Först och främst måste vi klargöra att 5G-kommunikation inte är samma sak som 5 GHz Wi-Fi som vi ska prata om idag. 5G-kommunikation är egentligen en förkortning för 5:e generationens mobilnät, vilket huvudsakligen syftar på cellulär mobilkommunikationsteknik. Och vår 5G här syftar på 5 GHz i WiFi-standarden, vilket syftar på WiFi-signalen som använder 5 GHz-frekvensbandet för att överföra data.
Nästan alla Wi-Fi-enheter på marknaden stöder nu 2,4 GHz, och bättre enheter kan stödja båda, nämligen 2,4 GHz och 5 GHz. Sådana bredbandsroutrar kallas trådlösa dual-band-routrar.
Låt oss prata om 2,4 GHz och 5 GHz i Wi-Fi-nätverket nedan.
Utvecklingen av Wi-Fi-teknik har en historia på 20 år, från den första generationen av 802.11b till 802.11g, 802.11a, 802.11n och till nuvarande 802.11ax (WiFi6).
Wi-Fi-standard
Trådlöst WiFi är bara en förkortning. De är egentligen en delmängd av 802.11, ett trådlöst lokalt nätverk. Sedan dess födelse 1997 har mer än 35 versioner av olika storlekar utvecklats. Bland dem har sex mer mogna versioner av 802.11a/b/g/n/ac utvecklats.
IEEE 802.11a
IEEE 802.11a är en reviderad standard av den ursprungliga 802.11-standarden och godkändes 1999. 802.11a-standarden använder samma kärnprotokoll som den ursprungliga standarden. Driftsfrekvensen är 5 GHz, 52 ortogonala frekvensmultiplexerande underbärvågor används och den maximala rådataöverföringshastigheten är 54 Mb/s, vilket uppnår det faktiska nätverkets medelgenomströmningskrav (20 Mb/s).
På grund av det alltmer överbelastade 2,4G-frekvensbandet är användningen av 5G-frekvensbandet en viktig förbättring jämfört med 802.11a. Det medför dock också problem. Överföringsavståndet är inte lika bra som 802.11b/g; i teorin är 5G-signaler lättare att blockera och absorbera av väggar, så täckningen för 802.11a är inte lika bra som 801.11b. 802.11a kan också störas, men eftersom det inte finns många störsignaler i närheten har 802.11a vanligtvis bättre dataöverföringshastighet.
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b är en standard för trådlösa lokala nätverk. Bärfrekvensen är 2,4 GHz, vilket kan ge flera överföringshastigheter på 1, 2, 5,5 och 11 Mbit/s. Den betecknas ibland felaktigt som Wi-Fi. Faktum är att Wi-Fi är ett varumärke som tillhör Wi-Fi Alliance. Detta varumärke garanterar endast att varor som använder varumärket kan samarbeta med varandra och har ingenting att göra med själva standarden. I 2,4 GHz ISM-frekvensbandet finns det totalt 11 kanaler med en bandbredd på 22 MHz, vilket är 11 överlappande frekvensband. Efterföljaren till IEEE 802.11b är IEEE 802.11g.
IEEE 802.11g
IEEE 802.11g antogs i juli 2003. Bärvågsfrekvensen är 2,4 GHz (samma som 802.11b), totalt 14 frekvensband, den ursprungliga överföringshastigheten är 54 Mbit/s och nettoöverföringshastigheten är cirka 24,7 Mbit/s (samma som 802.11a). 802.11g-enheter är nedåtkompatibla med 802.11b.
Senare utvecklade vissa tillverkare av trådlösa routrar nya standarder baserade på IEEE 802.11g-standarden som svar på marknadens behov och ökade den teoretiska överföringshastigheten till 108 Mbit/s eller 125 Mbit/s.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n är en standard som utvecklats baserat på 802.11-2007 av en ny arbetsgrupp som bildades av IEEE i januari 2004 och godkändes formellt i september 2009. Standarden lägger till stöd för MIMO, vilket möjliggör en trådlös bandbredd på 40 MHz, och den teoretiska maximala överföringshastigheten är 600 Mbit/s. Samtidigt, genom att använda den rumtidsblockkod som föreslagits av Alamouti, utökar standarden räckvidden för dataöverföring.
IEEE 802.11ac
IEEE 802.11ac är en 802.11-standard för trådlös datanätverkskommunikation under utveckling, som använder 6 GHz-frekvensbandet (även känt som 5 GHz-frekvensbandet) för trådlös lokal nätverkskommunikation (WLAN). I teorin kan den tillhandahålla minst 1 Gigabit per sekund bandbredd för trådlös lokal nätverkskommunikation (WLAN) med flera stationer, eller minst 500 megabit per sekund (500 Mbit/s) för en överföringsbandbredd för en enda anslutning.
Den använder och utökar konceptet med luftgränssnitt som härrör från 802.11n, inklusive: bredare RF-bandbredd (upp till 160 MHz), fler spatiala MIMO-strömmar (ökat till 8), MU-MIMO och högdensitetsdemodulering (modulering, upp till 256 QAM). Det är en potentiell efterföljare till IEEE 802.11n.
IEEE 802.11ax
År 2017 tog Broadcom ledningen i lanseringen av det trådlösa chippet 802.11ax. Eftersom den tidigare 802.11ad huvudsakligen användes i 60 GHz-frekvensbandet, trots att överföringshastigheten ökades, begränsades dess täckning och det blev en funktionell teknik som stödde 802.11ac. Enligt det officiella IEEE-projektet är den sjätte generationens Wi-Fi som ärver 802.11ac 802.11ax, och en stödjande delningsenhet har lanserats sedan 2018.
Skillnaden mellan 2,4 GHz och 5 GHz
Den första generationen av trådlös överföringsstandard IEEE 802.11 föddes 1997, så många elektroniska enheter använder generellt 2,4 GHz trådlös frekvens, såsom mikrovågsugnar, Bluetooth-enheter etc., de kommer mer eller mindre att störa 2,4 GHz Wi-Fi, så signalen påverkas i viss mån, precis som en väg med hästdragna vagnar, cyklar och bilar som kör samtidigt, och bilarnas körhastighet påverkas naturligtvis.
5 GHz WiFi använder ett högre frekvensband för att minska kanalstockning. Den använder 22 kanaler och stör inte varandra. Jämfört med de 3 kanalerna på 2,4 GHz minskar den signalstockningen avsevärt. Så överföringshastigheten på 5 GHz är 5 GHz snabbare än på 2,4 GHz.
5 GHz Wi-Fi-frekvensbandet som använder femte generationens 802.11ac-protokoll kan nå en överföringshastighet på 433 Mbps under en bandbredd på 80 MHz och en överföringshastighet på 866 Mbps under en bandbredd på 160 MHz, jämfört med 2,4 GHz med den högsta överföringshastigheten på 300 Mbps. Detta har förbättrats avsevärt.
5 GHz obehindrat
5 GHz Wi-Fi har dock även brister. Dess brister ligger i överföringsavståndet och förmågan att ta sig förbi hinder.
Eftersom Wi-Fi är en elektromagnetisk våg är dess huvudsakliga utbredningsmetod rak linje. När den stöter på hinder kommer den att producera penetration, reflektion, diffraktion och andra fenomen. Bland dessa är penetration det viktigaste, och en liten del av signalen kommer att uppstå. Reflektion och diffraktion. De fysiska egenskaperna hos radiovågor är att ju lägre frekvens, desto längre våglängd, desto mindre förlust under utbredning, desto bredare täckning och desto lättare är det att kringgå hinder; ju högre frekvens, desto mindre täckning och desto svårare är det att ta sig runt hinder.
Därför har 5G-signalen med hög frekvens och kort våglängd ett relativt litet täckningsområde, och förmågan att passera genom hinder är inte lika bra som 2,4 GHz.
När det gäller överföringsavstånd kan 2,4 GHz Wi-Fi nå en maximal täckning på 70 meter inomhus och en maximal täckning på 250 meter utomhus. Och 5 GHz Wi-Fi kan bara nå en maximal täckning på 35 meter inomhus.
Figuren nedan visar en jämförelse av Ekahau Site Surveys täckning mellan 2,4 GHz- och 5 GHz-frekvensbanden för den virtuella designern. Den mörkaste gröna av de två simuleringarna representerar en hastighet på 150 Mbps. Den röda färgen i 2,4 GHz-simuleringen indikerar en hastighet på 1 Mbps, och den röda färgen i 5 GHz indikerar en hastighet på 6 Mbps. Som ni kan se är täckningen för 2,4 GHz-åtkomstpunkter visserligen något större, men hastigheterna i kanterna av 5 GHz-täckningen är snabbare.
5 GHz och 2,4 GHz är olika frekvenser, som alla har fördelar för Wi-Fi-nätverk, och dessa fördelar kan bero på hur du arrangerar nätverket – särskilt när du tar hänsyn till räckvidden och hinder (väggar etc.) som signalen kan behöva täcka. Är det för mycket?
Om du behöver täcka ett större område eller ha högre penetration i väggar är 2,4 GHz bättre. Utan dessa begränsningar är 5 GHz dock ett snabbare alternativ. När vi kombinerar fördelarna och nackdelarna med dessa två frekvensband och kombinerar dem till ett, genom att använda dubbelbandsåtkomstpunkter i trådlös distribution, kan vi fördubbla den trådlösa bandbredden, minska störningseffekten och njuta av ett bättre Wi-Fi-nätverk överlag.
Publiceringstid: 9 juni 2021