Allereerst moeten we duidelijk maken dat 5G-communicatie niet hetzelfde is als de 5 GHz wifi waar we het vandaag over gaan hebben. 5G-communicatie is namelijk de afkorting van 5e generatie mobiele netwerken, wat voornamelijk verwijst naar mobiele communicatietechnologie. Onze 5G hier verwijst naar de 5 GHz in de wifi-standaard, oftewel het wifi-signaal dat de 5 GHz-frequentieband gebruikt om gegevens te verzenden.
Vrijwel alle wifi-apparaten op de markt ondersteunen tegenwoordig 2,4 GHz, en betere apparaten kunnen beide frequenties ondersteunen, namelijk 2,4 GHz én 5 GHz. Zulke breedbandrouters worden dual-band draadloze routers genoemd.
Laten we het hieronder hebben over de 2,4 GHz- en 5 GHz-banden in het wifi-netwerk.
De ontwikkeling van Wi-Fi-technologie kent een geschiedenis van 20 jaar, van de eerste generatie 802.11b tot 802.11g, 802.11a, 802.11n en de huidige 802.11ax (WiFi6).
Wi-Fi-standaard
WiFi is slechts een afkorting. Het is eigenlijk een subset van de 802.11-standaard voor draadloze lokale netwerken. Sinds de introductie in 1997 zijn er meer dan 35 versies van verschillende groottes ontwikkeld. Binnen 802.11a/b/g/n/ac zijn er zes volwaardige versies ontwikkeld.
IEEE 802.11a
IEEE 802.11a is een herziene versie van de oorspronkelijke 802.11-standaard en werd in 1999 goedgekeurd. De 802.11a-standaard gebruikt hetzelfde kernprotocol als de oorspronkelijke standaard. De werkfrequentie is 5 GHz, er worden 52 orthogonale frequentieverdelingsmultiplexing-subdragers gebruikt en de maximale onbewerkte gegevensoverdrachtssnelheid is 54 Mb/s, waarmee de gemiddelde doorvoersnelheid van een daadwerkelijk netwerk (20 Mb/s) wordt behaald.
Door de steeds drukker wordende 2,4 GHz-frequentieband is het gebruik van de 5 GHz-frequentieband een belangrijke verbetering ten opzichte van 802.11a. Dit brengt echter ook problemen met zich mee. De transmissieafstand is niet zo goed als bij 802.11b/g; in theorie worden 5 GHz-signalen gemakkelijker geblokkeerd en geabsorbeerd door muren, waardoor de dekking van 802.11a minder goed is dan die van 801.11b. Ook 802.11a kan last hebben van interferentie, maar omdat er in de buurt minder interferentiesignalen zijn, heeft 802.11a doorgaans een hogere doorvoersnelheid.
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b is een standaard voor draadloze lokale netwerken. De draaggolffrequentie is 2,4 GHz, wat meerdere transmissiesnelheden van 1, 2, 5,5 en 11 Mbit/s mogelijk maakt. Het wordt soms ten onrechte aangeduid als Wi-Fi. Wi-Fi is namelijk een handelsmerk van de Wi-Fi Alliance. Dit handelsmerk garandeert alleen dat producten die het handelsmerk gebruiken met elkaar kunnen samenwerken en heeft niets te maken met de standaard zelf. In de 2,4 GHz ISM-frequentieband zijn er in totaal 11 kanalen met een bandbreedte van 22 MHz, die 11 overlappende frequentiebanden zijn. De opvolger van IEEE 802.11b is IEEE 802.11g.
IEEE 802.11g
De IEEE 802.11g-standaard werd in juli 2003 aangenomen. De draaggolffrequentie is 2,4 GHz (net als bij 802.11b), er zijn in totaal 14 frequentiebanden, de oorspronkelijke transmissiesnelheid is 54 Mbit/s en de uiteindelijke transmissiesnelheid is ongeveer 24,7 Mbit/s (net als bij 802.11a). Apparaten die compatibel zijn met 802.11g zijn achterwaarts compatibel met 802.11b.
Later ontwikkelden sommige fabrikanten van draadloze routers, als reactie op de marktvraag, nieuwe standaarden gebaseerd op de IEEE 802.11g-standaard, waardoor de theoretische transmissiesnelheid werd verhoogd tot 108 Mbit/s of 125 Mbit/s.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n is een standaard die is ontwikkeld op basis van 802.11-2007 door een nieuwe werkgroep die in januari 2004 door IEEE werd opgericht en formeel werd goedgekeurd in september 2009. De standaard voegt ondersteuning voor MIMO toe, waardoor een draadloze bandbreedte van 40 MHz mogelijk is, en de theoretische maximale transmissiesnelheid 600 Mbit/s bedraagt. Tegelijkertijd vergroot de standaard, door gebruik te maken van de door Alamouti voorgestelde ruimte-tijdblokcode, het bereik van gegevensoverdracht.
IEEE 802.11ac
IEEE 802.11ac is een in ontwikkeling zijnde 802.11-standaard voor draadloze computernetwerkcommunicatie, die gebruikmaakt van de 6 GHz-frequentieband (ook bekend als de 5 GHz-frequentieband) voor draadloze lokale netwerkcommunicatie (WLAN). Theoretisch kan deze standaard een bandbreedte van ten minste 1 gigabit per seconde bieden voor draadloze lokale netwerkcommunicatie tussen meerdere stations, of ten minste 500 megabit per seconde (500 Mbit/s) voor de transmissiebandbreedte van een enkele verbinding.
Het neemt het concept van de luchtinterface, afgeleid van 802.11n, over en breidt het uit, met onder andere: een bredere RF-bandbreedte (tot 160 MHz), meer MIMO-ruimtelijke streams (verhoogd tot 8), MU-MIMO en demodulatie met hoge dichtheid (modulatie tot 256QAM). Het is een potentiële opvolger van IEEE 802.11n.
IEEE 802.11ax
In 2017 was Broadcom de eerste die de 802.11ax draadloze chip introduceerde. De voorgaande 802.11ad-standaard werkte voornamelijk in de 60 GHz-frequentieband, waardoor de transmissiesnelheid weliswaar hoger was, maar het bereik beperkt. Daarom werd het een functionele technologie die de basis vormde voor 802.11ac. Volgens het officiële IEEE-project is de zesde generatie Wi-Fi, 802.11ax, gebaseerd op 802.11ac, en zijn er sinds 2018 apparaten op de markt die deze technologie ondersteunen.
Het verschil tussen 2,4 GHz en 5 GHz
De eerste generatie draadloze transmissiestandaard, IEEE 802.11, werd in 1997 geïntroduceerd. Veel elektronische apparaten, zoals magnetrons en Bluetooth-apparaten, gebruiken de 2,4 GHz-frequentie. Deze apparaten interfereren echter in meer of mindere mate met wifi op de 2,4 GHz-band, waardoor het signaal enigszins wordt beïnvloed. Dit is vergelijkbaar met een weg waar tegelijkertijd paardenkoetsen, fietsen en auto's rijden; de snelheid van de voertuigen wordt hierdoor vanzelfsprekend beïnvloed.
5 GHz wifi maakt gebruik van een hogere frequentieband, waardoor er minder kanaalcongestie is. Het gebruikt 22 kanalen die elkaar niet storen. In vergelijking met de 3 kanalen van 2,4 GHz is de signaalcongestie aanzienlijk lager. Daardoor is de transmissiesnelheid van 5 GHz 5 GHz sneller dan die van 2,4 GHz.
De 5GHz Wi-Fi-frequentieband, die gebruikmaakt van het vijfde-generatie 802.11ac-protocol, kan een transmissiesnelheid van 433 Mbps bereiken bij een bandbreedte van 80 MHz en een transmissiesnelheid van 866 Mbps bij een bandbreedte van 160 MHz. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de maximale transmissiesnelheid van 300 Mbps op de 2,4 GHz-band.
5 GHz Onbelemmerd
5GHz Wi-Fi heeft echter ook nadelen. Deze nadelen zitten hem in het zendbereik en het vermogen om obstakels te overbruggen.
Omdat wifi een elektromagnetische golf is, is de belangrijkste manier waarop deze zich voortplant rechte lijnvoortplanting. Wanneer de golf obstakels tegenkomt, treden penetratie, reflectie, diffractie en andere verschijnselen op. Penetratie is hiervan het belangrijkste, en reflectie en diffractie spelen ook een kleine rol bij de signaaloverdracht. De fysische eigenschappen van radiogolven zijn dat hoe lager de frequentie, hoe langer de golflengte, hoe kleiner het verlies tijdens de voortplanting, hoe groter het bereik en hoe gemakkelijker het is om obstakels te omzeilen; hoe hoger de frequentie, hoe kleiner het bereik en hoe moeilijker het is om obstakels te omzeilen.
Daarom heeft het 5G-signaal met zijn hoge frequentie en korte golflengte een relatief klein dekkingsgebied en is het vermogen om door obstakels heen te dringen minder goed dan bij 2,4 GHz.
Wat de zendafstand betreft, kan 2,4 GHz wifi binnenshuis een maximaal bereik van 70 meter halen en buitenshuis een maximaal bereik van 250 meter. 5 GHz wifi heeft daarentegen een maximaal bereik van slechts 35 meter binnenshuis.
De onderstaande afbeelding toont een vergelijking van de dekking van Ekahau Site Survey tussen de 2,4 GHz- en 5 GHz-frequentiebanden voor de virtuele ontwerper. Het donkerste groen in de twee simulaties vertegenwoordigt een snelheid van 150 Mbps. Het rood in de 2,4 GHz-simulatie geeft een snelheid van 1 Mbps aan, en het rood in de 5 GHz-simulatie een snelheid van 6 Mbps. Zoals u kunt zien, is de dekking van 2,4 GHz-toegangspunten inderdaad iets groter, maar de snelheden aan de randen van het 5 GHz-dekkingsgebied zijn hoger.
5 GHz en 2,4 GHz zijn verschillende frequenties, die elk voordelen bieden voor wifi-netwerken. Deze voordelen kunnen afhangen van de manier waarop je het netwerk configureert, met name als je rekening houdt met het bereik en obstakels (muren, enz.) die het signaal moet overbruggen. Is dat te veel?
Als je een groter gebied wilt bestrijken of een betere signaalpenetratie door muren nodig hebt, is 2,4 GHz beter. Zonder deze beperkingen is 5 GHz echter een snellere optie. Door de voor- en nadelen van deze twee frequentiebanden te combineren met dual-band access points in een draadloos netwerk, kunnen we de draadloze bandbreedte verdubbelen, de impact van interferentie verminderen en genieten van een algeheel beter wifi-netwerk.
Geplaatst op: 9 juni 2021