兆位来衡量的消费者网络标准,最高速度高达3.46Gbps。它与其前几代产品的不同之处在于,它只在5 GHz频段上运行,允许显著更快的数据速度,但牺牲了射程。更快的规格旨在帮助满足数据密集型应用的日益增长的需求,例如高清(1080p)和4K视频和多媒体流、在线游戏以及移动设备更快的数据传输。

值得注意的是,虽然Wi-Fi 5只在5 GHz频段运行,但许多Wi-Fi 5认证的无线路由器向后兼容Wi-Fi 4,并具有双频功能,使您可以同时运行2.4 GHz和5 GHz网络。用户可以选择2.4 GHz网络以扩大覆盖范围,也可以选择5 GHz网络的更快速度。如果您的客户端设备(无论是手持设备、平板电脑还是笔记本电脑)具有Wi-Fi 5认证的硬件,它可以使用此网络标准提供的最快802.11ac速度。

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Wi-Fi 5建立在Wi-Fi 4的基础上,改进了该标准中引入的几项技术。Wi-Fi 4有四个空间流,频道宽度为40 MHz,而Wi-Fi 5则翻了一番,达到8个空间流和80 MHz的频道带宽,可以加倍到160 MHz(有两个80 MHz频道)。简单地说,Wi-Fi 5允许无线传输更多的数据。

更深入地了解802.11ac或Wi-Fi 5技术,请访问我们的姊妹网站ExtremeTech。

我们现在的位置:802.11ax(Wi-Fi 6)

今天的主要无线网络标准是802.11ax,也被称为Wi-Fi 6或Wi-Fi 6e(我们将在一秒钟内了解6和6e之间的区别)。该无线协议于2019年采用,并于2020年敲定,提高了速度和容量。与之前的每一代新产品一样,Wi-Fi 6带来了吞吐量的大幅提升,理论上最高数据速率高达10.53Gbps。

随着光纤到户互联网服务的日益普及,消费者看到网速大幅提高,需要他们的Wi-Fi设备来跟上。基于以太网的直接连接长期以来一直是最快、最可靠的互联网连接,但如今几乎所有东西都在移动,它们不再是最实用的。幸运的是,由于有了Wi-Fi 6,无线网络的速度正在迅速赶上。

Wi-Fi 6的另一个主要目标是克服容量和过度拥挤的问题。如今,我们充斥着无线网络,特别是在城市地区。每个社区都有许多重叠的Wi-Fi网络,由于通道数量有限,这些网络很容易相互干扰,导致连接问题和速度减慢。Wi-Fi 6旨在解决这一问题。

该规范结合了2.4 GHz和5 GHz频段,为数据传输提供了更多的通道,并添加了正交频分多址(ODMA)技术,允许多个客户端设备连接到同一通道并传输数据,而不会受到干扰或减速。

这一描述让事情变得相当简单,所以一定要查看我们关于Wi-Fi 6是什么以及它的功能的详细解释。另请参阅我们测试过的最佳Wi-Fi 6路由器指南。

多年来,消费者无线网络只使用两个主要无线电频率:2.4 GHz和5 GHz。随着无线网络变得无处不在,我们被Wi-Fi信号包围,连接到我们网络的设备比以往任何时候都多。

Wi-Fi 6E在一定程度上缓解了这种拥堵状况。其结果是提高了速度,6 GHz频段允许超过1Gbps的可靠速度,同时同一网络连接上的多台设备干扰更少,容量更大。

公平地说,Wi-Fi 6e并非没有缺点。与5 GHz一样,新的6 GHz频段使用更短的波长,因此范围更有限。当你靠近路由器时,Wi-Fi 6e服务可能会非常快,但6 GHz信号随着距离的增加而变得困难,在穿过墙壁和地板时更容易受到干扰和传输问题。

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Wi-Fi 6e路由器和笔记本电脑上市已经有一段时间了,但我们才刚刚开始看到其他兼容设备上市,如苹果iPhone 15 Pro。如今的智能手机和笔记本电脑大多仍依赖Wi-Fi 6,因此无法利用6 GHz频段。此外,只有少数几个国家–包括美国、巴西和韩国–已经将6 GHz频段开放用于商业用途,因此根据你居住的地方,你可能还无法购买Wi-Fi 6E路由器。

另一个阻碍Wi-Fi 6e(以及即将推出的Wi-Fi 7设备,将在下文讨论)的因素是监管部门的批准。Wi-Fi设备并不是唯一使用6 GHz无线电频段的设备–例如,固定卫星提供商是另一家。为了防止新的无线网络设备干扰6 GHz频率的现有用户,该行业提出了一种名为自动频率协调(AFC)的功能,该功能尚未获得政府批准。在此之前,Wi-Fi 6e和Wi-Fi 7设备不被批准以全功率运行,结果是与理论上的最大值相比,信号强度和信号范围显著降低。

有关Wi-Fi 6e的更多信息,请参阅我们的详细文章。

未来:802.11be(Wi-Fi 7)

当然,尽管我们才刚刚开始看到Wi-Fi 6e的全面铺开,但下一代无线网络已经出现在地平线上。Wi-Fi 7,也被称为802.11be,承诺在速度上又一次巨大的飞跃,峰值数据速率超过40Gbps。随着住宅光纤互联网服务计划现在提高到每秒几千兆位,Wi-Fi 7肯定会感觉足够快,在未来几年里充分利用你的家庭互联网连接。

Wi-Fi 7基于Wi-Fi 6e技术,可跨2.4 GHz、5 GHz和6 GHz无线电频段工作,能够传输16个MIMO流,大幅提高了网络吞吐量。这一代还引入了新的多链路操作(MLO)技术,允许多个设备自动和同时在不同频段上发送和接收数据。换句话说,您(用户)不必担心选择2.4 GHz、5 GHz或6 GHz连接;您的路由器和客户端设备将自动协商正确的连接,并更高效地处理与多个设备的连接。

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Wi-Fi 7仍在开发中,该标准预计要到明年才能正式敲定。然而,我们已经看到一些“预先认证”的Wi-Fi 7路由器进入市场,尽管它们相当昂贵。有关这项最新无线技术的更多信息,请阅读我们的Wi-Fi 7指南。

你应该选择哪种Wi-Fi版本?

自802.11时代以来,Wi-Fi已经取得了长足的进步,所以祝贺你在本指南中走到了这一步,如果你的网络正在按照早期的标准之一一瘸一拐地走下去。我们希望本指南能让您了解可用的不同无线网络技术(不是双关语)。哪个Wi-Fi版本最适合您的需求,显然会因您的情况而异。

如今,从手持设备和个人电脑到智能电视和游戏机,大多数人都有一个充满联网技术的家庭。为了处理所有这些数据密集型设备,您需要一个能够处理工作负载的家庭网络。如果你有许多联网设备和多个同时观看或收听流媒体的人,或者仅仅是有一个光纤或其他高速家庭互联网连接,那么选择Wi-Fi 6是有意义的,或者使用Wi-Fi 6e有点防患于未然。这样的路由器将能够更好地处理您的所有设备,并充分利用您的快速连接。

如果你没有大量的联网设备,或者没有很多高分辨率的视频流,你可能会选择Wi-Fi 5路由器,特别是如果你买了一个相对较新或较新的路由器。这不是最新一代的Wi-Fi,但如果你可以在没有最快速度的情况下生活,它将工作得很好。

最后,如果您仍使用较旧的802.11b/g/n路由器,您还在等什么?现在肯定是升级到更新、更快的Wi-Fi网络设置的时候了。在这一点上,这些路由器已经相当过时了,特别是随着家庭互联网连接速度的不断提高,如果你升级到更新的无线路由器,你会看到更好的整体性能。

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编译:盼盼云笔记

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