A diferença entre 2,4 GHz e 5 GHz

Primeiramente, precisamos esclarecer que a comunicação 5G não é a mesma coisa que o Wi-Fi de 5 GHz que abordaremos hoje. A comunicação 5G é, na verdade, a abreviação de redes móveis de 5ª geração, que se refere principalmente à tecnologia de comunicação móvel celular. Já o 5G aqui se refere à frequência de 5 GHz no padrão Wi-Fi, que por sua vez se refere ao sinal Wi-Fi que utiliza a banda de frequência de 5 GHz para transmitir dados.

Quase todos os dispositivos Wi-Fi disponíveis no mercado atualmente suportam a frequência de 2,4 GHz, e os dispositivos mais avançados podem suportar ambas as frequências, ou seja, 2,4 GHz e 5 GHz. Esses roteadores de banda larga são chamados de roteadores sem fio de banda dupla.

Vamos falar sobre as frequências de 2,4 GHz e 5 GHz na rede Wi-Fi abaixo.

O desenvolvimento da tecnologia Wi-Fi tem uma história de 20 anos, desde a primeira geração 802.11b até as gerações 802.11g, 802.11a, 802.11n e a atual 802.11ax (WiFi 6).

Padrão Wi-Fi

WiFi é apenas uma abreviação. Na verdade, trata-se de um subconjunto do padrão de rede local sem fio 802.11. Desde sua criação em 1997, mais de 35 versões de diferentes tamanhos foram desenvolvidas. Dentre elas, o padrão 802.11a/b/g/n/ac possui seis versões mais consolidadas.

IEEE 802.11a

O padrão IEEE 802.11a é uma versão revisada do padrão original 802.11 e foi aprovado em 1999. O padrão 802.11a utiliza o mesmo protocolo central do padrão original. A frequência de operação é de 5 GHz, são utilizadas 52 subportadoras de multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) e a taxa máxima de transmissão de dados brutos é de 54 Mb/s, o que atende aos requisitos de throughput médio da rede real (20 Mb/s).

Devido à crescente saturação da banda de frequência de 2,4 GHz, o uso da banda de frequência 5G representa uma importante melhoria em relação ao padrão 802.11a. No entanto, isso também traz alguns problemas. O alcance de transmissão não é tão bom quanto o do 802.11b/g; em teoria, os sinais 5G são mais suscetíveis a bloqueios e absorção por paredes, portanto, a cobertura do 802.11a não é tão boa quanto a do 802.11b. O 802.11a também pode sofrer interferências, mas, como geralmente não há muitos sinais interferentes nas proximidades, ele costuma apresentar melhor taxa de transferência.

IEEE 802.11b

O IEEE 802.11b é um padrão para redes locais sem fio. A frequência portadora é de 2,4 GHz, que pode fornecer múltiplas velocidades de transmissão de 1, 2, 5,5 e 11 Mbit/s. Às vezes, é erroneamente chamado de Wi-Fi. Na verdade, Wi-Fi é uma marca registrada da Wi-Fi Alliance. Essa marca registrada garante apenas a compatibilidade entre os dispositivos que a utilizam e não tem relação com o padrão em si. Na banda de frequência ISM de 2,4 GHz, existem 11 canais com largura de banda de 22 MHz, que se sobrepõem em 11 bandas de frequência. O sucessor do IEEE 802.11b é o IEEE 802.11g.

IEEE 802.11g

O padrão IEEE 802.11g foi aprovado em julho de 2003. Sua frequência portadora é de 2,4 GHz (a mesma do 802.11b), com um total de 14 bandas de frequência. A velocidade de transmissão original é de 54 Mbit/s, e a velocidade de transmissão líquida é de aproximadamente 24,7 Mbit/s (a mesma do 802.11a). Dispositivos 802.11g são compatíveis com versões anteriores do 802.11b.

Posteriormente, alguns fabricantes de roteadores sem fio desenvolveram novos padrões baseados no padrão IEEE 802.11g em resposta às necessidades do mercado e aumentaram a velocidade teórica de transmissão para 108 Mbit/s ou 125 Mbit/s.

IEEE 802.11n

O IEEE 802.11n é um padrão desenvolvido com base no 802.11-2007 por um novo grupo de trabalho formado pelo IEEE em janeiro de 2004 e foi formalmente aprovado em setembro de 2009. O padrão adiciona suporte para MIMO, permitindo uma largura de banda sem fio de 40 MHz, e a velocidade máxima teórica de transmissão é de 600 Mbit/s. Ao mesmo tempo, utilizando o código de bloco espaço-temporal proposto por Alamouti, o padrão expande o alcance da transmissão de dados.

IEEE 802.11ac

O IEEE 802.11ac é um padrão de comunicação em rede sem fio 802.11 em desenvolvimento, que utiliza a banda de frequência de 6 GHz (também conhecida como banda de frequência de 5 GHz) para comunicação em redes locais sem fio (WLAN). Em teoria, ele pode fornecer pelo menos 1 gigabit por segundo de largura de banda para comunicações em WLAN com múltiplas estações, ou pelo menos 500 megabits por segundo (500 Mbit/s) para uma única conexão.

Adota e expande o conceito de interface aérea derivado do 802.11n, incluindo: maior largura de banda de RF (até 160 MHz), mais fluxos espaciais MIMO (aumentados para 8), MU-MIMO e demodulação de alta densidade (modulação de até 256QAM). É um potencial sucessor do IEEE 802.11n.

IEEE 802.11ax

Em 2017, a Broadcom liderou o lançamento do chip sem fio 802.11ax. Como o padrão anterior, o 802.11ad, operava principalmente na banda de frequência de 60 GHz, embora a velocidade de transmissão fosse maior, sua cobertura era limitada, tornando-se uma tecnologia complementar ao 802.11ac. De acordo com o projeto oficial do IEEE, a sexta geração do Wi-Fi, herdeira do 802.11ac, é o 802.11ax, e dispositivos compatíveis com compartilhamento de rede foram lançados em 2018.

A diferença entre 2,4 GHz e 5 GHz

A primeira geração do padrão de transmissão sem fio IEEE 802.11 surgiu em 1997, portanto, muitos dispositivos eletrônicos geralmente usam a frequência sem fio de 2,4 GHz, como fornos de micro-ondas, dispositivos Bluetooth, etc., que, em maior ou menor grau, interferem no Wi-Fi de 2,4 GHz, afetando o sinal até certo ponto, assim como acontece em uma estrada com carroças, bicicletas e carros circulando ao mesmo tempo, onde a velocidade dos veículos é naturalmente afetada.

O Wi-Fi de 5 GHz utiliza uma banda de frequência mais alta, resultando em menor congestionamento de canais. Ele usa 22 canais que não interferem uns nos outros. Comparado aos 3 canais da rede de 2,4 GHz, isso reduz significativamente o congestionamento do sinal. Portanto, a taxa de transmissão do Wi-Fi de 5 GHz é 5 vezes maior que a do Wi-Fi de 2,4 GHz.

A banda de frequência Wi-Fi de 5 GHz, utilizando o protocolo 802.11ac de quinta geração, pode atingir uma velocidade de transmissão de 433 Mbps com uma largura de banda de 80 MHz e uma velocidade de transmissão de 866 Mbps com uma largura de banda de 160 MHz, representando uma melhoria significativa em relação à taxa máxima de transmissão de 300 Mbps da banda de 2,4 GHz.

5 GHz sem obstruções

No entanto, o Wi-Fi de 5 GHz também apresenta desvantagens. Essas desvantagens residem na distância de transmissão e na capacidade de transpor obstáculos.

Como o Wi-Fi é uma onda eletromagnética, seu principal método de propagação é a propagação em linha reta. Ao encontrar obstáculos, ele produz penetração, reflexão, difração e outros fenômenos. Dentre eles, a penetração é o principal, e apenas uma pequena parte do sinal é perdida devido à reflexão e à difração. As características físicas das ondas de rádio são as seguintes: quanto menor a frequência, maior o comprimento de onda, menor a perda durante a propagação, maior a cobertura e mais fácil é contornar obstáculos; quanto maior a frequência, menor a cobertura e mais difícil é contornar obstáculos.

Portanto, o sinal 5G, com alta frequência e comprimento de onda curto, tem uma área de cobertura relativamente pequena e a capacidade de atravessar obstáculos não é tão boa quanto a de 2,4 GHz.

Em termos de distância de transmissão, o Wi-Fi de 2,4 GHz pode alcançar uma cobertura máxima de 70 metros em ambientes internos e de 250 metros em ambientes externos. Já o Wi-Fi de 5 GHz tem um alcance máximo de apenas 35 metros em ambientes internos.

A figura abaixo mostra uma comparação da cobertura do Ekahau Site Survey entre as bandas de frequência de 2,4 GHz e 5 GHz para o projetista virtual. O verde mais escuro nas duas simulações representa uma velocidade de 150 Mbps. O vermelho na simulação de 2,4 GHz indica uma velocidade de 1 Mbps, e o vermelho em 5 GHz indica uma velocidade de 6 Mbps. Como você pode ver, a cobertura dos pontos de acesso de 2,4 GHz é de fato ligeiramente maior, mas as velocidades nas extremidades da cobertura de 5 GHz são mais rápidas.

As frequências de 5 GHz e 2,4 GHz são diferentes, cada uma com suas vantagens para redes Wi-Fi, e essas vantagens podem depender de como você configura a rede, especialmente considerando o alcance e os obstáculos (paredes, etc.) que o sinal precisa atravessar. Será que é demais?

Se você precisa cobrir uma área maior ou ter maior penetração em paredes, a frequência de 2,4 GHz será melhor. No entanto, sem essas limitações, a de 5 GHz é uma opção mais rápida. Ao combinarmos as vantagens e desvantagens dessas duas faixas de frequência em uma só, usando pontos de acesso de banda dupla em implantações sem fio, podemos dobrar a largura de banda sem fio, reduzir o impacto da interferência e desfrutar de uma rede Wi-Fi melhor em todos os aspectos.