Przede wszystkim musimy jasno powiedzieć, że komunikacja 5G to nie to samo, co Wi-Fi 5 GHz, o którym będziemy dziś mówić. Komunikacja 5G to w rzeczywistości skrót od „5th Generation Mobile Networks”, co odnosi się głównie do technologii komunikacji mobilnej. A nasze 5G odnosi się do częstotliwości 5 GHz w standardzie Wi-Fi, która odnosi się do sygnału Wi-Fi wykorzystującego pasmo częstotliwości 5 GHz do przesyłania danych.
Prawie wszystkie urządzenia Wi-Fi dostępne obecnie na rynku obsługują częstotliwość 2,4 GHz, a lepsze urządzenia mogą obsługiwać obie częstotliwości, czyli 2,4 GHz i 5 GHz. Takie routery szerokopasmowe nazywane są routerami bezprzewodowymi dwupasmowymi.
Porozmawiajmy o częstotliwościach 2,4 GHz i 5 GHz w poniższej sieci Wi-Fi.
Historia rozwoju technologii Wi-Fi trwa już 20 lat – od pierwszej generacji 802.11b, przez 802.11g, 802.11a, 802.11n, aż po obecną 802.11ax (WiFi6).
Standard Wi-Fi
Bezprzewodowe WiFi to tylko skrót. W rzeczywistości stanowią one podzbiór standardu bezprzewodowej sieci lokalnej 802.11. Od momentu jego powstania w 1997 roku opracowano ponad 35 wersji o różnej wielkości. Wśród nich, 802.11a/b/g/n/ac, powstało sześć bardziej zaawansowanych wersji.
IEEE 802.11a
IEEE 802.11a to zrewidowany standard oryginalnego standardu 802.11, zatwierdzony w 1999 roku. Standard 802.11a wykorzystuje ten sam protokół bazowy, co standard oryginalny. Częstotliwość robocza wynosi 5 GHz, wykorzystywane są 52 podnośne z multipleksowaniem z ortogonalnym podziałem częstotliwości (RFM), a maksymalna prędkość transmisji danych wynosi 54 Mb/s, co zapewnia średnią przepustowość rzeczywistej sieci (20 Mb/s).
Ze względu na coraz bardziej zatłoczone pasmo częstotliwości 2,4G, wykorzystanie pasma częstotliwości 5G stanowi istotne ulepszenie standardu 802.11a. Wiąże się to jednak z pewnymi problemami. Zasięg transmisji nie jest tak dobry jak w przypadku 802.11b/g; teoretycznie sygnały 5G są łatwiej blokowane i absorbowane przez ściany, dlatego zasięg 802.11a nie jest tak dobry jak 801.11b. 802.11a również może być zakłócany, ale ze względu na niewielką liczbę sygnałów zakłócających w pobliżu, 802.11a zazwyczaj oferuje lepszą przepustowość.
IEEE 802.11b
IEEE 802.11b to standard bezprzewodowych sieci lokalnych. Częstotliwość nośna wynosi 2,4 GHz i zapewnia wiele prędkości transmisji: 1, 2, 5,5 i 11 Mb/s. Czasami jest błędnie oznaczany jako Wi-Fi. W rzeczywistości Wi-Fi jest znakiem towarowym Wi-Fi Alliance. Znak ten gwarantuje jedynie, że towary używające tego znaku mogą ze sobą współpracować i nie ma nic wspólnego z samym standardem. W paśmie częstotliwości ISM 2,4 GHz istnieje łącznie 11 kanałów o szerokości pasma 22 MHz, które stanowią 11 nakładających się pasm częstotliwości. Następcą IEEE 802.11b jest IEEE 802.11g.
IEEE 802.11g
Norma IEEE 802.11g została uchwalona w lipcu 2003 roku. Częstotliwość nośnej wynosi 2,4 GHz (tak samo jak w przypadku 802.11b), a liczba pasm częstotliwości wynosi 14. Oryginalna prędkość transmisji wynosi 54 Mb/s, a całkowita prędkość transmisji wynosi około 24,7 Mb/s (tak samo jak w przypadku 802.11a). Urządzenia obsługujące standard 802.11g są wstecznie kompatybilne z 802.11b.
Później niektórzy producenci routerów bezprzewodowych opracowali nowe standardy oparte na standardzie IEEE 802.11g, aby odpowiedzieć na potrzeby rynku i zwiększyć teoretyczną prędkość transmisji do 108 Mbit/s lub 125 Mbit/s.
IEEE 802.11n
IEEE 802.11n to standard opracowany na podstawie standardu 802.11-2007 przez nową grupę roboczą powołaną przez IEEE w styczniu 2004 roku i formalnie zatwierdzony we wrześniu 2009 roku. Standard dodaje obsługę MIMO, umożliwiając pasmo bezprzewodowe 40 MHz, a teoretyczna maksymalna prędkość transmisji wynosi 600 Mb/s. Jednocześnie, wykorzystując kod blokowy czasoprzestrzenny zaproponowany przez Alamoutiego, standard rozszerza zakres transmisji danych.
IEEE 802.11ac
IEEE 802.11ac to rozwijający się standard komunikacji bezprzewodowej sieci komputerowej 802.11, który wykorzystuje pasmo częstotliwości 6 GHz (znane również jako pasmo częstotliwości 5 GHz) do komunikacji w bezprzewodowych sieciach lokalnych (WLAN). Teoretycznie może on zapewnić przepustowość co najmniej 1 gigabita na sekundę dla komunikacji w bezprzewodowych sieciach lokalnych (WLAN) między wieloma stacjami lub co najmniej 500 megabitów na sekundę (500 Mbit/s) dla przepustowości transmisji pojedynczego połączenia.
Przyjmuje i rozszerza koncepcję interfejsu radiowego wywodzącą się ze standardu 802.11n, obejmującą: szersze pasmo częstotliwości radiowych (do 160 MHz), więcej strumieni przestrzennych MIMO (zwiększonych do 8), MU-MIMO oraz demodulację o wysokiej gęstości (modulacja do 256QAM). Jest potencjalnym następcą standardu IEEE 802.11n.
IEEE 802.11ax
W 2017 roku firma Broadcom objęła prowadzenie we wprowadzeniu na rynek układu bezprzewodowego 802.11ax. Ponieważ poprzednia wersja 802.11ad działała głównie w paśmie częstotliwości 60 GHz, mimo zwiększonej prędkości transmisji, jej zasięg był ograniczony i stała się funkcjonalną technologią wspomagającą 802.11ac. Według oficjalnego projektu IEEE, szósta generacja Wi-Fi, która dziedziczy 802.11ac, to 802.11ax, a urządzenie obsługujące ten standard jest dostępne od 2018 roku.
Różnica między 2,4 GHz a 5 GHz
Pierwsza generacja standardu transmisji bezprzewodowej IEEE 802.11 powstała w 1997 r., dlatego wiele urządzeń elektronicznych korzysta z częstotliwości bezprzewodowej 2,4 GHz, np. kuchenki mikrofalowe, urządzenia Bluetooth itp. Będą one w większym lub mniejszym stopniu zakłócać sygnał Wi-Fi 2,4 GHz. Sygnał jest w pewnym stopniu zakłócany, podobnie jak droga, po której poruszają się jednocześnie powozy konne, rowery i samochody, a prędkość jazdy samochodów naturalnie ulega zmianie.
Wi-Fi 5 GHz wykorzystuje wyższe pasmo częstotliwości, aby zmniejszyć przeciążenie kanałów. Wykorzystuje 22 kanały i nie zakłóca się wzajemnie. W porównaniu z 3 kanałami 2,4 GHz, znacznie zmniejsza przeciążenie sygnału. Dzięki temu prędkość transmisji w paśmie 5 GHz jest o 5 GHz szybsza niż w paśmie 2,4 GHz.
Pasmo częstotliwości Wi-Fi 5 GHz wykorzystujące protokół 802.11ac piątej generacji może osiągnąć prędkość transmisji 433 Mb/s przy szerokości pasma 80 MHz i prędkość transmisji 866 Mb/s przy szerokości pasma 160 MHz, w porównaniu do najwyższej prędkości transmisji 2,4 GHz wynoszącej 300 Mb/s, która została znacznie ulepszona.
5GHz bez przeszkód
Jednak Wi-Fi 5 GHz ma również wady, takie jak zasięg transmisji i zdolność pokonywania przeszkód.
Ponieważ Wi-Fi jest falą elektromagnetyczną, jej główną metodą propagacji jest propagacja prostoliniowa. Napotykając przeszkody, powoduje przenikanie, odbicie, dyfrakcję i inne zjawiska. Wśród nich dominującym zjawiskiem jest przenikanie, a niewielka część sygnału to odbicie i dyfrakcja. Fizyczne cechy fal radiowych polegają na tym, że im niższa częstotliwość, tym dłuższa długość fali, tym mniejsze straty podczas propagacji, szerszy zasięg i łatwiejsze omijanie przeszkód; im wyższa częstotliwość, tym mniejszy zasięg i tym trudniej ominąć przeszkody.
Dlatego sygnał 5G o wysokiej częstotliwości i krótkiej długości fali ma stosunkowo mały obszar zasięgu, a zdolność do pokonywania przeszkód nie jest tak dobra jak sygnał 2,4 GHz.
Jeśli chodzi o zasięg transmisji, Wi-Fi 2,4 GHz może osiągnąć maksymalny zasięg 70 metrów w pomieszczeniach i 250 metrów na zewnątrz. Natomiast Wi-Fi 5 GHz ma maksymalny zasięg 35 metrów w pomieszczeniach.
Poniższy rysunek przedstawia porównanie zasięgu Ekahau Site Survey w pasmach częstotliwości 2,4 GHz i 5 GHz dla wirtualnego projektanta. Najciemniejszy zielony kolor z obu symulacji reprezentuje prędkość 150 Mb/s. Czerwony kolor w symulacji 2,4 GHz oznacza prędkość 1 Mb/s, a czerwony kolor w symulacji 5 GHz oznacza prędkość 6 Mb/s. Jak widać, zasięg punktów dostępowych 2,4 GHz jest rzeczywiście nieco większy, ale prędkości na krańcach zasięgu 5 GHz są wyższe.
5 GHz i 2,4 GHz to różne częstotliwości, z których każda ma swoje zalety dla sieci Wi-Fi. Zalety te mogą zależeć od sposobu konfiguracji sieci, zwłaszcza jeśli weźmiemy pod uwagę zasięg i przeszkody (ściany itp.), które sygnał musi pokonać. Czy to za dużo?
Jeśli potrzebujesz zasięgu na większym obszarze lub chcesz zapewnić lepszą penetrację ścian, 2,4 GHz będzie lepszym rozwiązaniem. Jednak bez tych ograniczeń, 5 GHz jest szybszą opcją. Łącząc zalety i wady tych dwóch pasm częstotliwości w jedno, wykorzystując dwupasmowe punkty dostępowe w sieciach bezprzewodowych, możemy podwoić przepustowość sieci bezprzewodowej, zmniejszyć wpływ zakłóceń i cieszyć się wszechstronną, lepszą siecią Wi-Fi.
Czas publikacji: 09-06-2021