Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц: в чем разница диапазонов и какой лучше?

Введение

Wi-Fi остается одной из наиболее перспективных технологий беспроводной связи. Она стремительно развивается и принимает в себя новые беспроводные решения, позволяющие увеличить скорость передачи данных. Даже с развитием LTE-сетей, Wi-Fi не остается в стороне, а скорее получает дополнительную ветку развития, разгружая трафик в наиболее востребованных участках сети.

Wi-Fi для применения внутри помещений в рамках установленной законодательством мощности излучения  не требует получения разрешения на использование частот. Кроме того, организация Wi-Fi-сети в условиях дома или небольшого офиса довольно проста, благодаря чему, зачастую, можно обойтись своими силами.

Тем не менее, при проектировании сети с высокими требованиями к качеству связи, плотности покрытия и пропускной способности, как правило, прибегают к помощи специалистов.  Развертывание Wi-Fi-сети занимает на порядок меньше времени по сравнению с прокладкой СКС до рабочих мест.

Требования к Wi-Fi-оборудованию описаны в наборе стандартов IEEE 802.11. С выпуском каждого нового стандарта, к 802.11 добавлялась буква, например, 802.11a/b/n и т.д. На сегодняшний день насчитывается несколько десятков разновидностей стандартов Wi-Fi.

В таблице ниже приведены стандарты беспроводной связи Wi-Fi, в которых производилось увеличение скоростей передачи данных:

При этом следует отметить, что не все перечисленные стандарты Wi-Fi служат для организации беспроводных локальных сетей как привычные нам роутеры, работающие в диапазонах 2.4 и 5 ГГц (стандарты 802.11 a/b/g/n/ac). Такие стандарты как 802.11ad и 802.

11ay изначально планировалось выпустить для передачи данных на небольшие расстояния – от 1 до 10 метров – и, в перспективе, использовать их для организации высокоскоростных интерфейсов передачи данных, например для подключения мониторов к ПК и передачи изображения в формате 8K.

Таким образом, у Wi-Fi большое будущее, которое позволит использовать данную технологию в совершенно разных приложениях. Несомненно, данная технология найдет свое место как в 5G-сетях, IoT-решениях, так и в VR-приложениях:

Применимость различных стандартов Wi-Fi 

2,4 ггц или 5 ггц: что выбрать?

Ваш выбор в первую очередь зависит от ваших потребностей. Выбирайте диапазон 2,4 ГГц, если вам нужно широкое покрытие или если вы живете в доме с толстыми бетонными стенами, которые могут создавать помехи. Диапазон 2,4 ГГц также идеально подходит для серфинга в Интернете без претензии на высокие скорости.

5 ГГц идеально подходит для просмотра потокового видео и онлайн игр. Вам также следует использовать этот диапазон, если вы хотите подключить к вайфай много домашних устройств.

Если широкий диапазон Wi-Fi не требуется, 5 ГГц будет идеален для использования. Но вы можете использовать и репитеры сигнала Wi-Fi для расширения покрытия.

2,4 ггц против 5 ггц: в чем разница?

Разница между двумя полосами сводится к двум вещам: скорость и дальность действия. Проще говоря, Wi-Fi с частотой 5 ГГц быстрее, чем 2,4 ГГц, но имеет меньший радиус действия. Поэтому в зависимости от вашего местоположения (относительно маршрутизатора) для подключения может потребоваться переключение между 5 ГГц и 2,4 ГГц.

Beamforming – автоматическое формирование луча

В последних моделях Wi-Fi-маршрутизаторов все чаще можно увидеть такую “опцию” как Beamforming. Beamforming, согласно техническим спецификациям современных Wi-Fi-устройств, это технология, позволяющая направлять излучаемый сигнал не во все стороны, как это происходит обычно, а “концентрированно” в сторону абонента. Это увеличивает отношение сигнал/шум, и как следствие – скорость передачи данных:

Особенно это актуально в местах, где много различных перекрытий сигналов и множество других источников радиопомех, работающих в нелицензируемом диапазоне частот 2.4 и 5 ГГц.

Следует отметить, что главной сложностью при внедрении beamforming в устройства является сложность настройки антенн в сочетании с грамотным программным обеспечением. В недорогих моделях роутеров зачастую наличие beamforming является лишь маркетинговым ходом.

Mcs в wi-fi сетях

MCS – это общепринятая аббревиатура Modulation and Coding Scheme (модуляция и схема кодирования), которая обозначает сразу несколько параметров передачи сигнала:

• Тип модуляции. Модуляция – это метод передачи данных. Чем сложнее модуляция, тем выше скорость передачи данных. Более сложные модуляции требуют хороших условий передачи, низкого уровня помех и отсутствия препятствий на пути прохождения сигнала.
• Скорость кодирования информации. Этот параметр указывает на то, какая часть потока данных фактически используется для передачи “полезной” информации. Это значение выражается в виде дроби, например, 5/6 или 83,3% используемого потока данных.
• Количество пространственных потоков. Используя технологию MIMO, в настоящее время возможно запускать до 8 пространственных потоков. Фактически это позволяет использовать одну и ту же область частотного пространства для передачи и приема нескольких потоков данных. 
• Ширина канала передачи. Это значение определяет, какая ширина канала будет использована для передачи. Ширина канала может быть максимум 40 МГц для диапазона 2.4 ГГц и 160 МГц для диапазона 5 ГГц. В диапазоне 60 ГГц ширина канала может составлять до 2 ГГц (стандарт 802.11ad/ay).
• Длительность защитного интервала. Защитный интервал фактически представляет собой очень короткую паузу между передачей пакетов, чтобы можно было игнорировать любую ложную информацию. Более длительные интервалы защиты обеспечивают более надежную беспроводную связь.

Чем выше индекс MCS, тем “сложнее” вышеперечисленные параметры передачи. Значение индексов MCS для различных стандартов Wi-Fi приводится в таблице ниже. В расширенной виде с таблицей MCS можно ознакомиться по ссылке.

Mimo – multiple input multiple output

Технология MIMO оказала большое влияние на развитие Wi-Fi. Буквально несколько лет назад никто не думал о том, что будут существовать беспроводные устройства с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду. Возникновение новых скоростных стандартов связи, в том числе 802.11n произошло во многом благодаря MIMO.

Наиболее простое определение, которое можно дать технологии MIMO – это многопотоковая передача данных. Аббревиатура переводится с английского как “несколько входов, несколько выходов”. В отличие от своего “родителя” (Single Input / Single Output), в устройствах с поддержкой MIMO сигнал передается на одном радиоканале с помощью нескольких приемников и передатчиков.

Одной из основных характеристик технологии MIMO является количество антенн, работающих на прием и передачу. Обозначается NxM, где N – количество передающих антенн, а M – приемных. Например, MIMO типа 3х2 означает, что радиосистема имеет 3 передающие антенны и 2 принимающие.

Кроме того, в MIMO применяется пространственное мультиплексирование. Иначе говоря,  технология одновременной передачи данных нескольких пакетов по одному каналу. Благодаря такому “уплотнению” канала, его пропускную способность можно увеличить в два и более раз.

Как только технология беспроводной передачи данных Wi-Fi начала пользоваться большим спросом, быстро стали возрастать и требования к скорости. Впервые технология MIMO появилась в стандарте 802.11n, который дал возможность увеличить канальную скорость беспроводного соединения с 54 Мбит/сек до 600 Мбит/сек. Стандарт 802.

11n дает возможность применять как стандартную ширину канала в 20 МГц, так и использовать широкополосную линию в 40 МГц. Таким образом можно получить в несколько раз увеличенную пропускную способность каналов, которые используются в данный момент. С помощью объединения MIMO с более широкой полосой пропускания канала, получается достаточно мощный способ повышения физической скорости передачи.

Wi-fi 6 сделает 2,4 ггц лучше

Частотой 2,4 ГГц долго пренебрегали. 802.11n (Wi-Fi 4) поддерживает как 2,4 ГГц, так и 5 ГГц. Но 802.11ac (Wi-Fi 5) поддерживает только 5 ГГц. Если у вас двухдиапазонный маршрутизатор 802.11ac, он работает с сетью 5 ГГц 802.11ac и сетью 2,4 ГГц 802.11n. 5 ГГц использует более современный стандарт Wi-Fi.

Wi-Fi 6 решит эту проблему. Стандарт Wi-Fi следующего поколения будет поддерживать сети с частотой 2,4 ГГц и 5 ГГц, поэтому различные усовершенствования, которые в совокупности обеспечивают более быстрый и надежный сигнал, также будут распространяться на частоту 2,4 ГГц.

Диапазон 2.4 ггц

Большинство обычных клиентских маршрутизаторов и бытовых Wi-Fi-устройств работает в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц (802.11 b/g/n) и 5 ГГц (802.11 a/n/ac). 

В диапазоне 2,4 ГГц стандартами определено 14 каналов. Некоторые из них могут быть недоступны в ряде стран (например, 14 канал разрешен для использования только в Японии). Каналы с номерами 1, 6 и 11 считаются полностью не пересекающимися по частотам и называются, как ни странно, “непересекающимися”.

Каждый канал занимает ширину в 20 МГц. В некоторых случаях, стандартами разрешено использовать ширину канала равную 40 МГц (см. раздел Агрегация каналов). Номера каналов и их центральные частоты приведены на рисунке.

Каналы Wi-Fi в диапазоне 2.4 ГГц

Использование непересекающихся каналов удобно в том случае, когда требуется организовать равномерное радиопокрытие таким образом, чтобы рядом расположенное оборудование не мешало друг другу, увеличивая тем самым стабильность и качество связи:

Одним из недостатков диапазона 2,4 ГГц является его высокая загруженность и малое количество каналов. Помехи для Wi-Fi-сети могут создавать не только другие Wi-Fi-устройства и точки доступа, но и Bluetooth-устройства, работающие в этом же частотном диапазоне.

Даже обычная бытовая СВЧ-печь способна очень сильно влиять на качество соединения в диапазоне 2,4 ГГц. Для минимизации взаимных влияний мощность Wi-Fi-передатчиков строго ограничена и регламентирована. Использование мощного передатчика требует получения разрешения в радиочастотном центре.

Более перспективным, с точки зрения меньшей загруженности и наличия большего числа каналов, является частотный диапазон 5 ГГц.

Диапазон 5 ггц

В частотном диапазоне 5 ГГц доступно 23 неперекрывающихся канала по 20 МГц. Можно даже отметить, что 5-гигагерцовый диапазон состоит только из неперекрывающихся каналов, так как на такой частоте перекрытие создает существенные коллизии. Здесь уже можно использовать не только ширину 20/40 МГц, но и каналы шириной в 80 МГц (основной вспомогательный). Ниже изображено расположение каналов в диапазоне 5 ГГц:

• Первый блок (Lower, нижний) каналов UNII-1 лежит в диапазоне частот от 5180 до 5240. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 36, 40, 44, 48;
• Второй блок (Middle, средний) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5260 до 5320. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 52 56 60 64;
• Третий блок (Extended, расширенный) UNII-2 лежит в диапазоне частот от 5500 до 5700. При этом доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 100 104 108 112 116 120 124 128 132 136 140;
• Четвертый блок UNII-3 – частота от 5745 до 5805, доступные непересекающиеся каналы по 20 МГц: 149 153 157 161;
• Отдельно существуют 3 группы каналов: Japan (каналы: 8, 12, 16; диапазон 5040-5080) US Public Safety (каналы: 184, 188, 192, 196; диапазон 4920-4980) ISM (канал 165, частота 5825);
• Стандартом 802.11ac предусмотрено использование групп UNII-1, UNII-2 (обе) и UNII-3, т.е. суммарно 23 канала. Благодаря чему, при использовании ширины канала в 80 МГц, доступно 5 непересекающихся каналов. Этой же спецификацией предусмотрена возможность объединения 2-х каналов по 80 МГц, что в итоге дает 160 МГц.

Диапазон wi-fi 5 ггц

Wi-Fi 5 ГГц имеет в общей сложности 25 неперекрывающихся каналов. У вас определенно будет широкий диапазон каналов на выбор, даже если каждый канал имеет ширину всего 20 МГц, плюс связывание каналов может увеличить размер канала. Что касается пропускной способности, то частота 5 ГГц составляет до 1,3 гигабит в секунду (Гбит/сек).

При этом диапазон 5 Гигагерц имеет более высокую скорость передачи и меньшее покрытие, поскольку более высокие частоты не могут проникать сквозь твердые объекты, например, стены.

Хотя эти теоретические скорости довольно впечатляют, реальные скорости, которых вы можете достичь на двух диапазонах, будут отличаться, потому что в игру вступают и другие факторы.

Когда 2,4 ггц wi-fi лучше

Если у вас проблемы с Wi-Fi и вы подключены к Wi-Fi 5 ГГц, всегда полезно подключиться к 2,4 ГГц и посмотреть, что получится.

5 ГГц может выглядеть новее и быстрее – и это так – но только в небольших помещениях. Если вы хотите охватить широкое пространство, лучше использовать 2,4 ГГц. Поэтому, если вы хотите получить более качественный сигнал Wi-Fi на улице, подключитесь к частоте 2,4 ГГц вместо 5 ГГц.

2,4 ГГц Wi-Fi также должен работать лучше, чем раньше. Поскольку всё больше людей переключаются на 5 ГГц, полоса 2,4 ГГц должна постепенно освобождаться. А поскольку устройства, создающие помехи, такие как старые беспроводные телефоны и беспроводные радионяни, уходят на пенсию, уступая место современным смартфонам и радионяням Wi-Fi, в вашем доме должно быть даже меньше устройств, способных создавать помехи с частотой 2,4 ГГц.

Конечно, есть и другие способы решения этой проблемы. Вы можете создать сетевую систему Wi-Fi и расположить точки доступа по всему дому. Но, если вам нужен только надежный сигнал Wi-Fi, попробуйте просто подключиться к Wi-Fi 2,4 ГГц, прежде чем тратить время на расширение сети Wi-Fi 5 ГГц.

Обе частоты на одном маршрутизаторе

Современные маршрутизаторы, как правило, являются двухдиапазонными и могут одновременно работать с отдельными сетями Wi-Fi на частотах 5 ГГц и 2,4 ГГц. Некоторые из них являются «трёхдиапазонными», которые могут обеспечивать сигнал 2,4 ГГц вместе с двумя отдельными сигналами 5 ГГц для уменьшения перегрузки среди устройств Wi-Fi, работающих на 5 ГГц.

Это не просто функция совместимости для старых устройств, которые поддерживают только 2,4 ГГц Wi-Fi. Временами вам понадобится 2,4 ГГц Wi-Fi даже с современным устройством, поддерживающим 5 ГГц.

Маршрутизаторы можно настроить одним из двух способов: они могут скрыть разницу между сетями 2,4 ГГц и 5 ГГц или раскрыть её. Всё зависит от того, как вы назовете две отдельные сети Wi-Fi. Например, вы можете назвать обе сети «MyWiFi» и дать им одинаковый пароль.

Таким образом, вместо этого вы можете назвать одну сеть «MyWiFi – 2,4 ГГц», а другую – «MyWiFi – 5 ГГц». Названия не должны быть связаны друг с другом или включать частоту – вы можете назвать одну «арахис», а другую «яблоко», если хотите. С двумя разными именами вы можете выбирать между сетями на устройстве. Конечно, вы все равно можете дать им один и тот же пароль.

Особенности технологии

До появления стандарта 802.11ax, технология MU-MIMO  работала только в диапазоне 5 ГГц. С появлением 802.11ax MU-MIMO стала доступной и на 2.4 ГГц. В продаже сетевого оборудования появляется все больше двухдиапазонных маршрутизаторов с поддержкой данной технологии.

MU-MIMO использует технологию Beamforming. Благодаря ей, сигналы распространяются не хаотично, а в направлении беспроводного устройства. Эта направленность позволяет увеличить дальность сигнала и повысить скорость передачи данных.

К сожалению, невозможно обслуживать бесконечное количество пользователей и потоков данных. Например, роутер с поддержкой трех потоков может одновременно работать только  с тремя Wi-Fi-устройствами без задержек.

Чтобы пользоваться преимуществами метода, принимающее устройство должно иметь поддержку MU-MIMO. В данном случае, достаточно одной антенны и пользовательское устройство примет поток данных от роутера.

Компании, выпускающие смартфоны, роутеры, точки доступа и другие сетевые устройства уже заложили в них поддержку технологии. Как гарантируют производители, во многих современных устройствах, они учли также аппаратные требования для поддержки MU-MIMO, и теперь достаточно обновить ПО на своем гаджете, и пользователь получит поддержку данной технологии.

Сигнал, который передается с помощью архитектуры MU-MIMO, сложно перехватить, что повышает безопасность беспроводной сети.

На первых этапах развития технологии существовала трудность совмещения устройств, работающих с поддержкой MIMO и без нее. Однако на данный момент это уже не так актуально – практически каждый современный производитель беспроводного оборудования использует ее в своих устройствах.

Реальная скорость wi-fi: 2.4 ггц (802.11n)

1

Сначала я подключился к Wi-Fi сети в диапазоне 2.4 ГГц. Сигнал хороший
(все деления на ноутбуке)
. Вот такая скорость в диапазоне 2.4 ГГц недалеко от роутера:

Даже для диапазона 2.4 ГГц это низкая скорость. Тем более, что роутер у меня не бюджетный. Бывало, что скорость подымалась за 50 Мбит/с. Но редко. Думаю, 15 соседних Wi-Fi сетей в этом же диапазоне делают свое дело (создают помехи).

2

Отходим от роутера и проверяем скорость. В том же диапазоне 2.4 ГГц. Как видите, скорость немного упала. Пинг подрос. Уровень сигнала тоже немного упал. На скриншоте максимальный сигнал, но иногда одно деление пропадало. Обратите внимание на уровень сети в диапазоне 5 GHz
(Marsik_5G)
на скриншоте ниже. Сигнал почти отсутствует.

Вместе с уровнем Wi-Fi сигнала падает и скорость подключения.

Скорость Wi-Fi сети в диапазоне 2.4 GHz у меня не очень. В принципе, нормальная скорость в этом диапазоне где-то от 40 Мбит/с до 70 Мбит/с. Может быть меньше, или больше (очень редко). Все зависит от оборудования (маршрутизатора и клиента), настроек, помех и т. д.

Реальная скорость wi-fi: 5 ггц (802.11ac)

1

Продолжаем эксперимент. Подключил ноутбук к Wi-Fi в диапазоне 5 GHz и проверил скорость соединения. Напомню, что сначала я проверял недалеко от роутера
(первая схема расположения устройств, которую я показывал выше)

Получилось даже больше чем по кабелю. Практически всегда скорость загрузки и отдачи в районе 80-90 Мбит/с. Иногда скорость проседала. Но несмотря на это, скорость в диапазоне 5 GHz заметно выше по сравнению с 2.4 GHz.

2

Переместился с ноутбуком подальше от роутера
(схема под номером 2)
и начал тестировать скорость. Несмотря на то, что уровень сигнала в диапазоне 5 GHz очень сильно упал
(часто оставалось одно деление сети, по сравнению с сетью на частоте 2.4 GHz)
, скорость все ровно была выше.

50 Мбит/с на таком расстоянии, с преградами и таким уровнем сигнала – это хороший результат.

Сравнение скорости в диапазоне 2.4 ghz и 5 ghz

Прежде чем проверять скорость по Wi-Fi, я решил сделать замеры подключившись по сетевому кабелю. Вот такие результаты:

• Скорость напрямую, при подключении сетевого кабеля от провайдера сразу в ноутбук (без роутера):
  Я ожидал увидеть около 100 Мбит/с (такая скорость по тарифу). Возможно, проблема в сетевой карте ноутбука (ноутбук не очень новый). Я почему-то сразу подумал, что провайдер не дает заявленную скорость. Но как потом оказалось, по Wi-Fi в диапазоне 5 GHz скорость была под 100 Мбит/с.
• По кабелю, но уже от роутера, скорость была примерно такая же:
  Думаю, проблема все таки в сетевой карте ноутбука. Возможно, в драйвере. Жаль, не было еще одного компьютера под рукой. Но скорость по кабелю нас не сильно интересует. Это так, для общей картины происходящего.

Так как при падении уровня сигнала скорость интернета тоже падает, я делал замеры в двух местах. Ближе к маршрутизатору и дальше. В статье я так же буду показывать реальную скорость Wi-Fi в двух вариантах:

1. На расстоянии примерно 6 метров от роутера. Без прямой видимости. На пути одна стена со шкафом (гардероб).
   
2. Потом я отошел дальше от маршрутизатора. Сигнал проходил через 2-3 стены (одна из них несущая). Уровень сигнала на ноутбуке был уже не максимальный. Особенно в диапазоне 5 GHz.
   

В статье под номером 1 будут замеры при расположении ноутбука ближе к маршрутизатору, а под номером 2 – дальше.

Технологии, применяемые в оборудовании wi-fi

В этом разделе приводится описание технологий, которые нашли применение в беспроводных сетях стандарта 802.11 и позволили многократно увеличить скорости передачи данных – MIMO и Beamforming.

Типы mimo

Для различного количества пользователей, между которыми в одно и тоже время идет передача данных, существует два типа технологий:

Частотные каналы в спектральной полосе 5ghz:

Соответственно в РФ имеем следующие не перекрывающиеся каналы шириной 20MHz внутри помещений:

1. 5150-5250 MHz36: 5180 MHz40: 5200 MHz44: 5220 MHz48: 5240 MHz (данный канал эффективен при условии задействования следующей полосы)

2. 5250-5350 MHz (уточняйте возможность использования данной полосы)52: 5260 MHz56: 5280 MHz60: 5300 MHz64: 5320 MHz

Выводы

Я в очередной раз убедился, что:

1. Скорость интернета при подключении по Wi-Fi в диапазоне 5 GHz значительно выше.
2. Дальность действия беспроводной сети на частоте 5 GHz значительно меньше.

Думаю, такой результат будет при использовании любого оборудования. Поэтому, если вы выбираете роутер, то рекомендую все таки смотреть модели с поддержкой двух диапазонов. Даже если вы не планируете сейчас использовать 5 ГГц и переходить на стандарт 802.11ac.

Особенно, если у вас скорость по тарифу выше 100 Мбит/с и много соседних Wi-Fi сетей. В таком случае, только двухдиапазонный роутер сможет раскрыть весь потенциал такого подключения и скорости (за которую вы платите провайдеру). Только обязательно берите роутер с гигабитными портами (скорость WAN и LAN – 1 Гбит/с). А то есть много недорогих двухдиапазонных роутеров, у которых порты ограничены скоростью в 100 Мбит/с.

Я уже рассказывал, почему роутер режет скорость по Wi-Fi. Всегда можно попробовать увеличить скорость подключения по Wi-Fi сети с помощью настроек беспроводной сети (особенно актуально для диапазона 2.4 ГГц). Так же вам может быть интересна статья: роутер который не режет скорость по Wi-Fi и дает 100 Мбит/с и больше.

Скорость беспроводного подключения зависит от огромного количества разных факторов. Если, например, взять мой роутер и ноутбук, установить их в другом доме, то там, возможно, скорость была бы совсем другая. От маршрутизатора и устройства, которое мы к нему подключаем, тоже многое зависит. Так же не забывайте, что провайдер не всегда дает заявленную скорость.

В этой статье я хотел примерно показать, в чем отличие двухдиапазонного маршрутизатора от обычного. Какая реальная скорость интернета может быть в обоих диапазонах. Возможно, эта статья поможет вам определится с выбором роутера. Покупать роутер с поддержкой 5 GHz 802.11ac, или нет.

Пишите в комментариях, что вы думаете по этому поводу. Можете измерить скорость через свой роутер и поделится результатами (скриншотами) в комментариях. Думаю, будет интересно и полезно. Только пишите модель роутера, устройство на котором проверяли скорость, и какая скорость по тарифу провайдера. Всего хорошего!

Похожее:

Беспроводная передача данных: типы, технология и устройства «В чем преимущество использования маршрутизатора 5 ГГц, и что такое WiFi 5 ГГц, а также чем он отличается от стандарта 2,4 ГГц — какие различия существуют и какой диапазон частот следует выбрать при настройке маршрутизатора. ?” Как определить максимальную скорость wi-fi для Вашего устройства Что такое ieee 802 11h