Теоретический калькулятор пропускной способности
Wi-Fi (802.11n / ac / ax) против Ethernet в реальных условиях.
Тип и условия соединения
Таблица содержимого
Комплексное теоретическое руководство по пропускной способности
Что такое теоретическая и реальная пропускная способность?
Рекламируемые скорости (например, «Wi-Fi 1200 Мбит/с» или «Gigabit Ethernet») относятся к физическому уровню (PHY) или скорости линии - необработанной скорости бита на радио или кабеле. Реальная полезная пропускная способность всегда ниже: накладные расходы протокола (Ethernet, IP, TCP) и для Wi-Fi, расстояние, помехи и совместное использование между устройствами. Понимание разницы поможет вам выбрать правильное соединение и установить реалистичные ожидания для передачи файлов, потоковой передачи и резервного копирования.
Как работает Throughput
Пропускная способность измеряется в битах в секунду (Mbps или Gbps). Путь от приложения к проводу или радио включает в себя несколько слоев:
- Данные приложения: Фактический файл или поток, который вы отправляете или получаете.
- Протокол накладных расходов: TCP, IP и Ethernet (или Wi-Fi MAC) добавляют заголовки, подтверждения и пробелы; это обычно потребляет несколько процентов на Ethernet и гораздо больше на Wi-Fi.
- Физический уровень (PHY): Максимальная скорость, которую может нести ссылка. То, что производитель рекламирует, обычно это показатель PHY, а не пропускная способность, которую вы получаете в приложении.
- Скорость PHY (теоретическая): Максимальная скорость физического слоя в идеальных условиях. Показаны на маршрутизаторах и спецификациях Ethernet.
- Накладные расходы по TCP/IP: Ethernet, около 2-6% скорость линии теряется в заголовках и межкадровых промежутках; TCP достигает примерно 94-98% Линейный тариф.
- MIMO (потоки): Несколько антенн обеспечивают более высокие скорости PHY; реальные масштабы пропускной способности с потоками, но не линейно из-за накладных расходов и разногласий.
- Ширина канала: 20, 40, 80 или 160 МГц: более широкие каналы обеспечивают более высокий PHY, но требуют четкой полосы и более чувствительны к помехам.
Ethernet против Wi-Fi с первого взгляда
Ethernet
- Стабильная, предсказуемая пропускная способность (94-98)% линейный тариф)
- Отсутствие совместного доступа: полная ссылка для одного устройства (на порт)
- Низкая задержка, отсутствие радиосвязи
- Требуется кабель; фиксированное размещение
- Быстрый Ethernet до 10 Гбит/с распространен на практике
Wi-Fi
- Пропускная способность варьируется: 40-70% Типичный PHY, ниже, когда далеко или шумно
- Общий носитель: все клиенты имеют одинаковый AP
- Расстояние, стены и помехи снижают скорость
- Мобильность: нет кабеля
- Wi-Fi 4 (n) - Wi-Fi 6 (ax); 2,4 и 5 ГГц
Преимущества понимания пропускной способности
- Реалистичные ожидания: Вы знаете, почему маршрутизатор 1200 Мбит / с не дает 1200 Мбит / с в приложении.
- Лучший выбор: Выберите Ethernet против Wi-Fi и правильную генерацию Wi-Fi (n, ac, ax) и ширину канала для вашего варианта использования.
- Устранение неполадок: Если измеренная скорость ниже реального диапазона, вы можете искать помехи, драйверы или медленный диск / NAS.
- Планирование: Оцените время резервного копирования или передачи с использованием реальной пропускной способности, а не рекламируемой PHY.
Ограничения и почему скорость может меняться
- Пропускная способность Wi-Fi сильно зависит от окружающей среды (расстояние, стены, количество клиентов, помехи). Калькулятор дает типичные диапазоны, а не гарантии.
- Пропускная способность Ethernet может быть ограничена самым медленным элементом: кабелем, NIC, коммутатором или другой конечной точкой (например, скоростью диска NAS).
- Тесты скорости измеряют пропускную способность конкретного сервера; ваше реальное использование (например, в NAS или другой стране) может отличаться.
- Старые устройства могут не поддерживать самый высокий PHY (например, только 802.11n); связь обеспечивает наименьшую общую способность.
Рекламные скорости на маршрутизаторах и коробках почти всегда являются теоретическим максимумом, а не пропускной способностью, которую вы увидите в реальном использовании. Используйте реальный диапазон этого калькулятора, чтобы установить ожидания; для Wi-Fi выберите условия (идеальные / типичные / плохие), которые лучше всего соответствуют вашей среде.
Эволюция стандартов
Ethernet эволюционировал от 10 Мбит/с до 100 (быстрый), 1000 (гигабитный), 2,5G, 5G и 10 Гбит/с. Поколения Wi-Fi (802.11n = Wi-Fi 4, 802.11ac = Wi-Fi 5, 802.11ax = Wi-Fi 6) увеличили скорость PHY через более широкие каналы, больше потоков (MIMO) и лучшую модуляцию. Каждое поколение улучшает пропускную способность в реальном мире и, в случае Wi-Fi 6, эффективность в плотных средах.
Выбор правильного соединения
Учитывайте эти факторы при планировании сети:
- Пример использования: Большие передачи файлов, резервные копии или редактирование видео выигрывают от Ethernet или высокого класса Wi-Fi (ac/ax, 80-160 МГц). Просмотр и легкая потоковая передача работают со скромной пропускной способностью.
- Задержка: Игры и VoIP предпочитают низкую задержку; Ethernet более устойчив, чем Wi-Fi.
- Мобильность: Ноутбуки и телефоны нуждаются в Wi-Fi; настольные компьютеры и серверы могут использовать Ethernet для лучшей производительности.
- окружающая среда: Многие стены или соседи означают больше помех; используйте 5 ГГц и рассмотрите Ethernet для критических ссылок.
Диаграмма сравнения пропускной способности
В приведенной ниже таблице (раздел 8) перечислена теоретическая и реальная пропускная способность для каждого варианта в этом калькуляторе. Используйте его для сравнения поколений Ethernet и Wi-Fi.
Теоретическая пропускная способность (PHY / скорость линии) является полезной ссылкой, но пропускная способность в реальном мире - это то, что вы получаете для передачи и потоковой передачи. Ethernet обеспечивает предсказуемую высокую пропускную способность с низкими накладными расходами; Wi-Fi предлагает мобильность с переменной пропускной способностью в зависимости от условий. Используйте этот калькулятор, чтобы увидеть типичные диапазоны для вашего типа соединения и для Wi-Fi, чтобы оценить скорость в идеальных, типичных или плохих условиях. Для лучшего сочетания скорости и стабильности предпочтите Ethernet, где это возможно, и выберите Wi-Fi 5 или 6 с достаточной шириной канала, когда вам нужна беспроводная связь.
Теоретический vs реальный обзор пропускной способности
Теоретическая скорость (PHY) — максимальная скорость физического слоя. Реальная пропускная способность — это то, что приложения видят после накладных расходов на протокол и, для Wi-Fi, факторов окружающей среды. Этот калькулятор показывает оба, чтобы вы могли установить реалистичные ожидания.
- Ethernet: ~94-98% Линейный тариф на практике
- Wi-Fi: обычно 40-70% PHY; изменяется в зависимости от условий
- Используйте «условия» в калькуляторе для Wi-Fi (идеальный / типичный / плохой)
Ethernet
Ethernet обеспечивает выделенную полнодуплексную связь на порт. Накладные расходы поступают в основном из заголовков кадров (Ethernet, IP, TCP) и межкадровых зазоров; TCP обычно достигает около 94-98% Линейный тариф. Таким образом, 1 Гбит/с Ethernet обычно доставляет около 940-980 Мбит/с для передачи файлов. Быстрый Ethernet (100 Мбит / с), Gigabit (1 Гбит / с), 2.5G и 10 Гбит / с распространены; реальные масштабы пропускной способности со скоростью строки.
- Стабильная пропускная способность; минимальная вариация
- Отсутствие совместного использования для одного порта; полная ссылка на одно устройство
- Низкая задержка; радиосвязь отсутствует
- Реальная пропускная способность ~94-98% линейный тариф
Wi-Fi 4 (802.11n)
802.11n (Wi-Fi 4) работает в 2,4 ГГц и 5 ГГц с шириной канала 20 или 40 МГц и до 4 пространственных потоков. Теоретический PHY колеблется от около 72 Мбит/с (20 МГц, 1 поток) до 600 Мбит/с (40 МГц, 4 потока). Пропускная способность реального мира обычно составляет 50-60% PHY в хороших условиях и может значительно падать с расстоянием или помехой. Все еще распространен на старых устройствах и в средах с частотой 2,4 ГГц.
- 20 или 40 МГц каналов; 1-4 потока
- 2.4 и 5 ГГц; 2.4 ГГц часто перегружены
- Реальная пропускная способность ~50-60% ФИ в хороших условиях
- Max PHY 600 Мбит/с (40 МГц, 4×4)
Wi-Fi 5 (802.11ac)
802.11ac (Wi-Fi 5) - это только 5 ГГц, с каналами 80 или 160 МГц и до 8 потоков. Скорость PHY варьируется от 433 Мбит/с (80 МГц, 1 поток) до более 6,9 Гбит/с (160 МГц, 8 потоков). На практике 80 МГц и 1-2 потока являются общими; реальная пропускная способность часто составляет 50-70% Фи. Доставляет сотни Мбит/с до более чем 1 Гбит/с в идеальных условиях. Wi-Fi 6 был заменен на новый, но широко используемый.
- 5 ГГц; 80 или 160 МГц каналов
- 1-8 потоков; 80 МГц 2 потока очень распространены
- Реальная пропускная способность ~50-70% ФИ
- До ~ 1,7 Гбит/с PHY (160 МГц, 2 потока) в этом калькуляторе
Wi-Fi 6 (802.11ax)
802.11ax (Wi-Fi 6) работает в 2,4 и 5 ГГц с каналами 20, 40, 80 или 160 МГц и улучшенной модуляцией (OFDMA, более высокая MCS). Скорость PHY выше, чем Wi-Fi 5 для той же ширины канала и потоков; реальная эффективность часто составляет 60-80% в хороших условиях. Улучшение производительности в плотных средах (многие устройства). Wi-Fi 6E добавляет 6 ГГц для большего спектра.
- 2,4 и 5 ГГц; 20-160 МГц каналы
- ОФДМА: лучше в плотной среде
- Реальная пропускная способность часто 60-80% ФИ в хороших условиях
- Более высокий PHY, чем ac для той же ширины / потоков
Почему реальная пропускная способность ниже
Ethernet
Заголовки фреймов (Ethernet, IP, TCP/UDP), подтверждения и межкадровые пробелы уменьшают полезную пропускную способность. TCP обычно достигает 94-98% Ссылка на здоровую линию. Таким образом, 1 Гбит/с Ethernet обычно дает около 940-980 Мбит/с для передачи файлов.
Wi-Fi
Wi-Fi добавляет накладные расходы MAC (заголовки, подтверждения, споры), а показатель PHY распределяется между всеми клиентами на одном AP. Расстояние и препятствия снижают модуляцию (MCS), поэтому скорость PHY падает. Помехи и столкновения еще больше снижают пропускную способность. Реальный Wi-Fi часто достигает 40-70% Теоретическая ФИ в типичных условиях, в плохих условиях она может быть значительно ниже.
Справочная таблица (Mbps)
| Подключение | теоретический | Реальный мир (min-max) |
|---|---|---|
| Ethernet 100 Mbit/s (Fast Ethernet) | 100 Mbps | 94 – 98 Mbps |
| Ethernet 1 Gbit/s (Gigabit) | 1000 Mbps | 940 – 980 Mbps |
| Ethernet 2.5 Gbit/s | 2500 Mbps | 2350 – 2450 Mbps |
| Ethernet 10 Gbit/s | 10000 Mbps | 9400 – 9800 Mbps |
| Wi-Fi 4 (802.11n) – 20 MHz, 1 stream | 72 Mbps | 25 – 45 Mbps |
| Wi-Fi 4 (802.11n) – 40 MHz, 1 stream | 150 Mbps | 50 – 90 Mbps |
| Wi-Fi 4 (802.11n) – 40 MHz, 2 streams | 300 Mbps | 100 – 180 Mbps |
| Wi-Fi 4 (802.11n) – 40 MHz, 4 streams | 600 Mbps | 200 – 350 Mbps |
| Wi-Fi 5 (802.11ac) – 80 MHz, 1 stream | 433 Mbps | 200 – 300 Mbps |
| Wi-Fi 5 (802.11ac) – 80 MHz, 2 streams | 867 Mbps | 400 – 600 Mbps |
| Wi-Fi 5 (802.11ac) – 160 MHz, 2 streams | 1733 Mbps | 700 – 1100 Mbps |
| Wi-Fi 6 (802.11ax) – 80 MHz, 1 stream | 600 Mbps | 350 – 500 Mbps |
| Wi-Fi 6 (802.11ax) – 80 MHz, 2 streams | 1200 Mbps | 600 – 900 Mbps |
| Wi-Fi 6 (802.11ax) – 160 MHz, 2 streams | 2400 Mbps | 1200 – 1800 Mbps |
Лучшие практики
- Для максимальной пропускной способности и стабильности используйте Ethernet (гигабит или выше), когда устройство может быть подключено.
- Поместите точку доступа Wi-Fi в центр и избегайте толстых стен или металла между устройством и AP, чтобы приблизиться к «идеальным» условиям.
- Используйте 5 ГГц для Wi-Fi, когда это возможно; меньше заторов, чем 2,4 ГГц. Wi-Fi 6 (802.11ax) повышает эффективность в плотных средах.
- Ширина канала: 80 МГц или 160 МГц дает более высокий PHY, но требует четкого канала; 40 МГц могут быть более стабильными в шумных областях.
- Тесты скорости измеряют реальную пропускную способность; сравните с реальным диапазоном этого калькулятора. Если вы значительно ниже диапазона, проверьте наличие помех, устаревших драйверов или медленного NAS / диска.