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1200M的Wi-Fi 6 传输速度只有30-50Mb/s

Published 2022年12月10日

Wi-Fi 速度问题

背景说明

家里的Wi-Fi 速度不是很理想，为什么1200Mbps的速率传输文件只有30-50Mb/s呢，于是便上网查阅各种资料，看过一些被赞助的视频、一些实际体验视频、一些技术资料，都未能解答我的疑问，在经过两天的学习与资料收集汇总，对 Wi-Fi 速度进行一次测试，并整理出来分享，希望能帮助到其他与我有相同疑问的朋友。

实际速度测试

本测试根据自有设备经行测试，因不同环境、不同设备、不同方式结果会所有差异，故本测试仅作为参考；

测试环境

普通家庭环境，200M宽带，存在较多的2.4Ghz、 5Ghz的Wi-Fi信号；

测试设备

Wi-Fi 路由器： 网件MK63；连接终端设备约7台；

测试服务器： 千兆有线连接的电脑一台

测试终端设备： macbook pro 14 M1，三星Tab S7,cenos 7服务器(有线)

  • 连接信息
  • 信号干扰

测试工具

测试工具使用iperf3, nginx部署web服务;

电脑端: iperf3命令,curl命令,ping命令;

android 平板: ( he.net)network tools;Termux 中curl 命令,ping命令;

网络拓朴

笔记本与平板与WiFi 距离约2米。

互联网<-->赠送千兆光猫<--千兆RJ45-->路由器(NEATGEAR R7000)<--千兆RJ45-->服务器(CENTOS 7) (2.208)
                                          ^                  <--千兆RJ45-->服务器(CENTOS 7) (2.112)
                                          |
                                          |
                                          v
                               NEATGEAR Mk63（MR60）<--WiFi 6（ax）--> macbook pro 14(M1)
                                                                     <--WiFi 6（ax）--> 三星tab S7

测试结果

  • Iperf3 测速度

Macbook pro 14

# 第1次测速
➜  ~ iperf3 -c 192.168.2.208 -R
Connecting to host 192.168.2.208, port 5201
Reverse mode, remote host 192.168.2.208 is sending
[  5] local 10.0.0.13 port 56127 connected to 192.168.2.208 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec  67.6 MBytes   567 Mbits/sec
[  5]   1.00-2.00   sec  93.5 MBytes   785 Mbits/sec
[  5]   2.00-3.00   sec   102 MBytes   853 Mbits/sec
[  5]   3.00-4.00   sec   101 MBytes   850 Mbits/sec
[  5]   4.00-5.00   sec   104 MBytes   875 Mbits/sec
[  5]   5.00-6.00   sec   104 MBytes   876 Mbits/sec
[  5]   6.00-7.00   sec   105 MBytes   879 Mbits/sec
[  5]   7.00-8.00   sec   105 MBytes   880 Mbits/sec
[  5]   8.00-9.00   sec   106 MBytes   887 Mbits/sec
[  5]   9.00-10.00  sec   105 MBytes   879 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-10.01  sec   999 MBytes   837 Mbits/sec  346             sender
[  5]   0.00-10.00  sec   993 MBytes   833 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.

# 第2次测速
➜  ~ iperf3 -c 192.168.2.208 -R
Connecting to host 192.168.2.208, port 5201
Reverse mode, remote host 192.168.2.208 is sending
[  5] local 10.0.0.13 port 56661 connected to 192.168.2.208 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec  53.5 MBytes   449 Mbits/sec
[  5]   1.00-2.00   sec  89.7 MBytes   752 Mbits/sec
[  5]   2.00-3.00   sec  96.9 MBytes   813 Mbits/sec
[  5]   3.00-4.00   sec   102 MBytes   859 Mbits/sec
[  5]   4.00-5.00   sec   103 MBytes   865 Mbits/sec
[  5]   5.00-6.00   sec   105 MBytes   880 Mbits/sec
[  5]   6.00-7.00   sec   105 MBytes   884 Mbits/sec
[  5]   7.00-8.00   sec   107 MBytes   895 Mbits/sec
[  5]   8.00-9.00   sec   107 MBytes   899 Mbits/sec
[  5]   9.00-10.00  sec   107 MBytes   896 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-10.02  sec   981 MBytes   822 Mbits/sec  355             sender
[  5]   0.00-10.00  sec   977 MBytes   819 Mbits/sec                  receiver

iperf Done.
  • curl下载
# 第1次测速
➜  ~ curl -o test.ts http://192.168.2.208/test.ts
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 1416M  100 1416M    0     0  58.1M      0  0:00:24  0:00:24 --:--:-- 60.9M

# 第2次测速
➜  ~ curl -o test.ts http://192.168.2.208/test.ts
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 1416M  100 1416M    0     0  55.7M      0  0:00:25  0:00:25 --:--:-- 61.7M
  • ping（延迟）
# 第1次测试
➜  ~ ping 192.168.2.208 -t 4
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=0 ttl=63 time=249.895 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=63 time=2.600 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=63 time=3.901 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=63 time=3.756 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 2.600/65.038/249.895/106.728 ms

# 第2次测试
➜  ~ ping 192.168.2.208 -t 4
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=0 ttl=63 time=264.768 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=63 time=5.021 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=63 time=3.200 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=63 time=2.657 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 2.657/68.911/264.768/113.081 ms
  • 网速测试(宽带200M)

Image_20221211001439

三星 TAB S7

  • Iperf3 测速度
    第一次测速
    width:300px;
    第二次测速
  • curl下载
# 第1次测试
$ curl -o test.ts http://192.168.2.208/test.ts
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 1416M  100 1416M    0     0  62.1M      0  0:00:22  0:00:22 --:--:-- 62.9M
# 第2次测试
$ curl -o test.ts http://192.168.2.208/test.ts
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 1416M  100 1416M    0     0  57.1M      0  0:00:24  0:00:24 --:--:-- 55.6M
  • ping测试(延迟)
# 第1次测试
$ ping -c 4 192.168.2.208
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=63 time=23.5 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=63 time=24.6 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=63 time=22.4 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=4 ttl=63 time=22.5 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3007ms
rtt min/avg/max/mdev = 22.400/23.286/24.659/0.918 ms

# 第2次测试
$ ping -c 4 192.168.2.208
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=63 time=20.4 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=63 time=22.1 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=63 time=22.3 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=4 ttl=63 time=21.3 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3007ms
rtt min/avg/max/mdev = 20.450/21.572/22.316/0.748 ms

服务器2.112

延迟对比

[[email protected] ~]# ping 192.168.2.208 -c 4
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.441 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.390 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.393 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.399 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.390/0.405/0.441/0.032 ms

[[email protected] ~]# ping 192.168.2.208 -c 4
PING 192.168.2.208 (192.168.2.208) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.403 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.399 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.435 ms
64 bytes from 192.168.2.208: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.408 ms

--- 192.168.2.208 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.399/0.411/0.435/0.020 ms

测试汇总

Wi-Fi 6 80Mhz 2×2 1200Mbps 的测试速度：

设备 测试方式 协商速率 测试结果(取接收速度取平均值) 损耗率 有效率
Macbookpro 14 Iperf3 1200Mbits/sec 826 Mbits/sec 31.17% 68.83%
Macbookpro 14 curl 1200Mbits/sec 455.2Mbits/sec 62.07% 37.93%
三星Tab S7 Iperf3 864Mbits/sec 593.35 Mbits/sec 31.33% 68.67%
三星Tab S7 curl 864Mbits/sec 476.8Mbits/sec 44.81% 55.19%

延迟：

Macbookpro 14 连接方式 平均延迟 最大延迟 最小延迟
三星Tab S7 Wi-Fi 6 22.429ms 24.659ms 22.400ms
Macbookpro 14 Wi-Fi 6 66.9734ms 264.768ms 2.600ms
服务器2.112 RJ45 千兆 0.408ms 0.435ms 0.390ms

文件下载速率：

➜  ~ scp [email protected]:/web/test.ts ~/Downloads/
[email protected]'s password:
test.ts                                                                                         100% 1416MB  13.6MB/s   01:44

差异：

方式 测试结果(取接收速度取平均值)
curl 455.2Mbits/sec
Scp 108.8Mbits/sec

补充macbookpro 14 scp命令，此处主要说明测试方式不同，也会造成结果不同，scp 传输使用了加密传输故性能不如curl。

测试总结

  • 影响因素多

由于WIFI设备、路由器、终端设备、传输协议(TCP、UDP)、传输方式(http、ssh)、干扰(同频干扰、噪音等)等等诸多影响因素。

  • 稳定性

    有线网络延迟基本低于1ms,而Wi-Fi最快也许要2.6ms,最大去到了264ms,故Wi-Fi稳定性不如有线、对网络稳定性要求较高尽量选择有线。

  • 真实速度

    ​ 理论速度基本是无法实现的,实际速度均小于理论速度,由于Wi-Fi为半双工模式,虽然有矩阵并行发送;但是大多传输协议在传输过程中均有确认校验机制；故实际效率传输过程中约有10%左右的时间在进行确认校验通讯，总结为：真实速度=理论速度-物理损耗-确认校验损耗;

    ​ 基于以上结论: Wi-Fi 实际效率约为理论速率的 60-70%，损耗约30-40%；如果使用的通讯需要确认校验；那么还将损耗进一步损耗，具体损耗多少根据协议不同而不同。

  • 实际使用

    在实际使用当中，文件传输30-60MB/s之间;部分协议速率可能在10MB/s左右;speedtest互联网网速测试也能在145Mbps(200M宽带，有其他用户在使用的情况下)，满足基本娱乐、办公等需求；专业场景建议使用有线；

    经过一番测试之后，发现Wi-Fi 6 在实际家庭环境中（城市的楼层房屋）实际速度400Mbps正负200Mbps(相当于有线网络200-500M左右)，跟宣传还是存在一定差距，玩游戏还是需要在Wi-Fi 旁边。

特别说明

​ 本测试内容均在家庭Wi-Fi 两米距离内，测试过隔一堵墙协商速率下降到400Mbps,文件传输约20MB/S，两堵墙协商速率下降到100Mbps左右,文件传输约5-10MB/S左右;三堵墙能搜索到信号，开始出现超高延迟，丢包等情况；如果遇到承重墙，或者金属吊顶等情况信号衰减更严重，可能一堵墙就能出现高延迟、调包等情况。

附录

2022年国内常见Wi-Fi

路由器端: 截至目前,国内较多使用Wi-Fi 5,部分用户使用Wi-Fi 6;

手机设备：大多数手机均已支持WIFI 6; 但使用较多依然是Wi-Fi 5。例如：iPhone 11 、iPhone 12 、iPhone 13 、IPhone 14 是 82×2 80 MHz最大1.2Gbps；

Wi-Fi 6使用的技术

OFDM——即正交频分复用技术，它是多载波调制的一种。通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。

OFDMA——即正交频分多址，它是将无线信道划分为多个子信道(子载波)，形成一个个频率资源块，用户数据承载在每个资源块上，而不是占用整个信道，实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。

速率单位

常规文件系统用MB标识1兆字节大小的文件。

MB 是 Megabyte，Mb 是 Megabit；

Mbps 就是 Megabit per second

1 MB/s = 8 Mb/s = 8Mbps

运营商速率

宽带运营商所宣传的100M，1000M，指的是1000Mbps;

路由器速率

有线设备速率使用的也是Mbps;

Wi-Fi 路由器中宣传的也是Mbps；

宣传中的超大速率

3000Mbps 的无线路由器，是指 2.4G Wi-Fi 最高协商速率是 574Mbps，5G Wi-Fi 的最高协商速率是2402Mbps，加起来就是 2976Mbps，通常宣传的3000Mbps 是指这个值。

理论速度

理论速度通常为最大速度,由于现实各种物理限制,基本是无法完全达到的，例如设备差异、噪音、材料工艺、传输方式等都会影响最终速度。接口

有线速率

序号 类型 速率
1 RJ11 电话线 理论8Mbps
2 RJ45 Cat5e网线 理论1000Mbps
3 RJ45 Cat6网线 理论 1000Mbps/10Gbps
4 RJ45 Cat6a网线 理论 10Gbps
5 GG45 Cat7网线 10Gbps

无线速率

计算公式

Wi-Fi理论带宽 =（符号位长×码率×子载波数量×空间流）÷ 传输时间

IEEE 802.11 Wi-Fi 协议摘要

协议 频率 通道宽度 MIMO 最大数据速率 （理论上）
802.11ax 2.4 或 5GHz 20, 40, 80, 160MHz 多用户 (MU-MIMO) 2.4 Gbps1
802.11ac wave2 5 GHz 20, 40, 80, 160MHz 多用户 (MU-MIMO) 1.73 Gbps2
802.11ac wave1 5 GHz 20, 40, 80MHz 单用户 (SU MIMO) 866.7 Mbps2
802.11n 2.4 或 5 GHz 20、40MHz 单用户 (SU MIMO) 450 Mbps3
802.11g 2.4 GHz 20 MHz 不适用 54 Mbps
802.11a 5 GHz 20 MHz 不适用 54 Mbps
802.11b 2.4 GHz 20 MHz 不适用 11 Mbps
传统 802.11 2.4 GHz 20 MHz 不适用 2 Mbps

传统 802.11

1997 年发布。两个原始数据率，1 Mbps 和 2 Mbps。

802.11b

1999 年发布。各种调制类型的数据传输率：1、2、5.5 和 11 Mbps

802.11a

1999 年发布。各种调制类型的数据传输率：6、9、12、18、24、36、48 和 54 Mbps。

802.11g

2003 年发布。各种调制类型的数据传输率：6、9、12、18、24、36、48 和 54 Mbps；

802.11n

各种调制类型的数据传输率：1、2、5.5、6、9、11、12、18、24、36、48 和 54 Mbps（参见下表）

Mode 最大速率 天线传输/ 接收阵列
1×1 20 MHz 72.2 Mbps 1 TX 1 RX
1×1 40 Mhz 150 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 20 MHz 144.4 Mbps 2 TX 2 RX
2×2 40 MHz 300 Mbps 2 TX 2 RX
3×3 20 MHz 216.7 Mbps 3 TX 3 RX
3×3 40 MHz 450 Mbps 3 TX 3 RX

802.11ac wave1

2014 年 1 月发布。数据速率变化的调制类型和数量的空间流；200 Mbps、400 Mbps、433 Mbps、600 Mbps、867 Mbps。参见下表。

Mode 最大速率 天线传输/ 接收阵列
1×1 40 MHz 200 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 40 MHz 400 Mbps 2 TX 2 RX
1×1 80 MHz 433 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 80 MHz 866 Mbps 2 TX 2 RX

802.11ac wave2

  • 2016 年 6 月发布。
  • Wi-Fi 客户端的主要新功能：
    • 多用户 MIMO
    • 160 Mhz 信道
Mode 最大速率 天线传输/ 接收阵列
1×1 40 MHz 200 Mbps 1 TX（传输、上传） 1 RX（接收、下载)
2×2 40 MHz 400 Mbps 2 TX 2 RX
1×1 80 MHz 433 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 80 MHz 866 Mbps 2 TX 2 RX
1×1 160 MHz 866 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 160 MHz 1.73 Gbps 2 TX 2 RX

802.11ax (Wi-Fi 6)

  • 支持 2.4 和 5 GHz
Mode 最大速率 天线传输/ 接收阵列
1×1 20 MHz 143 Mbps 1 TX（传输、上传） 1 RX（接收、下载)
2×2 20 MHz 287 Mbps 2 TX 2 RX
1×1 40 MHz 287 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 40 MHz 574 Mbps 2 TX 2 RX
1×1 80 MHz 601 Mbps 1 TX 1 RX
2×2 80 MHz 1.2 Gbps 2 TX 2 RX
1×1 160 MHz 1.2 Gbps 1 TX 1 RX
2×2 160 MHz 2.4 Gbps 2 TX 2 RX

最大速度

2.4GWiFi即2.4Ghz~2.5GHz的无线频率。

最高速率300Mbps，也就是在802.11n下最常见的两根天线无线路由。有部分商家宣传能到达600Mbps，是因为在40MHz宽带下，再加了4根天线。

5G WiFi即4.9GHz~5.9GHz的无线频率。

最高速率2.4 Gbps，也就是802.11ax 下的最快速度，但是需要路由器、具体设备(手机、电脑等)同时支持2×2 160 MHz ;其中2×2指用于5G WiFi天线4根，2 TX传输 2 RX 接收；

WiFi 通信模式

到Wi-Fi 6,使用OFDMA,仍然是半双工。

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