Перш за все, нам потрібно чітко зрозуміти, що зв'язок 5G — це не те саме, що Wi-Fi 5 ГГц, про який ми сьогодні поговоримо. Зв'язок 5G — це насправді абревіатура від мобільних мереж 5-го покоління, що в основному стосується технології стільникового мобільного зв'язку. А наш 5G тут стосується 5 ГГц у стандарті WiFi, який позначає сигнал WiFi, що використовує діапазон частот 5 ГГц для передачі даних.
Майже всі пристрої Wi-Fi на ринку зараз підтримують частоту 2,4 ГГц, а кращі пристрої можуть підтримувати обидві, а саме 2,4 ГГц та 5 ГГц. Такі широкосмугові маршрутизатори називаються дводіапазонними бездротовими маршрутизаторами.
Давайте поговоримо про 2,4 ГГц та 5 ГГц у мережі Wi-Fi нижче.
Розвиток технології Wi-Fi налічує 20 років, починаючи від першого покоління 802.11b, до 802.11g, 802.11a, 802.11n і до сучасного 802.11ax (WiFi6).
Стандарт Wi-Fi
Бездротовий WiFi – це просто абревіатура. Насправді це підмножина стандарту бездротової локальної мережі 802.11. З моменту його появи в 1997 році було розроблено понад 35 версій різних розмірів. Серед них було розроблено шість більш зрілих версій 802.11a/b/g/n/ac.
IEEE 802.11a
IEEE 802.11a – це переглянутий стандарт оригінального стандарту 802.11, затверджений у 1999 році. Стандарт 802.11a використовує той самий основний протокол, що й оригінальний стандарт. Робоча частота становить 5 ГГц, використовується 52 піднесучі з ортогональним частотним поділом, а максимальна швидкість передачі необроблених даних становить 54 Мбіт/с, що забезпечує вимоги до середньої пропускної здатності фактичної мережі (20 Мбіт/с).
Через дедалі більш перевантажений діапазон частот 2.4G, використання діапазону частот 5G є важливим покращенням 802.11a. Однак, це також створює проблеми. Дальність передачі не така добра, як у 802.11b/g; теоретично, сигнали 5G легше блокуються та поглинаються стінами, тому покриття 802.11a не таке добре, як у 801.11b. 802.11a також може зазнавати перешкод, але оскільки поблизу небагато сигналів перешкод, 802.11a зазвичай має кращу пропускну здатність.
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b – це стандарт для бездротових локальних мереж. Несуча частота становить 2,4 ГГц, що може забезпечити різні швидкості передачі: 1, 2, 5,5 та 11 Мбіт/с. Іноді його помилково позначають як Wi-Fi. Фактично, Wi-Fi є торговою маркою Wi-Fi Alliance. Ця торгова марка лише гарантує, що товари, що використовують цю торгову марку, можуть взаємодіяти один з одним, і не має нічого спільного з самим стандартом. У діапазоні частот ISM 2,4 ГГц є загалом 11 каналів із пропускною здатністю 22 МГц, що є 11 перекриваючимися діапазонами частот. Наступником IEEE 802.11b є IEEE 802.11g.
IEEE 802.11g
Стандарт IEEE 802.11g був прийнятий у липні 2003 року. Його несуча частота становить 2,4 ГГц (те саме, що й 802.11b), загалом 14 частотних діапазонів, початкова швидкість передачі становить 54 Мбіт/с, а чиста швидкість передачі — близько 24,7 Мбіт/с (те саме, що й 802.11a). Пристрої 802.11g сумісні з 802.11b у зворотній послідовності.
Пізніше деякі виробники бездротових маршрутизаторів розробили нові стандарти на основі стандарту IEEE 802.11g у відповідь на потреби ринку та збільшили теоретичну швидкість передачі до 108 Мбіт/с або 125 Мбіт/с.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n – це стандарт, розроблений на основі 802.11-2007 новою робочою групою, сформованою IEEE у січні 2004 року, та офіційно схвалений у вересні 2009 року. Стандарт додає підтримку MIMO, що дозволяє використовувати бездротову пропускну здатність 40 МГц, а теоретична максимальна швидкість передачі становить 600 Мбіт/с. Водночас, використовуючи просторово-часовий блочний код, запропонований Аламуті, стандарт розширює діапазон передачі даних.
IEEE 802.11ac
IEEE 802.11ac — це стандарт бездротового комп'ютерного мережевого зв'язку 802.11, що постійно розвивається та використовує діапазон частот 6 ГГц (також відомий як діапазон частот 5 ГГц) для зв'язку в бездротовій локальній мережі (WLAN). Теоретично, він може забезпечити пропускну здатність щонайменше 1 гігабіт на секунду для зв'язку в бездротовій локальній мережі (WLAN) між кількома станціями або щонайменше 500 мегабіт на секунду (500 Мбіт/с) для пропускної здатності передачі одного з'єднання.
Він використовує та розширює концепцію радіочастотного інтерфейсу, похідну від 802.11n, включаючи: ширшу радіочастотну смугу пропускання (до 160 МГц), більше просторових потоків MIMO (збільшено до 8), MU-MIMO та демодуляцію високої щільності (модуляція до 256QAM). Він є потенційним наступником IEEE 802.11n.
IEEE 802.11ax
У 2017 році Broadcom взяла на себе ініціативу у запуску бездротового чіпа 802.11ax. Оскільки попередній 802.11ad працював переважно в діапазоні частот 60 ГГц, хоча швидкість передачі була збільшена, його покриття було обмежене, і він став функціональною технологією, що допомагала 802.11ac. Згідно з офіційним проектом IEEE, Wi-Fi шостого покоління, що успадковує 802.11ac, називається 802.11ax, а пристрій для спільного використання цієї технології був запущений з 2018 року.
Різниця між 2,4 ГГц та 5 ГГц
Перше покоління стандарту бездротової передачі IEEE 802.11 з'явилося в 1997 році, тому багато електронних пристроїв, таких як мікрохвильові печі, пристрої Bluetooth тощо, зазвичай використовують бездротову частоту 2,4 ГГц, і вони більш-менш заважатимуть роботі Wi-Fi 2,4 ГГц, тому сигнал певною мірою впливає, як дорога з кінними екіпажами, велосипедами та автомобілями, що рухаються одночасно, і швидкість руху автомобілів, природно, також залежить від цього.
Wi-Fi 5 ГГц використовує вищий частотний діапазон, щоб зменшити перевантаження каналів. Він використовує 22 канали та не створює перешкод один одному. Порівняно з 3 каналами 2,4 ГГц, це значно зменшує перевантаження сигналу. Таким чином, швидкість передачі даних на частоті 5 ГГц на 5 ГГц вища, ніж на частоті 2,4 ГГц.
Діапазон частот Wi-Fi 5 ГГц, що використовує протокол 802.11ac п'ятого покоління, може досягати швидкості передачі 433 Мбіт/с при пропускній здатності 80 МГц та швидкості передачі 866 Мбіт/с при пропускній здатності 160 МГц, порівняно з найвищою швидкістю передачі 2,4 ГГц, яка становить 300 Мбіт/с, значно покращився.
5 ГГц без перешкод
Однак, Wi-Fi 5 ГГц також має недоліки. Його недоліки полягають у дальності передачі та здатності долати перешкоди.
Оскільки Wi-Fi – це електромагнітна хвиля, її основним методом поширення є прямолінійне поширення. Коли вона зустрічає перешкоди, вона спричиняє проникнення, відбиття, дифракцію та інші явища. Серед них проникнення є основним, і відбувається невелика частина сигналу. Відбиття та дифракція. Фізичні характеристики радіохвиль полягають у тому, що чим нижча частота, тим довша довжина хвилі, тим менші втрати під час поширення, тим ширше покриття і тим легше обійти перешкоди; чим вища частота, тим менше покриття і тим складніше обійти перешкоди.
Таким чином, сигнал 5G з високою частотою та короткою довжиною хвилі має відносно невелику зону покриття, а здатність проходити крізь перешкоди не така добра, як у 2,4 ГГц.
Що стосується дальності передачі, Wi-Fi 2,4 ГГц може досягти максимальної дальності покриття 70 метрів у приміщенні та 250 метрів на вулиці. А Wi-Fi 5 ГГц може досягти максимальної дальності покриття лише 35 метрів у приміщенні.
На рисунку нижче показано порівняння покриття Ekahau Site Survey між діапазонами частот 2,4 ГГц та 5 ГГц для віртуального дизайнера. Найтемніший зелений колір у двох симуляціях відповідає швидкості 150 Мбіт/с. Червоний колір у симуляції 2,4 ГГц вказує на швидкість 1 Мбіт/с, а червоний колір у 5 ГГц вказує на швидкість 6 Мбіт/с. Як бачите, покриття точок доступу 2,4 ГГц справді трохи більше, але швидкості на межах покриття 5 ГГц вищі.
5 ГГц та 2,4 ГГц – це різні частоти, кожна з яких має переваги для мереж Wi-Fi, і ці переваги можуть залежати від того, як ви організовуєте мережу, особливо якщо враховувати радіус дії та перешкоди (стіни тощо), які сигнал може покрити. Чи це забагато?
Якщо вам потрібно покрити більшу площу або мати більше проникнення крізь стіни, 2,4 ГГц буде кращим варіантом. Однак, без цих обмежень, 5 ГГц є швидшим варіантом. Коли ми поєднуємо переваги та недоліки цих двох частотних діапазонів і об'єднуємо їх в один, використовуючи дводіапазонні точки доступу в бездротовому розгортанні, ми можемо подвоїти пропускну здатність бездротового зв'язку, зменшити вплив перешкод і насолоджуватися кращою мережею Wi-Fi в усіх напрямках.
Час публікації: 09 червня 2021 р.