Atšķirība starp 2,4 GHz un 5 GHz

Pirmkārt, mums ir jāpaskaidro, ka 5G sakari nav tas pats, kas 5 GHz Wi-Fi, par kuru mēs šodien runāsim. 5G sakari patiesībā ir 5. paaudzes mobilo tīklu saīsinājums, kas galvenokārt attiecas uz mobilo sakaru tehnoloģiju. Un mūsu 5G šeit attiecas uz 5 GHz WiFi standartā, kas attiecas uz WiFi signālu, kas datu pārraidei izmanto 5 GHz frekvenču joslu.

Gandrīz visas tirgū pieejamās Wi-Fi ierīces tagad atbalsta 2,4 GHz, un labākas ierīces var atbalstīt abas, proti, 2,4 GHz un 5 GHz. Šādus platjoslas maršrutētājus sauc par divjoslu bezvadu maršrutētājiem.

Parunāsim par 2,4 GHz un 5 GHz frekvencēm tālāk redzamajā Wi-Fi tīklā.

Wi-Fi tehnoloģijas attīstībai ir 20 gadu vēsture, sākot no pirmās paaudzes 802.11b līdz 802.11g, 802.11a, 802.11n un pašreizējam 802.11ax (WiFi6).

Wi-Fi standarts

Bezvadu WiFi ir tikai saīsinājums. Tie faktiski ir 802.11 bezvadu lokālā tīkla standarta apakškopa. Kopš tā pirmsākumiem 1997. gadā ir izstrādātas vairāk nekā 35 dažāda izmēra versijas. Starp tām ir izstrādātas sešas nobriedušākas 802.11a/b/g/n/ac versijas.

IEEE 802.11a

IEEE 802.11a ir pārskatīts sākotnējā 802.11 standarta standarts, kas tika apstiprināts 1999. gadā. 802.11a standarts izmanto to pašu pamatprotokolu kā sākotnējais standarts. Darbības frekvence ir 5 GHz, tiek izmantoti 52 ortogonāli frekvenču dalīšanas multipleksēšanas apakšnesēji, un maksimālais neapstrādātu datu pārraides ātrums ir 54 Mb/s, kas sasniedz faktiskā tīkla vidējo caurlaidspēju (20 Mb/s).

Tā kā 2,4 G frekvenču josla kļūst arvien pārslogotāka, 5 G frekvenču joslas izmantošana ir būtisks 802.11a uzlabojums. Tomēr tā rada arī problēmas. Pārraides attālums nav tik labs kā 802.11b/g; teorētiski 5G signālus ir vieglāk bloķēt un absorbēt sienām, tāpēc 802.11a pārklājums nav tik labs kā 801.11b. Arī 802.11a var tikt traucēts, taču, tā kā tuvumā nav daudz traucējumu signālu, 802.11a parasti ir labāka caurlaidspēja.

IEEE 802.11b

IEEE 802.11b ir bezvadu lokālo tīklu standarts. Nesējfrekvence ir 2,4 GHz, kas var nodrošināt vairākus pārraides ātrumus: 1, 2, 5,5 un 11 Mbit/s. Dažreiz to nepareizi apzīmē kā Wi-Fi. Patiesībā Wi-Fi ir Wi-Fi Alliance preču zīme. Šī preču zīme garantē tikai to, ka preces, kas izmanto preču zīmi, var sadarboties savā starpā, un tai nav nekāda sakara ar pašu standartu. 2,4 GHz ISM frekvenču joslā kopumā ir 11 kanāli ar 22 MHz joslas platumu, kas ir 11 pārklājošas frekvenču joslas. IEEE 802.11b pēctecis ir IEEE 802.11g.

IEEE 802.11g

IEEE 802.11g tika pieņemts 2003. gada jūlijā. Tā nesēja frekvence ir 2,4 GHz (tāda pati kā 802.11b), kopā 14 frekvenču joslas, sākotnējais pārraides ātrums ir 54 Mbit/s, un neto pārraides ātrums ir aptuveni 24,7 Mbit/s (tāds pats kā 802.11a). 802.11g ierīces ir saderīgas ar 802.11b no iepriekšējās versijas.

Vēlāk daži bezvadu maršrutētāju ražotāji, reaģējot uz tirgus vajadzībām, izstrādāja jaunus standartus, kuru pamatā bija IEEE 802.11g standarts, un palielināja teorētisko pārraides ātrumu līdz 108 Mbit/s vai 125 Mbit/s.

IEEE 802.11n

IEEE 802.11n ir standarts, ko, pamatojoties uz 802.11-2007, izstrādāja jauna darba grupa, ko IEEE izveidoja 2004. gada janvārī, un kas oficiāli tika apstiprināts 2009. gada septembrī. Standarts papildina MIMO atbalstu, kas ļauj bezvadu joslas platumu 40 MHz, un teorētiskais maksimālais pārraides ātrums ir 600 Mbit/s. Vienlaikus, izmantojot Alamouti ierosināto telpas-laika bloka kodu, standarts paplašina datu pārraides diapazonu.

IEEE 802.11ac

IEEE 802.11ac ir izstrādes stadijā esošs 802.11 bezvadu datoru tīkla sakaru standarts, kas bezvadu lokālā tīkla (WLAN) sakariem izmanto 6 GHz frekvenču joslu (pazīstama arī kā 5 GHz frekvenču josla). Teorētiski tas var nodrošināt vismaz 1 gigabita sekundē joslas platumu vairāku staciju bezvadu lokālā tīkla (WLAN) sakariem vai vismaz 500 megabitus sekundē (500 Mbit/s) viena savienojuma pārraides joslas platumam.

Tas pārņem un paplašina no 802.11n atvasināto gaisa saskarnes koncepciju, tostarp: plašāku RF joslas platumu (līdz 160 MHz), vairāk MIMO telpisko plūsmu (palielinātu līdz 8), MU-MIMO un augsta blīvuma demodulāciju (modulācija līdz 256QAM). Tas ir potenciāls IEEE 802.11n pēctecis.

IEEE 802.11ax

2017. gadā Broadcom uzņēmās vadošo lomu 802.11ax bezvadu mikroshēmas izlaišanā. Tā kā iepriekšējais 802.11ad galvenokārt darbojās 60 GHz frekvenču joslā, lai gan pārraides ātrums tika palielināts, tā pārklājums bija ierobežots, un tas kļuva par funkcionālu tehnoloģiju, kas atbalstīja 802.11ac. Saskaņā ar oficiālo IEEE projektu, sestās paaudzes Wi-Fi, kas manto 802.11ac, ir 802.11ax, un kopš 2018. gada ir laista klajā atbalstoša koplietošanas ierīce.

Atšķirība starp 2,4 GHz un 5 GHz

Pirmās paaudzes bezvadu pārraides standarts IEEE 802.11 radās 1997. gadā, tāpēc daudzas elektroniskas ierīces, piemēram, mikroviļņu krāsnis, Bluetooth ierīces utt., parasti izmanto 2,4 GHz bezvadu frekvenci, tās vairāk vai mazāk traucēs 2,4 GHz Wi-Fi, tāpēc signāls zināmā mērā tiek ietekmēts, tāpat kā ceļš, pa kuru vienlaikus brauc zirgu pajūgi, velosipēdi un automašīnas, un automašīnu braukšanas ātrums dabiski tiek ietekmēts.

5 GHz Wi-Fi izmanto augstākas frekvences joslu, lai samazinātu kanālu pārslodzi. Tas izmanto 22 kanālus un netraucē viens otram. Salīdzinot ar 2,4 GHz 3 kanāliem, tas ievērojami samazina signāla pārslodzi. Tātad 5 GHz pārraides ātrums ir par 5 GHz ātrāks nekā 2,4 GHz.

5 GHz Wi-Fi frekvenču josla, kas izmanto piektās paaudzes 802.11ac protokolu, var sasniegt pārraides ātrumu 433 Mbps pie 80 MHz joslas platuma un pārraides ātrumu 866 Mbps pie 160 MHz joslas platuma, salīdzinot ar 2,4 GHz maksimālā pārraides ātruma 300 Mbps pieaugumu.

5 GHz netraucēts

Tomēr 5 GHz Wi-Fi ir arī trūkumi. Tā trūkumi ir pārraides attālums un spēja pārvarēt šķēršļus.

Tā kā Wi-Fi ir elektromagnētiskais vilnis, tā galvenā izplatīšanās metode ir taisnvirziena izplatīšanās. Sastopoties ar šķēršļiem, rodas iekļūšana, atstarošana, difrakcija un citas parādības. Starp tām galvenā ir iekļūšana, un neliela daļa signāla notiks atstarošanās un difrakcija. Radioviļņu fizikālās īpašības ir šādas: jo zemāka frekvence, jo garāks viļņa garums, jo mazāki zudumi izplatīšanās laikā, jo plašāks pārklājums un jo vieglāk ir apiet šķēršļus; jo augstāka frekvence, jo mazāks pārklājums un jo grūtāk ir apiet šķēršļus.

Tāpēc 5G signālam ar augstu frekvenci un īsu viļņa garumu ir relatīvi maza pārklājuma zona, un spēja šķērsot šķēršļus nav tik laba kā 2,4 GHz.

Runājot par pārraides attālumu, 2,4 GHz Wi-Fi maksimālais pārklājums telpās var sasniegt 70 metrus un maksimālo pārklājumu ārpus telpām - 250 metrus. Savukārt 5 GHz Wi-Fi maksimālais pārklājums telpās var sasniegt tikai 35 metrus.

Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts Ekahau Site Survey pārklājuma salīdzinājums starp 2,4 GHz un 5 GHz frekvenču joslām virtuālajam dizainerim. Tumšākā zaļā krāsa no abām simulācijām apzīmē ātrumu 150 Mb/s. Sarkanā krāsa 2,4 GHz simulācijā norāda ātrumu 1 Mb/s, bet sarkanā krāsa 5 GHz simulācijā norāda ātrumu 6 Mb/s. Kā redzams, 2,4 GHz piekļuves punktu pārklājums patiešām ir nedaudz lielāks, taču ātrums 5 GHz pārklājuma malās ir lielāks.

5 GHz un 2,4 GHz ir dažādas frekvences, un katrai no tām ir priekšrocības Wi-Fi tīkliem, un šīs priekšrocības var būt atkarīgas no tīkla izkārtojuma, īpaši ņemot vērā diapazonu un šķēršļus (sienas utt.), kas signālam, iespējams, būs jāpārvar. Vai tas ir par daudz?

Ja nepieciešams aptvert lielāku platību vai labāk iekļūt sienās, 2,4 GHz būs labāka izvēle. Tomēr, ja nav šo ierobežojumu, 5 GHz ir ātrāka iespēja. Apvienojot šo divu frekvenču joslu priekšrocības un trūkumus vienā, izmantojot divjoslu piekļuves punktus bezvadu sakaru izvietošanā, mēs varam dubultot bezvadu joslas platumu, samazināt traucējumu ietekmi un baudīt vispusīgi labāku Wi-Fi tīklu.