隨著人人都有一支手機，加上網路世代的演進，Wi-Fi 儼然成為現代人馬斯落需求金字塔的頂層之一
但你知道初代 Wi-Fi 1997 就發表了，而目前最廣為使用的 802.11n 協定 2008 才發表，並且到現在經過十多年，Wi-Fi 又增加了多少演變？

Wi-Fi 6 ?

想必大家最近在電商平台上最常看到的 Wi-Fi 路由器廣告莫過於標榜 Wi-Fi 6、Wi-Fi 7 規格
那究竟後面的數字代表什麼意義，以及與現在家中自己用的 Wi-Fi 又差多少呢？

WiFi 4、WiFi 5 和 WiFi 6 有什麼不同？

首先 Wi-Fi 4 的 4 是表示第幾代 Wi-Fi，而每一代分別代表一個 Wi-Fi 協定，數字越大則越新。並根據不同的協定有不同的規範或使用不同的技術
如常聽到的 802.11n 則是指 Wi-Fi 協議，就是指 Wi-Fi 4。802.11ac 則是 Wi-Fi 5，最新的 Wi-Fi 6 則是 802.11ax，這個 n、ac、ax 有時也會標註在 AP / Router 的型號上，例如 Synology 的 RT2600ac （Wi-Fi 5）、RT6600ax（Wi-Fi 6）
此外常聽到的 2.4 G Wi-Fi 通常是代表 Wi-Fi 4，而 5Ghz WiFi 則是 WI-Fi 5，當然最新的 Wi-Fi 6 則是均支援

▼ 將 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6 的理論速度一字排開，可以發現目前還算常見的 802.11n (Wi-Fi 4) 的速度和最新的 Wi-Fi 6 已經有約 16 倍之差 (9608/600 Mbps) 。但理論值歸理論值，這之間利用了什麼技術提昇，及Wi-Fi 的理論速度需要在何種條件之下達成又是另一個重點。

▼ 當然更進階一點也整理了更詳細的 Wi-Fi 協定規格比較表。其中還有如 MU-MIMO、QAM、RF 頻寬等不同細節在不同版本上的差異，而頻寬也會取決於這些如空間流數量，文章後段會大致介紹

▼ 但其實也不是所有產品定位都會用滿 Wi-Fi 定義出來的規格，要看當期產品規劃與晶片設計組的支援程度。我們以 Synology 的產品線為例，目前 WiFi Router 有兩款 RT2600ac 與 RT6600ax 產品，剛好分別跨了兩個 Wi-Fi 規格世代

1. 可以看到 RT2600ac 雖然是 Wi-Fi 5，但天線規格僅支援 2×2 MU-MIMO，所以總頻寬上相比 Wi-Fi 5 wave 2 的 6933 極限值，實際最大只有 1733 Mbps，也是常見的 Wi-Fi 5 AP 的最大速度
2. 而 RT6600ax 這次發表就用到了 4×4 雙向 MU-MIMO，其他如 QAM RF 頻寬也是用滿，因此最大頻寬支援到 Wi-Fi 6 理論值 9608 Mbps 的一半：4804 Mbps

三頻 / 雙頻

在 Wi-Fi Router 的商品名稱上，大多會聽到商品號稱有三頻或雙頻的功能，那這數量之間的差異又是什麼呢？

▼ 以 RT6600ax 來說，它標榜著為三頻路由器。主要是搭載著 2.4Ghz 與雙頻的 5 Ghz Wi-Fi，而 2.4 Ghz 與其中一頻的 5Ghz 是用來傳輸資料，另一頻的 5 Ghz Wi-Fi 則是來做 Mesh 網路的溝通

因此整理如下

• 單頻 Wi-Fi 路由器：搭載傳統 2.4 GHz 的無線信號頻率，通常配備 1~2 根天線
• 雙頻 Wi-Fi 路由器：除了搭載 2.4 GHz 頻率外，還多了 5GHz 頻率的支持能力，會透過兩根不同的天線分別發射兩種不同的頻率，提供使用者不同情境下不同頻率的 Wi-Fi 網路使用
• 三頻 Wi-Fi 路由器：由 1 個 2.4 GHz 和兩個 5 Ghz 頻率所構成。

2.4 / 5 / 6 GHz 頻率

那這個 2.4 Ghz，5 Ghz「頻」是什麼，「頻」主要是指 Wi-Fi 技術使用的無線頻率
主要常見用於 Wi-Fi 的頻率有 2.4 Ghz、5 Ghz 及最新 Wi-Fi 6 可以用到的 6 Ghz
不過因為頻率及物理原理，越小的頻率涵蓋的範圍越遠，但是速度相對較慢，這代表著 Wi-Fi 6 新用上的 5.8 Ghz 及 6 Ghz 頻率有著更快的傳輸能力
也摘錄了幾個頻率相關的特性：

1. 速度：6G > 5G > 2.4G
   以 Wi-Fi 6 規格來說，2.4 G 最大可達 574 Mbps 單一空間流，而 5 G 則可以更快的到 1201 Mbps
2. 覆蓋範圍：2.4G > 5G > 6G
3. 因為 2.4G 使用的頻段較為普遍，切出的頻段各自相近重疊率高，易受干擾
4. 許多周邊設備也是用 2.4 GHz 頻段，如藍芽滑鼠等也用近似頻率，相比其他頻段更易受干擾

Wi-Fi 6 重點新技術

Wi-Fi 6 除了使用到新的更快更不易受干擾的頻段以外，Wi-Fi 6 和舊有的 Wi-Fi 協定更多不同的地方在於：使用了更完整的 MU-MIMO 及 OFDMA 技術

MIMO

Multiple-Input Multiple-Output ，是一種與 Wi-Fi 收發天線有關的技術，常聽到 Wi-Fi AP 規格上的空間串流就是指這個技術。

▼ 從天線與裝置收發端的天線排列組合圖，透過簡單的排列組合，再多組天線之下可以讓 AP 發送端與裝置接收端走出多條空間串流，如 2×2 的 MIMO 技術就比傳統的 SISO 多了 3 條通道

例如：過去傳統路由器僅有一根天線的話，一次只能服務到裝置上的一根天線。例如假設一台 AP 的 Wi-Fi 規格理想值有 4800 Mbps（四天線），如果僅用到一根天線的話那就僅支援最大 1200 Mbps 的頻寬。

因此 MIMO 的寫法是 AxB MIMO，A表示發送天線的數量(左)，B表示接收端的天線數量(右)。搭配著 MIMO 技術，最大就能發會發送端 4 x 接收端 4 的多輸出輸入（4×4 MIMO），就能達到 4800 Mbps 的最大頻寬了

MU-MIMO

不過你有注意到上面的 MIMO 技術一次僅能服務一個裝置嗎？雖然透過高頻時間禎切換的方式也可以達成多裝置同時存取的相似狀況，但還是限制於一個時間下僅能服務一個裝置，裝置間需要排隊等待傳輸，如果裝置一多，那就會造成明顯的延遲或卡頓，而 MU-MIMO (Multi-User) 就是為了解決此問題 MIMO 的進化版。

▼ 假設僅支援 SU-MIMO (Single User) 的狀況下，即使你的 AP 有 4 天線，頻寬能達到 1201×4 Mbps，但由於接收端僅有 2 天線，等於另外兩天線都浪費了，最多僅可以達到 1201×2 Mbps 的速率

▼ 但如果如 RT6600ax 有著四天線，支援 4×4 MU-MIMO 的話，即使裝置數量再多，大家也都同時連上支援的空間流數量（天線）。加上 MU-MIMO 透過資料預編碼的方式，可以將有再傳輸的使用者所需的資料各自分配，需要的人再拿取自己資料即可，就可以達成共享空間流的能力了。

▼ 用頻寬舉例子的話，假設 Wi-Fi 6 單一串流最高支援 1201 Mbps，而如 RT6600ax 有 4 天線用來傳輸

• 假設它僅支援 SISO，那最大頻寬就只支援 1201 Mbps
• 假設它支援 SU-MIMO，那他最大頻寬支援同時一個裝置的 4x 1201 Mbps
• 假設它支援 MU-MIMO 4×4，而裝置僅支援 MU-MIMO 2×2，那 AP 支援最多 2 種這類的裝置同時共享 4×1201 = 4804 Mbps 的頻寬

而 MU-MIMO 是 Wi-Fi 5 wave 2 才開始採用的技術（僅下載），不過到 Wi-Fi 6 才支援完全體雙向傳輸

MU-MIMO 優勢：

• 更能服務多裝置的情況，減少延遲提高效率
• 空間串流數增加之下，網路流量更大
• 減少延遲

OFDM / OFDMA 正交分頻多工存取

從名字上真的很難理解這是什麼技術。

簡單來說，OFDM 技術之下會將傳輸的資料分割成較小的封包來傳送，主要是將資料傳輸的序列，分配再多個不同的子載波上平行傳送

而 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 5 最大的區別可以說是 Wi-Fi 5 以前都是採用 OFDM 技術，使用者的多工傳送是透過不同的時間單位切割出來的。代表每一個時間單位中，一個子載波僅會有一位用戶的傳輸資料。
但在 Wi-Fi 6 之後，引進了更高效率的 OFDMA 技術，主要差異就是在同一個子載波中，可以透過添加多址的方法來實現傳輸多用戶的資料

▼ 以圖片所示，一輛卡車就是一個子載波。
OFDM 的話一輛卡車只能載一位用戶（顏色）的資料，如果要傳三份資料就要花三個時間單位。但如果是 OFDMA 之下可以同時傳輸不同用戶的資料，僅花一個單位就可以傳送原本 OFDM 三個單位時間需要的數據，更省時間和資源。

而在 Wi-Fi 6 OFDMA 的優勢之下，更能帶來這些優點

1. 將各種零散小組和的封包組合為大封包傳送，較低頻寬負擔
2. 同時傳送資料的話能有效降低延遲
3. 利用頻寬並改善多使者同時傳輸之下的流量品質，並增加最大負載數量

TWT 節能機制（Target Wake Time 目標喚醒時間)

TWT 技術主要是使用者端和 AP 之間定義了一張共同時間週期的表，而這個時間週期是以 TWT 時間週期為單位。當 TWT 時間週期到達時，AP 會發送觸發訊號給使用者端，這時使用者裝置才甦醒並進行數據交換，結束後恢復睡眠模式。
相比傳統 Wi-Fi 節能方式，TWT 技術定義好時間週期之下可以增加更多終端裝置被動睡眠的時間，而更省電甚至進一步因為各個使用者端都是以 TWT 時間單位為基礎， AP 也可以對其進行分組發送，從而節能提高效率

Wi-Fi 6 運作的必備條件？

透過前面的表可以知道，Wi-Fi 6 是可以向下相容 802.11a/b/g/n/ac 的，因此如果要真正使用到 Wi-Fi 6 的功能，你要確認以下條件都有達成：

• 購買的路由器是否支援 Wi-Fi 6？
• 您的終端裝置是否支援 Wi-Fi 6？ 如手機、電腦也要確認有支援 Wi-Fi 6 才能發揮最大速度

▼ 我也將 Apple 近年支援 Wi-Fi 6 的裝置整理成簡單的圖表來提供參考：
PS. 當然如果目前某系列裝置有支援 Wi-Fi 6，同系列未來的機種沒意外也會支援，以此類推

▼ iPhone X 以後才支援 Wi-Fi 5 wave 2， iPhone 11 以後才支援 Wi-Fi 6，並且注意到的是手機因為體積限制，大多都僅有 2T2R 的天線（Wi-Fi 6 最多支援到 8T8R）

▼ MacBook 部分比較雜亂，15 /16″ 機型過去有支援到 3/MIMO 的 Wi-Fi 5 網路，但 M1 後均統一為 2/MIMO 的 Wi-Fi 6 規格（天線數量縮水）

那誰需要升級 Wi-Fi 6？

透過 Wi-Fi 6 主要降低延遲、提升頻寬和同時更多服務數的特性，大概可以整理出這些需求的使用者：

1. 裝置數很多的環境
   因應物聯網時代的到來，例如我家光是加上 HomeKit 相關裝置就多達 5~60 個在線裝置，如果是處理這麼大量的 Wi-Fi 裝置的需求使用者，那可以考慮升級到

2. 需要低延遲網路的使用者 – 如電競遊戲
   前面介紹到 Wi-Fi 6 有一個技術特點就是降低延遲，如果是利用 Wi-Fi 來遊玩低延遲遊戲的使用者，那非常可以考慮

3. 需要更多總頻寬 – 工作室、辦公室或高度需求的家庭使用者
   Wi-Fi 6 的總頻寬遠比 Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 4 最多多了 16 倍（理想狀況下），如果是
   當然這需要考量到你的收發裝置都有達到最大理想條件的狀況就是了

4. 還在使用 Wi-Fi 4 的人
   Wi-Fi 4 2.4G 網路直到現在要快要 10 年了，雖說 2.4G 網路又廣又強，但如果會遇到需要更快的頻寬或更好的反應時間，也是可以讓家中的老機器退休換上更新的技術了

Wi-Fi 6E？需要等更新嗎？

那講完了 Wi-Fi 6 大部分的特點，比 WI-Fi 6 晚一年推出的 Wi-Fi 6E 又差在哪？
Wi-Fi 6E 其實只是 Wi-Fi 6 的擴展標準（Extension），以主要差異來說，Wi-Fi 6E 比 Wi-Fi 6 多了可以使用 6 GHz 頻段（5.925 GHz~7.125 GHz）的能力，但以標準來說，其他標準與能力上 Wi-Fi 6E 與 Wi-Fi 6 大致相同，如最大頻寬都均為 9.6 Gbps。

那使用 6 G 頻段有什麼好處呢？一來可以避免現有舊制 Wi-Fi 比較普遍的干擾性外， 6GHz 的頻率可以帶來更大的頻寬與更快的速度。並且附帶 7 個 160 MHz 的頻道，使流通量增加一倍！Wi-Fi 6E 算是 Wi-Fi

而如果問說需不需要升級至 Wi-Fi 6E 呢？我覺得就看個人需求為主

如果你財力廣闊，那當然升好升滿等新技術的到來
但如果考量到預算和久久升級一次的需求。
一來 Wi-Fi 6E 的 Router 還非常稀少，直至上個月才有幾款旗艦型號的發表。二來即使你準備好了 Router，但你的裝置也還不支援 Wi-Fi 6E。而且例如筆電和手機大多都只支援 2T2R 天線，目前無線網卡也鮮少有 4/MIMO 的規格。有如 Apple Devices 直至下一代的 rumor 消息都還是維持保守的 Wi-Fi 6 ，目前 Wi-Fi 6 Router 的規格其實很夠用

開箱 RT6600ax Wi-Fi 6 路由器

▼ 家中使用 Wi-Fi 5 的 RT2600ac 許久了，隨著 iPhone 13 等發表都搭載了 Wi-Fi 6 的接收規格，但也一直還未更換路由器。
剛好趁這次 Synology 發表了 RT6600ax 將家中主力路由器一次推上

▼ 相比 RT2600ac (Wi-Fi 5) 的四天線外觀，此次 RT6600ax 增加到了六天線（4/MIMO)，最大可以支援到 4804 Mbps 接近 5 Gbps 的網路傳輸速度，雖說要 4/MIMO 下的條件才能達成，非常期待接下來有
另外我猜很多人會問說為何不直接攻頂 Wi-Fi 6 規格的 8 天線，一來家中裝置數較多的數量多為手機或筆電，這種類型的裝置大多搭載 2~3 天線，其實以 4 天線的規格來說就充分夠用了 (?)

▼ 配件部分超級簡單環保(?) 變壓器和一條網路線，以及一本說明書。變壓器此次是採用喬威 12V 3.5A，連接頭是可以拆下換成別國的規格模組

▼ 背面這次最大的亮點是這次 RT6600ax 搭載了一個 2.5G bps 的 WAN / LAN，目前想到比較好的用途應該偏向接上 2.5G Switch 來構成全戶 2.5G 區網

▼ RT6600ax ㄓ與 RT2600ac 相比整台外觀比較方正一點，這種多天線的設計還是有點難擺放。USB 連接埠後方的改為 USB 3.0 了，黃色部分搭載的 LAN 埠 RT2600ac 均為 1Gbps 網路孔，RT6600ax則為一孔 2.5 Gbps。
另外過去 RT2600ac 天線容易軟掉的問題在 RT6600ax 有改善設計，堅挺很多！

▼ 另外一個連接埠上的差異是，移除了 SD 卡讀卡機和側邊 USB 連接埠的設計，記憶體也由 512M 升級為 1GB DDR3

對決 Wi-Fi 5 vs Wi-Fi 6

▼ 既然剛好兩個世代 Wi-Fi 的 Router 機種都在手邊，便利用幾個不同世代與天線數量的裝置來測試一下兩者的速度

測試環境：距離 Wi-Fi Router 2 公尺遠，裝置間無其他干擾遮蔽。手機靜置於官方立架上避免手持遮蔽天線，筆電則放置於獨立平台
測試軟體：

• 伺服器端：
  • 透過 2.5 Gbps Switch 及 10 Gbps 網路孔將 Mac mini M1 使用 iPerf 3 作為傳輸伺服器 /
  • Speednet + 光世代 500M (有線測試：525 上傳 / 267 下載 Mbps)
• 測試接收端：iOS 使用 Surge iPerf3 / Speednet 測試軟體，macOS 使用 iPerf 3 CMD 工具 Speednet 網頁版

測試裝置：

Wi-Fi 6 組別：

• iPhone 12 (Wi-Fi 6 2T2R)、MacBook Air M1 (Wi-Fi 6 2T2R)

Wi-Fi 5 組別：

• iPhone X (Wi-Fi 5 2T2R)、MacBook Pro 15″ 2018 (Wi-Fi 5 3T3R)

2.4Ghz 測試

▼ 2.4 Ghz 的測試其實頗意外的，在 RT6600ax 的 2.4Ghz 模式下能破百，猜測是因為居家網路也是有蠻多鄰居 Wi-Fi 干擾的，離理論值的 300 Mhz 有差距

▼ 特別是可以看到 (#1, #2) 如果以 Wi-Fi 6 的裝置 (MacBook M1 / iPhone 12) 來接收 2.4Ghz Wi-Fi 更可以達到相對 Wi-Fi 5 的顯著提升，大約有 1.5x 的提升差距呢

▼ 從上限速度提升更多的 iPerf3 測試也可以看到一樣的結果，反倒是 Wi-Fi 5 裝置在 Wi-Fi 6 的 Router 底下反而衰退，不確定原因為何

5Ghz 測試

接著測試相對干擾比較少的 5Ghz 頻率，有先將頻道調整到干擾的頻道，並且確認訊號強度 -40 dbm 以下

▼ 從 #1 可以看到原本透過 Wi-Fi 5 會卡上傳約 235 Mbps 的上傳速率到了 Wi-Fi 6 也能吃滿光世代 265 Mbps 的最大上傳值了，推測是 Wi-Fi 6 MU-MIMO 有支援到上傳的部分的差異
另外下載部分則是非常接近，原本 Wi-Fi 5 的速度就能吃滿光世代 500M 了

▼ 不過透過 iPerf3 測試還是更意外了，除了能知道光世代 500M 無法利用完 Wi-Fi 6 以外，可以看到還是天線取決於一切，3T3R 的 Wi-Fi 5 筆電雖然是使用 Wi-Fi 6 但速度還是大勝 (#1)，反觀手機 (#2) 均搭載 2T2R，在兩個不同 Wi-Fi 協議的表現下沒什麼差異

以測試結果而言能能瞭解到 Wi-Fi 6 對於 Wi-Fi 網路的最大速度的提升蠻有幫助的，但前提是你的裝置天線數要夠多。

• 如果以手機筆電常見的 2T2R 條件來說，Wi-Fi 6 對於提升 2.4Ghz 網路頗有幫助，加上 Wi-Fi 6 特性又是善於處理更多的裝置，家中有許多智慧家庭裝置的話蠻適合去研究看看適不適合升級的。
  但如果是 5Ghz 網路，2T2R 一般使用下沒什麼差異就是了
• 但如果裝置的天線數多，3T3R 或者桌電的 4T4R，在 Wi-Fi 6 底下即使使用 Wi-Fi 5 規格，也還是能大幅提昇速度！
  可惜手邊沒有 4T4R Wi-Fi 6 的裝置（查了一下 Intel 網卡也大多還是 Wi-Fi 6 2T2R)，不然有機會會想將結果比較一下到底差多少～