Linksys EA8500 MU-MIMO路由器評(píng)測(cè) 無(wú)線狂飆3倍速

黑沼鼬 · 發(fā)表于 2015-12-10 13:24

沒(méi)有MU-MIMO何以Wave2？

早在2015年年初，關(guān)于802.11ac Wave2 路由器的各種測(cè)試就已經(jīng)滿天飛。在當(dāng)時(shí)，整個(gè)業(yè)界都認(rèn)同802.11ac Wave2無(wú)線路由器產(chǎn)品除了有更多天線更大吞吐量以外，還需要支持MU-MIMO以大幅增加WiFi效率，適應(yīng)家庭甚至公共空間需求。

可惜的是，在2015年初宣稱自己是802.11ac Wave2的家用路由器產(chǎn)品，至今都未能提供對(duì)MU-MIMO的支持。官方當(dāng)時(shí)的說(shuō)法是會(huì)在2015年Q3提供固件更新打開MU-MIMO。可惜一年過(guò)去了，當(dāng)時(shí)說(shuō)好的MU-MIMO固件至今不見(jiàn)蹤影，無(wú)線路由器廠商紛紛在包裝和官網(wǎng)上去掉了MU-MIMO（這其中包括了Netgear R7500和ASUS AC87U）。究其原因，就在于初代802.11ac Wave2無(wú)線路由器，無(wú)論是Netgear R7500 v1還是AC87U在5GHz頻段上都采用了寬騰達(dá)（Quantenna）的QSR1000方案，寬騰達(dá)在當(dāng)時(shí)宣稱802.11ac wave2上市不久就能拿出新固件釋放封印的MU-MIMO，可直到本文截稿，寬騰達(dá)打開QSR1000 MU-MIMO功能的固件遙遙無(wú)期。

Linksys EA8500 MU-MIMO路由器評(píng)測(cè) 無(wú)線狂飆3倍速

盡管大家都有Q，但寬騰達(dá)（Quantenna）和高通（Qualcomm）、以及高通創(chuàng)銳訊（Qualcomm Atheros）沒(méi)有一丁點(diǎn)關(guān)系，Netgear R7500盡管使用了高通的IPQ8064，卻陰差陽(yáng)錯(cuò)的選擇了寬騰達(dá)的Q5GHz 11ac方案，最終首款啟用MU-MIMO功能路由器頭銜被命途多舛的Linksys以EA8500半路奪走，Linksys EA8500無(wú)線路由器也順理成章的成為本文的主角。

MU-MIMO是什么鬼？為什么那么重要？

所謂MU-MIMO實(shí)際上是Multi-User Multiple-Input Multiple-Output（多用戶多重輸入輸出）的縮寫。在MU-MIMO路由器問(wèn)世以前，我們使用的一根以上天線的路由器都基于SU-MIMO技術(shù)，這里的SU自然也就是單用戶的意思。在MU-MIMO技術(shù)誕生以前，WiFi同一時(shí)間只能服務(wù)一個(gè)客戶端，之所以你家里十多個(gè)WiFi設(shè)備都能上網(wǎng)，不過(guò)是路由器根據(jù)時(shí)間輪流服務(wù)不同設(shè)備而已。

WiFi聯(lián)盟的路線圖，802.11ac標(biāo)準(zhǔn)分成了兩個(gè)階段，第一個(gè)階段目標(biāo)是迅速推出產(chǎn)品，讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的速度盡快達(dá)到1Gbps的速率，而信號(hào)發(fā)送方式依然沿用了老舊802.11n的模式：無(wú)線路由器/接入點(diǎn)向360度范圍內(nèi)的所有方向發(fā)送信號(hào)，一次只能向一個(gè)客戶端溝通來(lái)做傳輸，當(dāng)一個(gè)客戶端服務(wù)完之后，才會(huì)服務(wù)下一個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸是“輪流”進(jìn)行。由于802.11ac有高達(dá)80MHz的頻寬，在接入設(shè)備少的時(shí)候，問(wèn)題還不大，但當(dāng)接入的設(shè)備增加到數(shù)十、上百個(gè)，問(wèn)題就來(lái)了，80MHz的頻寬和傳輸總量被大量設(shè)備分割，大部分設(shè)備都在等待和路由器通訊，互相爭(zhēng)搶資源，結(jié)果是大家都慢得一塌糊涂。

MU-MIMO則是一種讓你的路由器同時(shí)與多個(gè)設(shè)備溝通的技術(shù)，它是802.11ac標(biāo)準(zhǔn)第二階段（Wave2）的里程碑，這種進(jìn)步甚至比802.11b/g到802.11n，再到802.11ac來(lái)得還要大，因?yàn)檫^(guò)去WiFi的進(jìn)步提升的不過(guò)是速度，而MU-MIMO才是真正改善了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

使用了MU-MIMO技術(shù)的802.11ac Wave2路由器的信號(hào)并非360度全向發(fā)射，實(shí)際上，你可以把MU-MIMO路由的信號(hào)看作是“三道射線”，高通利用波束成型（Beamforming）和多用戶分集技術(shù)，將信號(hào)在時(shí)域、頻域、空域三個(gè)維度上分成三部分，看起來(lái)就像是同時(shí)發(fā)出三個(gè)不同的信號(hào)，射向三臺(tái)不同的設(shè)備，這樣，MU-MIMO路由就能同時(shí)“1 vs 3”。由于三個(gè)信號(hào)互不干擾，因此每臺(tái)設(shè)備得到的資源是相等的，而且數(shù)據(jù)傳輸能同時(shí)進(jìn)行，從路由器角度衡量，數(shù)據(jù)傳輸速率提高了2.5～3倍。

假設(shè)你家里有3臺(tái)手機(jī)，3臺(tái)手機(jī)中網(wǎng)絡(luò)最快的那臺(tái)與WiFi的連接速度433Mbps，在傳統(tǒng)SU-MIMO路由器下，你網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量不會(huì)超過(guò)433Mpbs，因?yàn)橥粫r(shí)間路由器只能服務(wù)一個(gè)客戶端。而在MU-MIMO系統(tǒng)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量應(yīng)該是3臺(tái)手機(jī)之和，而非433Mbps。這樣在相同頻段、帶寬和協(xié)議下，運(yùn)用MU-MIMO技術(shù)的WiFi系統(tǒng)在總帶寬和吞吐量上數(shù)倍于傳統(tǒng)SU-MIMO路由器，頻譜效率自然不可同日而語(yǔ)。

搭載高通全家桶 Linksys EA8500開包上手

作為首個(gè)MU-MIMO Enable路由器，Linksys EA8500采用了CISCO時(shí)代留下的Smart WiFi整體外觀。不同以往的是，Linksys EA8500擁有4根天線，組成了4X4空間流架構(gòu)。在內(nèi)部設(shè)計(jì)方面，Linksys使用了高通IPQ8064 SoC，5GHz部分用高通創(chuàng)銳訊QCA9980實(shí)現(xiàn)——根正苗紅的高通全家桶也許才是實(shí)現(xiàn)MU-MIMO的關(guān)鍵？

在接口方面，Linksys EA8500擁有4個(gè)千兆（LAN）局域網(wǎng)接口、1個(gè)千兆廣域網(wǎng)（WAN）接口、1個(gè)USB 3.0接口以及1個(gè)USB 2.0+eSATA接口。這樣的接口配備足以看出EA8500不僅能輕松搞定無(wú)線、有線網(wǎng)絡(luò)的共享和交換，在打造簡(jiǎn)單NAS方面也能輕易勝任。

Linksys EA8500屬于Linksys SmartWiFi產(chǎn)品線，所以自然不會(huì)像WRT1900AC那樣全面開源。在固件設(shè)計(jì)方面，Linksys EA8500也更多的從易用性和穩(wěn)定性上考慮，除了網(wǎng)絡(luò)共享、文件共享之外并沒(méi)有太多其他的功能。我們拿到的EA8500固件版本為1.12，首次運(yùn)行后自動(dòng)更新到了1.1.4.168206。

盡管Linksys EA8500是首款MU-MIMO Enable路由器，但在路由器固件中我們沒(méi)有找到任何關(guān)于MU-MIMO的設(shè)置和開關(guān)，由此不難看出MU-MIMO需要通過(guò)底層硬件實(shí)現(xiàn)，而不僅僅是固件更新。

Linksys EA8500使用的是高通IPQ8064 SoC，這個(gè)驍龍800的親戚至今依然是家庭路由器領(lǐng)域的性能之王，因此EA8500無(wú)論是管理界面的響應(yīng)速度、文件共享速度和運(yùn)行可靠性都讓人滿意。當(dāng)然，我們更在乎的是MU-MIMO是不是真的像傳說(shuō)中那樣有數(shù)倍于前輩的性能提升。

無(wú)線狂飆三倍速 MU-MIMO初試牛刀

進(jìn)入2015年，家用路由器就一路在無(wú)線速度上狂飆。過(guò)去AC1750就已經(jīng)是高端，如今旗艦已經(jīng)在AC5300規(guī)格上開打。另一方面，各種802.11ac客戶端的速度卻進(jìn)展緩慢。你能買到的大部分USB無(wú)線網(wǎng)卡都只有AC1200，手機(jī)大多是用單天線止步于433Mbps，高端平板使用多天線MIMO，也不過(guò)866Mbps。還記得我們上文說(shuō)的嗎？在傳統(tǒng)SU-MIMO下無(wú)論你路由器多快，接入的設(shè)備有多少，最終吞吐量都不會(huì)超過(guò)網(wǎng)絡(luò)中最快的那個(gè)設(shè)備。換句話說(shuō)，在日常情況下沒(méi)有MU-MIMO功能的頂級(jí)路由器無(wú)線部分吞吐量幾乎沒(méi)有可能超過(guò)1000Mbps。

那同樣的情況，換成MU-MIMO會(huì)怎么樣？我們借助Linksys EA8500、Netgear R7000、2個(gè)小米Note手機(jī)、1個(gè)華碩zenfone Selfie手機(jī)、1個(gè)微星Gaming GT72電競(jìng)筆記本搭建了MU-MIMO測(cè)試環(huán)境。

值得一提的是，MU-MIMO需要客戶端與路由器端同時(shí)支持才能啟用，我們小米Note、華碩zenfone Selfie都支持MU-MIMO。事實(shí)上新一代搭載高通SoC的手機(jī)大部分支持MU-MIMO。

在流量生成端，我們采用了微星Gaming GT72筆記本，這款筆記本內(nèi)置了Killer e2200千兆有線網(wǎng)卡，我用通過(guò)此網(wǎng)卡和一條2米AMP的6類非屏蔽網(wǎng)線與EA8500路由器連接。其余三臺(tái)手機(jī)通過(guò)WiFi與EA8500路由器連接。在路由器設(shè)置方面，我們將5GHz頻段的首選頻段設(shè)置為149，協(xié)議為802.11ac Only，帶寬80MHz。

整個(gè)測(cè)試使用開源的iPerf來(lái)生成、測(cè)量網(wǎng)絡(luò)流量，最初由美國(guó)國(guó)家應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)研究實(shí)驗(yàn)室（NLANR）設(shè)計(jì)，隨后由美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)。為了精確測(cè)量結(jié)果，我們選擇手機(jī)端作為服務(wù)器發(fā)送端（iperf -s)，電腦端作為客戶端接收（iperf -c）在流量發(fā)送端使用的是iperf 2.0.2 apk，流量接收端使用的是已經(jīng)編譯過(guò)的32bit x86 windows iperf 2.0.2-5。

iperf是一個(gè)完全命令行方式運(yùn)行的基準(zhǔn)測(cè)試軟件，我們?cè)谖⑿荊aming GT72筆記本上分別建立了3個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程用于接收流量，每個(gè)進(jìn)程采用了除端口以外其他一致的命令行：

iperf -c 【IP】 -i3 -t3600 -b350M -p【PORT】

在這個(gè)命令中-c代表是iperf的流量接收端（Client），-i是時(shí)間間隔，此處是3秒。-t為測(cè)試時(shí)長(zhǎng)，方便起見(jiàn)設(shè)置為3600秒。-b為目標(biāo)帶寬，我們使用千兆有線網(wǎng)絡(luò)與路由器連接，每個(gè)進(jìn)程350M帶寬，總帶寬為1050Mbps（這幾乎是千兆有線網(wǎng)絡(luò)傳輸率的上限）。

在手機(jī)端，我們使用的命令行如下：

iperf -s -i1 -w3M -p【PORT】

其中-s代表手機(jī)為服務(wù)器端（Server），-i1為每秒顯示一次結(jié)果，-w3M為指定TCP窗口大小為3M（默認(rèn)為8KB）。

我們首先用1臺(tái)zenfone Selfie進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試中zenfone Selfie吞吐量穩(wěn)定在了315Mbps左右。隨后我們加入小米Note手機(jī)一臺(tái)，此時(shí)zenfone Selfie吞吐量為315Mbps，小米Note吞吐量為355Mbps，由此可見(jiàn)無(wú)線總吞吐量為315Mbps+355Mpbs=670Mps。

隨后我們將三臺(tái)手機(jī)同時(shí)打開，同時(shí)運(yùn)行iperf，三臺(tái)手機(jī)吞吐量分別為289Mbps、314Mbps、326Mbps，這樣EA8500所實(shí)現(xiàn)的無(wú)線總吞吐量為929Mbps！這樣的速度已經(jīng)非常接近千兆有線網(wǎng)絡(luò)連接的極限，由于EA8500并沒(méi)有提供萬(wàn)兆接口或者端口聚合功能，所以我們未能進(jìn)行更高帶寬的測(cè)試。

MU-MIMO的總吞吐量為929Mbps，那傳統(tǒng)的SU-MIMO測(cè)試結(jié)果又會(huì)如何？我們找來(lái)了Netgear R7000路由器在同樣的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。由于固件不同，Netgear R7000路由器無(wú)法指定帶寬，所以5GHz無(wú)線網(wǎng)絡(luò)頻段設(shè)置為149，帶寬設(shè)置為1300M。在R7000進(jìn)行測(cè)試時(shí)我們關(guān)閉包括EA8500在內(nèi)的其他無(wú)線設(shè)備。

首先讓zenfone Selfie上場(chǎng)，在單個(gè)設(shè)備下zenfone Selfie的吞吐量達(dá)到了344Mbps！隨后我們加入了小米Note，此時(shí)無(wú)論是小米Note還是zenfone Selfie的傳輸率都被腰斬，小米Note傳輸率為158Mbps，zenfone Selfie為153Mbps，兩者吞吐量加一起也只有311Mbps。隨著第三個(gè)測(cè)試設(shè)備加入，每個(gè)設(shè)備的帶寬進(jìn)一步下降，兩個(gè)小米Note手機(jī)分別為90Mpbs、93Mbps，zenfone Selfie為96Mbps，這意味著R7000無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的總吞吐量只有279Mbps！SU-MIMO系統(tǒng)和MU-MIMO系統(tǒng)吞吐量在我們測(cè)試中相差了3.3倍！

還記得本文剛開始我們說(shuō)的么？SU-MIMO系統(tǒng)最大帶寬基本與最高速度的設(shè)備一致，而MU-MIMO系統(tǒng)的帶寬則為各設(shè)備之和?，F(xiàn)在看來(lái)理論和實(shí)際測(cè)試結(jié)果基本吻合。

結(jié)語(yǔ)：千萬(wàn)別買不帶MU-MIMO的802.11ac Wave2路由器

每次無(wú)線路由器的更新?lián)Q代，都帶來(lái)無(wú)線性能的狂飆。從802.11b到如今的802.11ac，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)不可同日而語(yǔ)。隨著頻譜資源的吃緊，802.11ac選擇了新的進(jìn)化路徑——MU-MIMO。在我們的初步測(cè)試中，MU-MIMO以3倍的實(shí)際帶寬徹底碾壓了傳統(tǒng)SU-MIMO旗艦路由器。

MU-MIMO并不需要路由器加裝額外的芯片，帶來(lái)的提升極其顯著，因此我們強(qiáng)烈建議大家如果要升級(jí)到802.11ac wave2路由器，千萬(wàn)別買不帶MU-MIMO的產(chǎn)品，因?yàn)椴还苣闶茿C5300還是AC1000000，都無(wú)法在沒(méi)有MU-MIMO的加持下獲得更多的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬。

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