Allion Labs / Cache Her

無線網路近年來越來越發達也越來越普遍,不管是在家中、辦公室、醫院或餐廳,無線網路需求無所不在。然而,也隨著視聽娛樂的發達,以往只需要傳送文字等低流量的速度現在變成需要傳送高畫質影片、圖片以及視訊通訊等高流量的需求。

如果是少數人使用高流量網路,因網路頻寬足夠不會發生問題,但是如果是多人同時使用網路的情況下,每個人被分配到的網路頻寬就會變小,造成看影片時會有延遲的情況發生,使用視訊電話也會發生斷斷續續的狀況。那如何改善這些狀況呢?辦法不外乎加大網路的頻寬或是調整網路的優先序(QoS )來解決。

無線網路有分2.4GHz與5GHz這兩個頻段且各自獨立,最好的情況下是這兩個頻段能夠分開使用以增進整體的流量。單純就規格來看,802.11n、2×2、2.4GHz可以達到144 Mbps的速度;802.11ac、2×2、5GHz則可以達到866Mbps速度。所以如果兩個頻段同時使用,整體的流量可以達到1Gbps。

但是實際上比較常遇到的狀況是,大家都是用預設連線而使用2.4GHz的頻段,反而沒有去使用5GHz 頻段,導致會有使用起來覺得速度很慢的現象。這是因為大家共同在搶相同的資源,所以每人分配到的流量就很小。

新的無線AP技術可以改善這種狀況,分配使用者到使用率低的頻段去,這部分之後會另外有文章說明;這裡主要探討AP會不會因為2.4GHz與5GHz兩個頻段同時使用,而造成本身效能的降低。這個項目目前也在寬頻論壇(Broadband Forum)熱烈討論中,預計會在下一版的TR-398 增加這項效能性項目的測試規範。

接下來我們分別針對Wi-Fi 5 (802.11ac) 與Wi-Fi 6 (802.11ax) 不同品牌的家用無線基地台雙頻(2.4G與5G)同時使用時的效能差異比較。我們選了2台筆記型電腦、2支手機與3台802.11ac無線基地台(如下表)來進行這項實驗。

No Type Brand Model Wireless Chipset
1 Laptop Lenovo T570 Intel Dual Band Wireless-AC 8265
2 Laptop Panasonic CF-SV78R8QP Intel Dual Band Wireless-AC 8265
3 Phone Apple iPhone XR Broadcom BCM59355
4 Phone Apple iPhone XS Broadcom BCM59355
5 Access Point Netgear R7800 Qualcomm QCA9984
6 Access Point ASUS RT-AC86U Broadcom BCM4366E
7 Access Point TP-Link Archer C8 Broadcom BCM4360
No Brand Model Picture Price
1 Netgear R7800 NT5,600
2 ASUS RT-AC86U NT 5450
3 TP-Link Archer C8 NT4388

首先是單一頻段跑出來的數據如下表,特別注意的是Intel Wireless-AC 8265 網卡在2.4G上行速度不到下行速度的一半,5G部分上行速度雖然比下行差了一點不過沒差距這麼大;反觀Broadcom BCM59355並沒有此問題。根據Intel的回覆,此現象是OEM的版本的無線網卡驅動程式所造成,Intel 建議更新為最新的驅動程式就可以解決此問題。

Client Band R7800 RT-AC86U Archer C8
Download Upload Download Upload Download Upload
T570 2.4G 104.320 40.222 108.950 44.617 108.896 45.714
CF-SV78R8QP 5G 637.517 520.884 664.977 502.042 603.394 468.811
iPhone XR 2.4G 102.751 107.902 112.863 105.788 93.513 101.615
iPhone XS 5G 628.880 597.473 647.366 578.236 524.433 580.702

再來,當同時連線2.4G與5G,就數值來看,其實差異不大。

Client Band R7800 RT-AC86U Archer C8
Download Upload Download Upload Download Upload
T570 2.4G 103.450 40.517 104.582 44.895 104.056 45.395
CF-SV78R8QP 5G 646.683 518.039 660.716 498.675 619.344 475.421
iPhone XR 2.4G 105.240 105.918 97.565 104.098 78.817 102.497
iPhone XS 5G 632.698 595.353 650.114 586.725 551.352 514.748

但是如果我們把單獨頻段使用與共同頻段使用來做比較,就會發現一些差異。我們定義差異在5%以內是一個合理的數值,因此Broadcom BCM59355在某些AP的表現會比Intel Wireless-AC 8265差異來得大,TP-Link AP 的差異會比其他品牌AP來得明顯。

Client Band R7800 RT-AC86U Archer C8
Download Upload Download Upload Download Upload
T570 2.4G -1% 1% -4% 1% -4% -1%
CF-SV78R8QP 5G 1% -1% -1% -1% 3% 1%
iPhone XR 2.4G 2% -2% -14% -2% -16% 1%
iPhone XS 5G 1% 0% 0% 1% 5% -11%

看完802.11ac的數據後,那最近很夯的Wi-Fi 6 AP呢?我們選了一台DIY 系統、1支手機與3台802.11ax無線基地台(如下表)來實驗兩個頻段同時使用時,效能是否會較差。

No Type Brand Name Model Name Wireless Chipset
1 Desktop DIY DIY Intel(R) Wi-Fi 6 AX200
2 Phone Samsung S10+ Broadcom BCM4375
3 Access Point Netgear AX8 Broadcom BCM43684
4 Access Point ASUS RT-AX88U Broadcom BCM43684
5 Access Point TP-Link Archer AX6000 Broadcom BCM43684
No Brand Model Picture Price
1 Netgear AX8 NT15,000
2 ASUS RT-AX88U NT 8,800
3 TP-Link Archer AX6000 NT8,999

Wi-Fi 6單一頻段實測出來的數據如下表,特別注意到的是,這兩個Client 雖然標榜用802.11ax技術與晶片但實際連線我們發現Samsung S10+ 的連線速度只有1080Mbps (使用早期Wi-Fi 6晶片) 而Intel AX200 則是有達到2.4Gbps的速度,因此實際上跑出Throughput的速度上也是有差異。

Client Band AX8 RT-AX88U Archer AX6000
Download Upload Download Upload Download Upload
AX200 2.4G 118 102 108 100 114 100
S10+ 5G 552 365 547 367 529 363
S10+ 2.4G 131 116 97 98 138 119
AX200 5G 1213 956 1273 1188 1077 1120

再來同時用Wi-Fi 6 設備來連線2.4G與5G,跑完結果如下表。就整體數據來看,Netgear 與ASUS這兩台差異並不大,不過可以注意到的是TP-Link 雖然在上行部分沒什麼差異,但是在下行的部分5G 的速度大幅度下降,反而比單獨頻段使用更糟。

如果套到實際使用環境來看,當只有一個人在5G下載時,速度是很順暢的,這時候如果其他人使用2.4G連線,那5G的下載速度會明顯降低,使用者會覺得網路速度突然下降的感覺。

Client Band AX8 RT-AX88U Archer AX6000
Download Upload Download Upload Download Upload
AX200 2.4G 117 101 110 100 116 100
S10+ 5G 527 362 539 366 310 358
S10+ 2.4G 138 118 96 94 135 111
AX200 5G 1154 943 1278 1173 669 1125

再來我們做差異的比較,會發現TP-Link的AP在下行的部分有明顯數據下滑約40%,上行部分倒是沒有變化,這應該是該產品在設計上所造成的問題,建議可以從板端設計或是用內部的干擾以及韌體部分去修正。

Client Band AX8 RT-AX88U Archer AX6000
Download Upload Download Upload Download Upload
AX200 2.4G -1% -1% 2% 0% 2% 0%
S10+ 5G -5% -1% -1% 0% -41% -1%
S10+ 2.4G 5% 2% -1% -4% -2% -7%
AX200 5G -5% -1% 0% -1% -38% 0%

圖: 上行速度各家AP都會為兩個頻段同時使用而增加

圖: 下行速度AX8與AX88U因為兩個頻段同時使用而增加,但AX6000 因為兩個頻段同時反而整體速度下降

一台好的家用無線基地台除了功能支援要夠多,效能也必須同時兼顧。如果可以在上市前先做好品質把關,產品賣到消費者手中就會減少很多客訴問題。

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