Меню

Вай фай диапазон частот – Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц

Содержание

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц

Привет, мой дорогой читатель. Надеюсь, у тебя всё хорошо и солнышко светит над твоей головой. А сегодня я (маг беспроводных сетей в третьем поколении) поведаю тебе про все тайны частоты WiFi сети. Начнём, наверное, с определения Wi-Fi — это определённый стандарт радиовещания, который используется для распространения нумерованных пакетов данных между двумя или более устройствами. В частности, используется стандарт радиовещания – IEEE 802.11, который был в первые использован компанией Alliance в 1999 году. Сам стандарт был изобретён чуть ранее в 1998 году. Но вы пришли сюда читать про частоту и волны, поэтому поподробнее про них.

Радиоволны

Передача данных происходит путём обычного кодирования, а в последствии перенаправлении кода на передатчик. Он в свою очередь переформатирует электронный сигнал в радиоволну Радиоволна также используется и в передачи информации в мобильной связи, телевидении и также в разогреве еды в микроволновой печи.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

У волны как вы, наверное, помните из физики есть три характеристики: частота, амплитуда или высота, а также длина. Именно первая и определяет канал передачи, а также скорость передачи для отдельных более высоких частот.

В частности, изначально с 2000 до 2009 года использовался только один стандарт с частотой 2.4 ГГц. На данный момент он является самым распространенным, так как имеет высокую скорость передачи данных и больший диапазон распространения.

2.4 ГГц

Как уже и было сказано, пока что это основной и лидирующий стандарт передачи данных. На данной частоте работает 13 каналов. Каждый канал имеет ширину в 20 Мгц. Давайте взглянем на диаграмму ниже.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Как видите есть ещё и 14 канал, но он не используется в современных роутерах и маршрутизаторах. Также начало волн начинается с 2.400 GHz, а заканчивается на 2.500 GHz. Один канал занимает от 20 до 40 МГц. На картинке выше канал имеет как раз ширину волны 20 МГц. Но современные маршрутизаторы могут использовать более широкий канал в 40 МГц.

Если присмотреться, то начало следующего канала начинается с 2.406 МГц, то есть один канал может перекрещиваться с ещё 5 каналами. Если на одном канале сидит очень много роутеров, то сигнал может ухудшаться, из-за потери пакетов, появляются лаги, а приёмнику нужно заново отправлять потерянные данные.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Такое часто происходит в многоквартирных домах, когда несколько каналов занимает сразу 2 или даже 3 соседских роутера. На современных аппаратах, вся конфигурация подбора каналов происходит в автономном режиме. Когда роутер включается он ищет максимально отдалённую волну от уже занятых.

ПРИМЕЧАНИЕ! Иногда роутер не может сам выбрать канал и начинаются прерывания, лаги, падает скорость. Советую прочесть мою статью – где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.

Также на картинке более ярко выделены частоты, которые не пересекаются — это 1, 6 и 11. В идеале, передача данных в этих каналах будет почти без потерь. Соседние же каналы могут слегка портить связь. Если же стоит настройка с шириной – 40 МГц, то канал дополнительно будет пересекаться ещё с 5, что может пагубно влиять на связь.

ВНИМАНИЕ! В Америке использование 12 и 13 частоты – запрещено законом. Поэтому если выбрать в настройках интернет-центра эти диапазоны, то могут быть проблемы с некоторыми устройствами, выпущенными в США.

Как и у любой волны у подобной есть качество затухания, которое напрямую зависит от частоты. 2.4 ГГц — это дециметровая гипервысокая частота. Длина волны примерно равняется 124.3 – 121.3 мм. При такой частоте скорость передачи данных будет выше, но при этом и радиус вещание не будет страдать.

На 2.4 ГГц работают такие стандарты как:

  1. 802.11a
  2. 802.11b
  3. 802.11g
  4. 802.11h
  5. 802.11i
  6. 802.11n

Чаще всего используется именно b, g и n. Первые два более старые и уже устаревают, но все же пока осталось, достаточно много устройств, работающих на этих стандартах. Скорость передачи у них от 11 до 54 Мбит в секунду. Последний N – более новый стандарт, изобретённый в 2009 году. Скорость передачи может достигать 600 Мбит в секунду при нескольких потоках. На одном потоке максимальная скорость – 300 Мбит в сек.

5 ГГц

Данный стандарт был введен совершенно недавно. Диапазон частот варьируется от 5, 170 ГГц до 5,905. Используется стандарты типа 802.11a, h, j, n и ac. Как вы заметили N тоже совместим с данной частотой. Поэтому две сети могу существовать и работать как одно целое. Скорость передачи данных вырастает до нескольких гигабит в секунду. Это обусловлено как раз увеличение частоты в два раза.

С увеличение частоты увеличивается и скорость передачи данных, но растёт затухание. Даже если не будет никаких препятствий, то волна затухнет куда быстрее. Именно поэтому эту частоту чаще используют в небольшом радиусе. Например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбук в близи роутера.

Также большим минусом данной частоты является её неустойчивость к препятствиям. То есть она ещё сильнее затухает: от стен, стекла, металла, деревьев – чем волна 2.4 ГГц. Для увеличения скорости применяется ещё одна ширина канала – в 80 Мгц. На данный момент её использовать вполне реально, так как количество каналов – 180, да и роутеров с поддержкой 5ГГц не так много. Поэтому каналы у «пятёрки» свободнее.

Затухание сигнала

Напрямую зависит от препятствия. Чем больше ширина препятствия, тем сильнее затухание. Также нужно учитывать и материал. Вот таблица примерного затухания.

МатериалШирина (см)Потери сигнала в dB(П) Процент потери в диапазоне (%)
Улица без препятствий000
Железобетон52590
Стекло0.5326
Дерево2945
Бетон152075
Бетон312382

Расчёт по этой формуле:

W*(100% – П%) =D

  • W – это полный радиус дейсвтия волны без препятсвтий.
  • П
    – это процент потери диапазона.
  • D – это окончательный диапазон волны после расчёта.

Приведём пример: дальность действия волны W ровна 150 метров на открытой местности. Мы поставим на пути волны стекло в 1 см. Тогда 150*(100% – 26%*2) = 78 метров. Как вы, наверное, увидели, самым серьезным препятствием – является метал. При правильном использовании его можно использовать как отражатель волны.

Также к более плохой связи можно отнести способность огибать препятствие. И эта характеристика также зависит от длины волны. Так как 2.4 ГГц имеет меньший размер волны, то она способна почти без потерь обогнуть более широкое препятствие чем волна 5 ГГц. То есть чем больше длина, тем ниже скорость передачи, но меньше затухание от препятствий.

К затуханию можно приписать, так же естественную потерю мощности сигнала, которая уменьшается со временем пучка волны. От преград волна также, как и света может отражаться. Чем больше отражается волна, тем слабее становится сигнал. Именно поэтому нельзя точно сказать, насколько далеко будет бить тот или иной роутер.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Как усиливается сигнал

В более дорогих моделях используется схема MIMO. То есть передача данных происходит сразу в несколько потоков. При использовании данные разбивается на число частей схемы MIMO и одновременно отправляется на приёмник. Но приёмник также должен поддерживать эту технологию.

Например, таким образом можно достичь скорости 7 Гбит в секунду если использовать схему 8x MU-MIMO. То есть у данного роутера должно обязательно стоять до 8 антенн или больше. Каждая антенна будет отправлять свой сигнал, а в конце они будут складываться.

Дома чаще всего используют именно антенны широкого действия. Они обладают меньшим коэффициентом усиления, но сам пучок имеет больший радиус. Станет более понятно, если вы взгляните на картинку ниже. При увеличении dB почек становится более узким. Именно поэтому на мощных вай-фай роутерах для увеличения покрытия используют сразу несколько мощных антенн.

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов

wifigid.ru

Wi-Fi 2,4 и 5 ГГц - что лучше? Сравнение диапазонов Wi-Fi 5 и 2,4 Ггц

wi-fiwi-fi

Автор: Александр Мойсеенко / Опубликовано:09.02.2016 / Последнее обновление: 1.05.2019

В статье разберем достоинства и недостатки Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц, что бы вы могли понять что это за технология и что выбрать. Существует масса стандартов и технологий Wi-Fi, названия которых принято брать из букв латинского алфавита: а, b, g, n, ас. Первые четыре наиболее распространенные и встречаются в большинстве Android-устройствах, а теоретическая пропускная способность может колебаться от 11 до 450 мбит/с. Тогда как (ас) только начинает внедряться, но скорость может достигать до 1300 мбит.

Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц - скриншот 1Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц - скриншот 1

На практике, скорость скачивания на устройстве может редко превышать больше 25 мбит, что является следствием ограничения маршрутизатора и создаваемых помех исходящих от соседних точек доступа.

Достоинства и недостатки Wi-Fi 2,4 ГГц

Большинство домашних роутеров недорогие и используют самую распространенную частоту 2,4 ГГц (b, g, n). Как следствие сеть очень перегружена, ведь она имеет три отдельных канала, а при передаче данных используется и вовсе один, которым так же пользуются соседи. В этом частотном диапазоне работает ряд бытовой техникой вроде микроволновой печи или телефона, что может создавать дополнительные помехи.

Из-за этого возникают задержки при передаче пакетных данных, особенно на дальних дистанциях и относительно не высокая скорость. В тоже время можно выделить и несколько ключевых её достоинств:

  • Сильный сигнал, способный охватить почти весь дом.
  • Совместимость со всеми современными устройствами.
  • Стабильная работа при непрямой видимости.Зоны покрытия Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц - скриншот 2Зоны покрытия Wi-Fi 5 ГГц и 2,4 ГГц - скриншот 2

Достоинства и недостатки Wi-Fi 5 ГГц

Частота 5 ГГц (а, ас) для передачи данных почти не используется. Стандарт (а) устарел, а (ас) только сейчас внедряется в новые смартфоны и планшеты, поэтому многие пользователи могут просто не знать о его возможностях, так как для этого требуется наличие роутера, поддерживающего данную частоту. К счастью такие маршрутизаторы имеют обратную совместимость, а за счет двух антенн раздача может происходить на частоте 2,4 ГГц и 5 ГГц.

Число используемых каналов в диапазоне 5 ГГц – 19, благодаря чему передача данных существенно возрастает, а эфир значительно свободнее. В качестве примера, количество доступных точек доступа (слева 5 ГГц, справа 2,4 ГГц):

Wi-Fi 5 ГГц - скриншот 3Wi-Fi 5 ГГц - скриншот 3

В тоже время, несмотря на свою не загруженность сети и высокую пропускную способность, имеется несколько потенциальных недостатков. Прежде всего, зона действия значительно меньше, поэтому использование Wi-Fi интернета в дальнем углу соседней комнаты может быть осложнена. Второе это посторонние предметы, которые на пути сигнала могут создавать помехи, как результат, сигнал, проходя через стенку, существенно ослабевает.

Для стабильной и бесперебойной сети, особенно если устройство находится в прямой зоне видимости, лучше использовать частоту 5 ГГц. Если дистанция до роутера чересчур большая и сопровождается преградами в виде нескольких стен, то 2,4 ГГц. В настройках можно указать автоматическую смену диапазона и не думать о ручном переключении. Единственное условие – иметь соответствующий маршрутизатор, а используемый смартфон или планшет должен поддерживать нужную частоту.

Wi-Fi 5 ГГц - скриншот 3 Загрузка...

Поделиться:[addtoany]

androfon.ru

Что такое WiFi? Подробно о свойствах WiFi сигнала

Так выглядит WiFi сигнал
на картинке: графическое отображение WiFi волн в городе.

1. Что такое WiFi?

1.1. Связь частоты и длины волны.

2. Свойства WiFi сигнала.

2.1. Поглощение.

2.2. Огибание препятствий.

2.3. Естественное затухание.

2.4. Отражения сигнала.

2.5. Плотность данных.

2.6. Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

3. Диапазоны и частоты WiFi

3.1. Диапазон 2,4 ГГц.

3.2. Диапазон 5 ГГц.

Что такое WiFi?

WiFi - беспроводной способ связи, основанный на всем нам знакомом электромагнитном излучении. Сигнал WiFi относят к радиоволнам, соответственно, он имеет такие же свойства, характеристики и поведение. Радиоволны, в свою очередь, подчиняются практически тем же физическим законам, что и свет: распространяются в пространстве с такой же скоростью (почти 300 000 километров в секунду), подвержены дифракции, поглощению, затуханию, рассеиванию и т. д.

Основные характеристики радиоволны, а значит и сигнала WiFi - это ее длина и частота (частотный диапазон). Последний параметр означает частоту переменного тока, необходимую для получения волны нужной длины и используется для классификации радиоволн. Другое определение частоты - это количество волн, проходящих через определенную точку пространства в секунду.

Длина и частота радиоволны (сигнала WiFi)

Существует распределение радиоволн по диапазонам, в зависимости от частоты, утвержденная Международным союзом электросвязи (МСЭ, английская аббревиатура - ITU).

Буквенные

обозначения

диапазона

Название волн.

Название частот.

Диапазон частот

Диапазон

длины волны

ОНЧ (VLF)Мириаметровые. Очень низкие3—30 кГц100–10 км
НЧ (LF)Километровые. Низкие. 30—300 кГц10–1 км
СЧ (MF)Гектометровые. Средние.300—3000 кГц1–0.1 км
ВЧ (HF)Декаметровые. Высокие.3—30 МГц100–10 м
ОВЧ (VHF)Метровые. Очень высокие.30—300 МГц10–1 м
УВЧ (UHF)Дециметровые. Ультравысокие.300—3000 МГц1–0.1 м
СВЧ (SHF)Сантиметровые. Сверхвысокие.3—30 ГГц10–1 см
КВЧ (EHF)Миллиметровые. Крайне высокие.30—300 ГГц10–1 мм
THFДециметровые. Гипервысокие.300—3000 ГГц1–0.1 мм

Сфера применения радиоволн зависит от частотного диапазона. Это может быть  телевидение, радиосвязь, мобильная связь, радиорелейная связь и т. д. Вообще, радиочастотный эфир занят довольно плотно: использование всех диапазонов буквально расписано:

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты

В том числе это и беспроводная связь WiFi. Для нее используются дециметровые и сантиметровые волны ультравысокой и сверхвысокой частоты (УВЧ и СВЧ) в частотных диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц и  и других редкоиспользуемых: 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц.

Главное преимущество WiFi-связи отражено во втором ее названии - беспроводная связь. Именно отсутствие проводов вкупе со все возрастающей скоростью передачи данных является ключевым моментом при выборе этого способа соединения.

Если речь идет о домашних пользователях - беспроводная связь удобна, она позволяет не привязываться к определенному месту в квартире для входа в интернет.

Если мы говорим о корпоративной связи, о провайдерских услугах, то иногда прокладка кабеля для передачи данных - это дорого, нецелесообразно или вообще невозможно. Например, нужно раздать интернет в частном секторе, прокинуть магистральный канал через ущелье, в удаленный населенный пункт и т. д. В этом случае на выручку приходит WiFi. Проблемная территория преодолевается с помощью беспроводного канала.

Связь частоты сигнала WiFi и длины волны

Характеристики длины волны сравнительно редко используются в параметрах оборудования WiFi. Однако иногда, для понимания физических свойств и поведения сигнала беспроводной связи в различных условиях неплохо разбираться в связи частоты и длины радиоволн.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыОбщее правило: Чем выше частота, тем короче длина волны. И наоборот.

Формула для расчета длины волны:

Длина волны WiFi сигнала (в метрах)= Скорость света (в м/сек) / Частота сигнала (в герцах).

Скорость света в м/сек = 300 000 000.

После упрощения формулы получаем: Длина волны в метрах = 300/ Частота в МГц.

Свойства WiFi сигнала

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты Поглощение.

Главное условие для создания беспроводного линка  на расстояние большее, чем сотня метров - прямая видимость между точками установки оборудования. Проще говоря, если мы стоим рядом с одной точкой доступа WiFi, то наш взгляд, направленный в сторону второй точки, не должен упираться в стену, лес, многоэтажный дом, холм и т. д. (Это еще не все, нужно также учитывать помехи в Зоне Френеля, но об этом в другой статье.)

Такие объекты просто-напросто отражают и поглощают сигнал WiFi, если не весь, то львиную его часть.

То же самое происходит и в помещении, где сигнал от WiFi роутера или точки доступа проходит через стены в другие комнаты/на другие этажи. Каждая стена или перекрытие "отбирает" у сигнала некоторое количество эффективности.

На небольшом расстоянии, например, от комнатного роутера до ноута, у радиосигнала еще есть шансы, преодолев стену, все-таки добраться до цели. А вот на длинной дистанции в несколько километров любое такое ослабление существенно сказывается на качестве и дальности WiFi связи.

Процент ухудшения сигнала вай-фай при прохождении через препятствия зависит от нескольких факторов:

  • Длины волны. В теории, чем больше длина волны (и ниже частота вай-фай), тем больше проникающая способность сигнала. Соответственно, WiFi в диапазоне 2,4 ГГц имеет большую проникающую способность, чем в диапазоне 5 ГГц. В реальных условиях выполнение этого правила очень тесно зависит от того, через препятствие какой структуры и состава проходит сигнал.
  • Материала препятствия, точнее, его диэлектрических свойств.

Преграда

Дополнительные потери при прохождении (dB)

Процент эффективного расстояния*, %

Открытое пространство

0

100

Нетонированное окно (отсутствует металлизированное покрытие)

3

70

Окно с металлизированным покрытием (тонировкой)

5-8

50

Деревянная стена

10

30

Стена 15,2 см (межкомнатная)

15-20

15

Стена 30,5 см (несущая)

20-25

10

Бетонный пол или потолок

15-25

10-15

Цельное железобетонное перекрытие

20-25

10

* Процент эффективного расстояния - эта величина означает, какой процент от первоначально рассчитанной дальности (на открытой местности) сможет пройти сигнал после преодоления препятствия.

Например, если на открытой местности дальность сигнала Wi-Fi  - до 200 метров, то после прохождения через нетонированное окно она уменьшится до 140 метров (200 * 70% = 140). Если следующим препятствием для этого же сигнала станет бетонная стена, то после нее дальность составит уже максимум 21 метр (140*15%).

Отметим, что вода и металл - самые эффективные поглотители WiFi, т. к. являются электрическими проводниками и "забирают" на себя большое количество энергии сигнала. Например, если дома на пути вай-фай от роутера до вашего ноута стоит аквариум, то практически наверняка соединения не будет.

Именно поэтому во время дождя и других "влажных" атмосферных осадков наблюдается небольшое снижение качества беспроводного соединения, поскольку капли воды в атмосфере поглощают сигнал.  

Частично этот фактор влияет и на затухание WiFi передачи в листве деревьев, т. к. они содержат большой процент воды.

  • Угла падения луча на препятствие. Помимо материала преграды, через которую проходит сигнал вай-фай, важен также угол падения луча. Так, если сигнал проходит через препятствие под прямым углом, это обеспечит меньшие потери, чем если бы он падал на него под углом 45 градусов. Еще хуже, если сигнал проходит через преграду под очень острым углом. В этом случае, грубо говоря, можно смело умножать толщину стены на 10 и рассчитывать потери WiFi передачи согласно этой величине.


Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыОгибание препятствий.

По-научному это поведение луча WiFi называется дифракцией, хотя на самом деле понятие дифракции гораздо сложнее, чем простое "огибание препятствий".

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты В общем можно вывести правило - чем короче длина волны (выше частота), тем хуже она огибает препятствия.

Основывается это правило на известном физическом свойстве волны: если размер препятствия меньше, чем длина волны, то она его огибает. В целом отсюда логично проистекает, что чем короче длина волны, тем меньшее остается вариантов препятствий, которые она может в принципе обойти, и поэтому принимается, что ее огибающая способность хуже.

Огибание на практике означает меньшее рассеивание волны как луча энергии вокруг препятствия, меньшее количество потерь сигнала.

WiFi волна огибает препятствия

Возьмем популярные частоты 2,4 ГГц (длина волны 12,5 см) и 5 ГГц (длина волны 6 см). Мы видим подтверждение правила на примере прохождения лесного массива. Стандартные размеры листьев, стволов, веток деревьев, в среднем будут меньше, чем 12,5 см, но больше, чем 6 см. Поэтому сигнал WiFi 5 ГГц диапазона при прохождении через густую листву “потеряется” практически полностью, в то время как 2,4 ГГц справится лучше.

Поэтому WiFi оборудование, работающее в диапазоне 900 МГц, используется в условиях отсутствия прямой видимости сигнала - его длина волны составляет 33,3 см, что позволяет огибать большее количество преград. Однако надо учитывать размеры предполагаемых препятствий и понимать, что сигнал 900 МГц не сможет “обойти” бетонную стену, расположенную перепендикулярно направлению сигнала. Здесь уже сыграют роль проникающие способности волны, которые, как мы уже говорили у сигналов с низкой частотой довольно неплохие.

Также именно поэтому для нормальной работы беспроводного оборудования, использующего частоту 24ГГц (длина волны 1,25 см) необходима абсолютно чистая видимость, потому что все препятствия больше сантиметра будут отражать и поглощать сигнал.

Как мы уже упоминали, в отношении прохождении сигнала через лесной массив играет роль также содержание воды в листьях, а также длина волны.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыЕстественное затухание.

Как далеко мог бы передаваться сигнал WiFi, если создать ему идеальные условия прямой видимости? В любом случае не бесконечно, потому что чем больше дальность беспроводного “пролета”, тем больше сигнал затухает сам по себе. Происходит это по 2 причинам:

  • Земная поверхность поглощает часть энергии сигнала. Чем выше частота WiFi, тем интенсивнее идет поглощение.

  • Сигнал WiFi даже из самой узконаправленной антенны распространяется не прямой линией, а лучом. Соответственно, чем дальше расстояние, тем шире становится луч, тем меньшая мощность сигнала приходится на единицу площади, и тем меньше энергии сигнала попадает в принимающую антенну.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыОтражения сигнала.

Сигнал WiFi, как любая радиоволна, как свет, отражается от поверхностей и ведет себя при этом аналогично. Но тут есть нюансы - какие-то поверхности будут поглощать сигнал (полностью или частично), а какие-то - отражать (полностью или частично). Это зависит от материала поверхности, его структуры, наличия неровностей на поверхности и частоты WiFi.

Отражение сигнала WiFi

Неконтролируемые отражения сигнала ухудшают его качество. Частично - из-за потери общей энергии сигнала (до принимающей антенны, упрощенно говоря, “долетает не всё” или долетает после переотражений, с задержками). Частично - из-за интерференции с негативным влиянием, когда волны накладываются в противофазе и ослабляют друг друга.

Интерференция может иметь и положительное влияние, если волны WiFi накладываются друг на друга в одинаковых фазах. Это часто используется для усиления мощности сигнала.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыПлотность данных.

Частота WiFi влияет также на еще один важный параметр - объем передаваемых данных. Здесь существует прямая связь - чем выше частота, тем больше данных в единицу времени можно передать. Возможно, именно поэтому первая высокопроизводительная РРЛ от Ubiquiti  - AirFiber 24, а также ее более мощная модификация - Airfiber 24HD были выпущены на частоте 24 ГГц.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частотыПочему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

Физические свойства и поведение радиоволны в окружающем мире довольно сложны. Нельзя взять какой-то один параметр и по нему рассчитать дальность беспроводного сигнала. В каждом конкретном случае на дальность будут оказывать влияние различные факторы окружающей среды:

  • Поглощение сигнала препятствиями, земной корой, поверхностью водоемов.
  • Дифракция и рассеивание сигнала из-за преград на пути.
  • Отражения сигнала от препятствий, земли, воды и возникающие в результате этого интерференции волны.
  • На больших расстояниях - радиогоризонт, т. е. искривление земной коры.
Радиогоризонт
  • Зона Френеля и, соответственно - высота расположения оборудования над поверхностью земли.

Именно поэтому реальная дальность оборудования, как, впрочем, и пропускная способность, может очень сильно отличаться в различных условиях.

Диапазоны и частоты WiFi

Как мы уже сказали, для WiFi связи выделено несколько разных частотных диапазонов:  900 МГц, 2,4 ГГц, 3,65 ГГц, 5 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц. 

В Украине на данный момент чаще всего применяются точки доступа WiFi и антенны WiFi 2,4 ГГц и 5ГГц.

Основные отличия 2,4 ГГц и  5ГГц:

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты2,4 ГГц. Длина волны 12,5 см. Относится к дециметровым волнам ультравысокой частоты (УВЧ).

  • В реальных условиях - меньшая дальность сигнала из-за более широкой зоны Френеля, что чаще всего не компенсируется тем, что сигнал на этой частоте меньше подвержен естественному затуханию.
  • Лучшее преодоление небольших преград, например, густых лесных массивов, благодаря хорошей проникающей способности и огибанию препятствий.
  • Меньше относительно неперекрывающихся каналов (всего 3), а значит, “ пробки на дорогах” - теснота в эфире, и как результат - плохая связь.
  • Дополнительная зашумленность эфира другими устройствами, работающими на этой же частоте, в том числе мобильных телефонов, микроволновок и т. п.

Использование электромагнитных (радио) волн в зависимости от частоты5 ГГц.  Длина волны 6 см. Относится к сантиметровым волнам сверхвысокой частоты (СВЧ).

  • Большее количество относительно неперекрывающихся каналов (19).
  • Большая емкость данных.
  • Большая дальность сигнала, в связи с тем, что Зона Френеля меньше.
  • Такие препятствия, как листва деревьев, стены волны диапазона 5ГГц преодолевают гораздо хуже, чем 2,4.

Диапазоны 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц для нас скорее экзотика, однако могут использоваться:

  1. Для работы в условиях, когда стандартные диапазоны плотно заняты.

  2. Если требуется создать беспроводное соединение между двумя точками при отсутствии прямой видимости (лес и другие препятствия). Это касается такой частоты, как 900 МГц (в нашей стране ее нужно использовать с осторожностью, так как на ней работают сотовые операторы).

  3. Если для использования частоты не требуется получать лицензию в контролирующих органах. Такое преимущество часто встречается в презентациях зарубежных производителей, однако для Украины это не совсем актуально, так как условия лицензирования в нашей стране другие.

В IEEE ведутся разработки по принятию новых стандартов и, соответственно, использованию других частот для WiFi. Не исключено, к примеру, что в ближайшее время диапазон 60 ГГц также станет использоваться для беспроводной передачи. Точно также, как и возможна вероятность “отжатия” в будущем некоторых частот, сейчас принадлежащих WiFi, в пользу, например, сотовых операторов.


lantorg.com

Преимущества WiFi 5 ГГц

В современном мире благодаря Интернету обмен информацией стал не просто безграничным, но и быстрым, если не сказать - мгновенным. С развитием беспроводных сетей требования к ним постоянно растут, и в первую очередь пользователей волнует скорость передачи данных. О том, имеет ли значение, в каком частотном диапазоне работает WiFi-сеть и как это влияет на передачу данных, будет изложено в этой статье.

Немного истории

Изначально передача данных через Интернет осуществлялась исключительно по проводным линиям связи, но стало очевидно, что провод серьезно ограничивает физическое распространение сетей передачи данных. Как ни старайся, а проложить проводные линии не везде возможно, да и технологически рынок интернет-услуг созрел для широкого распространения мобильных устройств. А почему бы не сделать обмен данными без привязки к кабелю? Результатом поисков новых решений созданий беспроводных технологий стало учреждение в 1999 году пионерами в беспроводных технологиях - фирмами 3Com, Aironet (ныне вошедшее в Cisco), Harris Semiconductor (в настоящий момент Intersil), Lucent (Agere), Nokia и Symbol Technologies - альянса Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) и регистрация новой технологии под маркой Wi-Fi.

Основной задачей этой организации является разработка, тестирование и сертифицирование, а также поддержка и продвижение форматов беспроводной связи Wi-Fi. В 2000 году WECA переименовали в Wi-Fi Alliance, а штаб-квартиру разместили в Остине, Техас. На сегодняшний день Wi-Fi Alliance объединяет свыше 320 компаний по всему миру, работающих в области беспроводных технологий. В результате совместных усилий альянса в 1997 году появилась спецификация (другими словами, стандарт) IEEE 802.11, которая регламентирует методы построения локальных беспроводных сетей.

Что такое IEEE 802.11?

Что такое IEEE 802.11?

Теперь кратко о стандартах Wi-Fi. В настоящий момент существует, кроме базовой спецификации 802.11, еще 27 ее модификаций. Важным аспектом для развития сетей Wi-Fi является выделение рабочих частот. Радиочастотный спектр в нашей стране - это собственность государства, поэтому условием для быстрого развития сетей Wi-Fi является предоставление диапазонов частот, которые не требуют лицензирования. В нашей стране это диапазон частот 2,4 ГГц и 5 ГГц. Ниже приведены краткие характеристики используемых в РФ спецификаций 802.11 (скорость указана весьма примерно):

802.11 — самая первая, так сказать, базовая спецификация от 1997 года с пропускной способностью в 1 Мбит/с или 2 Мбит/c и использующая рабочую частоту 2,4 ГГц;

802.11a — первая модернизация (1999 г.) со скоростью уже 54 Мбит/c для рабочей частоты 5 ГГц;

802.11b — вторая модификация 802.11 (1999 г.) для поддержки скоростей 5,5 Мбит/с  и 11 Мбит/с для частоты 2,4 ГГц;

802.11g — вариант от 2003 г. со скоростью 54 Мбит/c для частоты 2,4 ГГц;

802.11n — вариант от 2009 г. с серьезной пропускной способностью до 600 Мбит/c для частот 2,4-2,5 или 5 ГГц;

802.11ac — новейший стандарт для частотного диапазона 5 ГГц WiFi от 2014 г. Анонсированная скорость передачи данных от 433 Мбит/с до 6,77 Гбит/с для устройств при 8x MU-MIMO-антеннах.

Как видно из кратких описаний спецификаций (802.11, 802.11b, 802.11g и 802.11n), они предусмотрены для работы в диапазоне частот 2,4 ГГц, а 802.11a и 802.11aс - только в диапазоне частот WiFi 5 ГГц. 

Wifi 2,4 ГГц – каналы и частотные полосы

Как видно из приведенной ниже таблицы, в полосе частот 2.4 GHz существуют 13 каналов, из которых доступны 3 неперекрывающихся канала:  1, 6, 11. Подобное выделение частот строится на спецификации IEEE 802.11 и обеспечивает минимум в 25 MHz для разнесения центральных неперекрывающихся частотных каналов Wi-Fi, при этом ширина канала составляет 22MHz. Мощность излучения передающих устройств до 100 мВт включительно.

№ канала Wi-Fi

Центральная частота ГГц

1

2.412

2

2.417

3

2.422

4

2.427

5

2.432

6

2.437

7

2.442

8

2.447

9

2.452

10

2.457

11

2.462

12

2.467

13

2.472

Wifi 5 ГГц – каналы и частотные полосы

В РФ разрешение на использование диапазона 5 ГГц для бытовых нужд вступило в силу 20 декабря 2011 г. (решение ГКРЧ № 11-13-07-1) и позволило использовать частоты 5150-5350 МГц в 802.11a и 802.11n сетях Wi-Fi.

29 февраля 2016 г. решением ГКРЧ разрешили использовать частоты 5650-5850 МГц (каналы 132—165) для 802.11aс.

Проще говоря, теперь можно использовать роутеры 802.11aс и нигде их не регистрировать (с оговоркой, что мощность излучения передатчика не превышает 100 мВт). Причём это стало возможно и в офисах, и дома.

Как видно из приведенной ниже таблицы, в России в полосе частот 5 GHz доступны 33 канала. Подобное выделение частот строится на спецификации IEEE 802.11а и обеспечивает межканальное разнесение в 20 MHz для центральных частотных каналов Wi-Fi. При этом доступны 19 непересекающихся каналов. Мощность излучения передающих устройств - до 100 мВт включительно. Но стоит учитывать, что в разных странах и разрешительные системы для использования радиоэлектронных средств тоже отличаются.

№ канала Wi-Fi

Центральная частота ГГц

34

5,170

36

5,180

38

5,190

40

5,200

42

5,210

44

5,220

46

5,230

48

5,240

52

5,260

56

5,280

60

5,300

64

5,320

100

5,500

104

5,520

108

5,540

112

5,560

116

5,580

120

5,600

124

5,620

128

5,640

132

5,660

136

5,680

140

5,700

147

5,735

149

5,745

151

5,755

153

5,765

155

5,775

157

5,785

159

5,795

161

5,805

163

5,815

165

5,825

 

 

Что такое каналы wifi?

Что такое каналы wifi?

Если по-простому, то канал Wi-Fi - это беспроводной канал передачи данных между роутером (точкой доступа) и оконечным устройством (например, ноутбук или смартфон). Канал может быть как открытым, так и закрытым. Например, канал Wi-Fi в общественных местах, как правило, открыт, чтобы посетители могли воспользоваться им бесплатно. В домашних или офисных Wi-Fi сетях канал, конечно, закрыт. Чем больше загружен канал (например, именно этот канал по стечению обстоятельств используют соседи или иные потребители в зоне приема), тем больше создается помех, и, как следствие этого, ниже скорость передачи данных. И не обязательно это может быть ноутбук или смартфон. Это могут быть наушники с Wi-Fi, Wi-Fi видеокамера (в том числе и внешнего наблюдения за автомобилем на улице), устройства Bluetooth или другая современная техника, поддерживающая беспроводную передачу данных. Даже обычная микроволновая печь может на короткое время серьезно повлиять на скорость обмена данными.

Роутер WiFi 2.4 ГГц поддерживает до 13 каналов, WiFi роутер 5 ГГц в РФ может поддерживать до 33 каналов.

Сравнение стандартов передачи данных по wifi на частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц

Скорость.

Если говорить о самом ныне популярном стандарте Wi-Fi 802.11n – то скорости передачи данных на частотах 2,4 ГГц и на 5 ГГц должны быть одинаковыми (как минимум на бумаге). Спецификация декларирует, что скорость передачи данных может составить до 600 Мбит/c. В реальности же стоит учесть, что Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц используют множество производителей (соответственно, и потребителей) и популярность этого стандарта очень велика. Отсюда перегруженность  каналов передачи данных от великого множества ближайших источников сигнала. А также помехи от бытовой техники и в первую очередь микроволновок. Поэтому ожидать заявленной в спецификации скорости можно, наверное, только при идеальных условиях, например, в частном доме, где соседи и их роутеры относительно далеко.

Автор этих строк просканировал эфир дома на предмет загруженности Wi-Fi на 2,4 ГГц и на 5 ГГц. Результат на скриншотах. Полагаю, комментарии излишни.

Загруженности Wi-Fi на 2,4 ГГц Загруженности Wi-Fi и на 5 ГГц

А вот при этом же стандарте у WiFi 5 ГГц скорость вполне можно ожидать обещанную в спецификации. Каналы шире (возможные варианты настроек ширины каналов - 20/40/80 МГц). Непересекающихся каналов уже не 3, а 19 (при ширине канала 20 МГц). Помехи от бытовой техники уже не беспокоят. Большинство соседей по-прежнему пользуются Wi-Fi на 2,4 ГГц. И, соответственно, никто не будет мешать вам гонять трафик от точки доступа 5 ГГц до оконечного оборудования (WiFi 5 ГГц устройства – ноутбук, смартфон и т.д.) на максимальной скорости.

Другое дело - новейший стандарт 802.11ac, который рассчитан исключительно на работу 5 ГГц WiFi ac. Непересекающихся каналов 19 (при ширине канала 20 МГц), при этом максимально возможная ширина канала - до 160 МГц.

Кроме этого, новый стандарт по умолчанию включает в себя две весьма полезные опции:

  • MU MIMO («multi-user multiple-input and multiple-output») или «мью-мимо», т.е. «мульти-пользователь, мульти-вход и мульти-выход». Опция поддерживает до 8 пространственных потоков, которые распределяются между устройствами для более стабильного соединения. В результате это дает увеличение пропускной способности Wi-Fi  в 2-3 раза и повышение скорости всех устройств в этой сети.
  • Beamforming – опция, которая отвечает за «формирование луча». При прохождении сигнала через препятствия (стены и т.д.) оборудование способно определить, где происходят потери сигнала, и скорректировать работу передатчика. Опция полезная, но не панацея – улучшения в работе точки доступа ощутимые, но не в разы.

И в качестве приятного бонуса разработчики уверяют, что стандарт позволит снизить энергопотребление, что должно привести к увеличению времени автономной работы мобильных устройств.

Дальность.

При очевидных плюсах wi-fi 5 ГГц есть и нюанс – уменьшенный радиус действия уверенного приема. У Wi-Fi на 2,4 ГГц радиус действия в квартире примерно 40-60 м, при условии правильного выбора места установки роутера (желательно в центре квартиры) для равномерного покрытия всей площади помещения. Сигнал от вертикально установленной антенны роутера распространяется радиально, а каждая стена (даже межкомнатная) уменьшает сигнал на 30% и даже более. Капитальные железобетонные стены дают еще большие потери сигнала. А поскольку затухание сигнала у Wi-Fi на 5 ГГц выше, чем у Wi-Fi на 2,4 ГГц, то и зона покрытия меньше. Уровня сигнала, возможно, хватит на преодоление двух стен. Но в этом есть и своё преимущество - не будут мешать соседские роутеры Wi Fi 5 GHz, поскольку их сигнал так же ослабнет, проходя через перекрытия или стены, и ваша точка доступа (или оконечные устройства), скорее всего, эти помехи даже не «увидит».

Совместимость

Совместимость.

Очевидным плюсом использования Wi-Fi стандарта 802.11n (2,4 ГГц или 5 ГГц) является совместимость со всеми современными устройствами. Даже если оборудование (роутер или оконечное оборудование) и рассчитано на работу с Wi-Fi на 5 ГГц, оно, тем не менее, поддерживает и работу с Wi-Fi на 2,4 ГГц. Если у вас есть оконечные устройства, работающие на и на 2,4 ГГц, и на 5 ГГц, то, как вариант, стоит использовать двухдиапазонные роутеры 802.11n (2,4 ГГц + 5 ГГц).

Стандарт 802.11ac также поддерживает обратную совместимость с 802.11n. Для полноценной работы беспроводной сети 802.11ac необходимо, чтобы все устройства, подключенные к ней, были совместимы со стандартом 802.11ac.

Стоимость.

Цены на роутеры, поддерживающие стандарт 802.11ac, практически сопоставимы с ценами на роутеры 802.11n. Стоимость колеблется от 1700 до 4000 р. Цена зависит от бренда, магазина и характеристик роутеров. Эти цены применимы к роутерам, работающим в диапазоне 5 ГГц с пропускной способностью около 1 Мбит/с (менее или более). Если рассматривать роутеры, рассчитанные на большие скорости, то цены, конечно, будут значительно отличаться от нижней ценовой категории.

Как проверить, работает ли мой девайс на 5 ГГЦ?

Это несложно сделать. На ноутбуке (например, OС Windows 7) зайти в «Пуск/Панель управления/Система и безопасность/Система/Диспетчер устройств»  и оценить сетевые адаптеры. Если в названии или свойствах адаптера указаны поддерживаемые спецификации, например, «802.11 a/b/g/n», то ваш ноутбук поддерживает работу в режиме сети WiFi 5 ГГц. Но это еще не значит, что и 802.11ac тоже поддерживает. Это новый стандарт, и далеко не все оборудование работает с ним. Но в любом случае это неплохо – можно относительно небольшими затратами решить вопрос с домашней сетью, особенно если вы живете в многоквартирном доме.

А вот если в свойствах адаптера указано «802.11 b/g/n», значит, ваш ноутбук, к сожалению, может работать только с WiFi 2,4 ГГц.

Чтобы проверить, осуществляет ли смартфон на ОС Android поддержку WiFi 5 ГГц, нужно зайти в «Настройки» и далее выбрать: Wi-Fi/Расширенные настройки/Диапазон частот Wi-Fi. Если система поддерживает 5 ГГц, то вы увидите соответствующий пункт в меню.

Выводы

Резюмируя вышеописанное, можно сказать, что WiFi 5 ГГц имеет явные преимущества перед устройствами, работающими в диапазоне 2,4 ГГц. Если оконечные устройства вашей WiFi-сети поддерживают WiFi 5 ГГц 802.11n, то имеет смысл подумать о замене роутера 2,4 ГГц на 5 ГГц. Тем самым вы сможете избавить вашу WiFi-сеть от факторов, мешающих ее качественной работе (помехи от других беспроводных устройств и бытовой техники). За счет отсутствия помех и большего количества каналов увеличится скорость передачи данных вашей WiFi-сети. Замена роутера с целью перехода на другой частотный диапазон в стандарте 802.11n обойдется в сравнительно небольшую сумму.

Тем, кто хотел бы обеспечить максимально высокую скорость передачи данных по WiFi-сети,

можно порекомендовать остановить свой выбор на новом стандарте 802.11ac. Для ценителей новейших технологий более высокая, по сравнению со спецификацией 802.11n, стоимость оборудования (WiFi роутер 5 ГГц, антенна 5 ГГц WiFi) не станет помехой. Тем более что стоимость устройств имеет тенденцию снижаться с развитием технологий и удешевлением производства. При этом необходимо помнить о том, что все оконечные устройства должны быть совместимы с точкой доступа, т.е. иметь общий стандарт.

gsm-repiteri.ru

В Wi-Fi «закончились» частоты. Решение

Введение

С выходом новых стандартов Wi-Fi, а также в связи со всеобщим распространением гаджетов, работающих в нелицензируемом диапазоне частот, пользователи все чаще обращают внимание на то, что качество Wi-Fi сетей ухудшается, несмотря на выходы новых "прорывных" спецификаций этого стандарта. Согласно статистике, во всем мире сегодня используется 6,4 миллиарда подключенных устройств. К 2020 году ожидается, что количество беспроводных устройств будет составлять в среднем 2.8 на одного человека. Но причина для создания так называемых "виртуальных пробок" в Wi-Fi сетях заключается не только в увеличивающемся количестве устройств, сами сети могут создавать проблемные ситуации в сети.

Кроме этого, ситуация усугубляется еще несколькими причинами. Во-первых, в каждом доме уже установлено большое количество беспроводных маршрутизаторов. Во-вторых, спрос на скорости передачи данных неуклонно растет, а это означает, что требуется увеличение полосы пропускания, и как следствие это ведет к тому, что каналов будет меньше, но с довольно широкими полосами. И третье, немаловажное – сотовые операторы "сбрасывают" трафик из мобильных сетей в Wi-Fi (Wi-Fi Offloading). К чему все это приведет? Можно провести аналогию с дорожным транспортом и представить, что все люди, которые ехали на поезде, внезапно начали передвигаться на личных автомобилях:

Если представить, что все люди, которые ехали на поезде, внезапно начали передвигаться на личных автомобилях

Вот так Wi-Fi стал жертвой собственного успеха, но давайте посмотрим, какие идеи есть у инженеров для того, чтобы улучшить сложившуюся ситуацию.


Ситуация в нелицензируемых диапазонах

Для использования технологией Wi-Fi пользователи должны соблюдать технические требования, предъявляемые частотными регуляторами, например, в виде ограничения мощности. Домашние Wi-Fi-сети в основном работают в диапазонах 2,4 и 5 ГГц. Считается, что диапазон 2,4 ГГц работает лучше всего: радиосигналы этого диапазона легко проникают сквозь стены, и сигналы обычно распространяются дальше по сравнению с 5-гигагерцовыми (при одинаковом уровне мощности).

В разных странах для использования разрешено различное количество каналов. Например, в Европе, как и в России, используется 13 каналов, а в Японии – 14, что позволяет им, кстати, использовать четыре неперекрывающихся канала, но об этом ниже. Информация по числу разрешенных каналов разных стран приведена на рисунке ниже.

В разных странах для использования разрешено различное количество каналов

В 2,4-гигагерцовой области радиочастот, выделенной для Wi-Fi, каждый канал может занимать ширину в 22 мегагерца, поэтому только некоторые из всех каналов могут использоваться одновременно, не мешая друг другу. Как правило, это 1, 6 и 11 каналы:

В 2,4-гигагерцовой области радиочастот, выделенной для Wi-Fi, каждый канал может занимать ширину в 22 мегагерца

Поэтому, если вы видите в сети более трех маршрутизаторов с частотой 2,4 ГГц (а скорее всего это так, если вы не живете в сельской местности) то они однозначно создают друг другу помехи. Даже если вы не настраиваете работу своего оборудования целенаправленно на работу на неперекрывающихся каналах, то большая часть оборудования сама распределяется по спектру так, чтобы не мешать друг другу. Пример такого распределения устройств по спектру показан ниже (скрин из мобильной версии программы Wi-Fi Analuzer):

 Если вы видите в сети более трех маршрутизаторов с частотой 2,4 ГГц (а скорее всего это так, если вы не живете в сельской местности) то они однозначно создают друг другу помехи

Если вы самостоятельно настраиваете работу устройства на другие доступные каналы (например, 4 или 9-й, как показано на рисунке), то есть большая вероятность еще больше ухудшить ситуацию, так как в этой случае ваше оборудование будет в равной степени получать помехи от оборудования на соседних каналах, так сказать "с двух сторон".

Сигналы в полосе 5 ГГц имеют более короткий диапазон распространения внутри помещений, но эта полоса (диапазон от 5,80 до 5,825 ГГц) имеет 24 неперекрывающих канала шириной 20 МГц в США. На пять меньше в Европе и Японии. Это довольно большое количество дополнительных каналов для беспроводной связи должно было решить проблему их занятости оборудованием. Но примерно половина этих каналов выделяется для первичного использования метеорологическим и военным радаром. Поэтому большинство потребительских маршрутизаторов не используют эти полосы.

Таким образом, в любом диапазоне мы имеем определенное количество каналов, которые не мешают друг другу. Поскольку все больше и больше беспроводных устройств получают доступ к сети, взаимные помехи становится нормой. В сети Wi-Fi, когда возникает коллизия во время передачи данных, все устройства затихают, а затем пытаются повторить передачу снова через некоторое время. Количество времени, на которое они "затихают", определяется экспоненциально увеличивающейся временной задержкой (называемой отсрочкой). С увеличением количества коллизий, время ожидания увеличивается, и Wi-Fi становится все более медленным и менее надежным.

Во многих регионах (особенно в мегаполисах) перегруженность доступных каналов достигла такого уровня, что она в значительной степени сделала непригодную полосу 2,4 ГГц для передачи данных с высокой скоростью. Зарубежный опыт таков, что некоторые провайдеры широкополосных услуг (например, AT&T, British Telecom, Comcast и др.) больше не используют 2,4 ГГц для передачи видео или голоса. Почти все производители смартфонов, включая Apple, больше не рекомендуют использовать свои смартфоны на частоте 2,4 ГГц. Последний и самый быстрый вариант Wi-Fi, IEEE 802.11ac, обеспечивает работу только в диапазоне 5 ГГц, хотя большинство оборудования Wi-Fi поддерживает обе полосы (но в основном для поддержки старых мобильных устройств).


К чему привел "переезд" в 5-гигагерцовый диапазон

Переезд Wi-Fi-коммуникаций с частот 2,4 ГГц в 5 ГГц на какое-то время решил проблему с перегрузкой каналов, но от этого пострадал радиус действия сетей

Переезд Wi-Fi-коммуникаций с частот 2,4 ГГц в 5 ГГц на какое-то время решил проблему с перегрузкой каналов, но от этого пострадал радиус действия сетей, поэтому многие потребители обратились к простым решениям для увеличения зоны охвата (например, к различным усилителям и ретрансляторам). Популярны стали и mesh-сети, которые стали использовать для получения равномерного Wi-Fi покрытия во всех частях здания.

Ретрансляторы в этом случае помещаются в пределы работы маршрутизатора, прослушивают все диапазоны, а затем переизлучают полученные сигналы на более высоком уровне мощности, иногда на другом канале. Но это привело к тому, что теперь появилось еще больше сигналов Wi-Fi, перекрывающихся в одном частотном диапазоне.

С появлением общедоступных "хот-спотов" (концепцию которых впервые разработал в 2005 году поставщик Wi-Fi в Испании Fon Wireless) ситуация несколько ухудшилась, так как с тех пор и они стали все более распространены во всем мире. Зарубежные интернет-провайдеры (например, AT&T, Comcast и Verizon в США) быстро развертывают споты, доступные любому из абонентов.

Ситуация усугубляется еще и тем, что мобильные операторы связи исчерпали большую часть своего эксклюзивного спектра и планируют в течение следующих трех лет переносить передачи мобильных данных на 60% в нелицензионный спектр, используемый Wi-Fi. Технология для этого решения называется LTE-Unlicensed (LTE-U). Она использует 4G LTE-базовые станции для отправки и приема данных через те же 5-гигагерцовые частоты, что и Wi-Fi. Некоторые организации, такие как Cable Television Laboratories, Google и Microsoft, отмечают, что LTE-U будет в целом ухудшать работу Wi-Fi сетей. В США Verizon и T-Mobile начали пробные развертывания LTE-U, чтобы определить его влияние на Wi-Fi. Операторы в Европе и Азии также планируют подобные испытания.


Wi-Fi (IEEE 802.11ac) еще больше уменьшает количество доступных каналов

IEEE 802.11ac удовлетворяет растущую потребность пользователей в скорости, позволяющей передавать видео высокого качества. Эта спецификация Wi-Fi обеспечивает гигабитные скорости соединения. Но чтобы данные могли перемещаться с указанной скоростью, 802.11ac должен объединять каналы. В своей высокопроизводительной конфигурации IEEE 802.11ac Wave 3 он объединяет весь доступный спектр Wi-Fi в два канала шириной по 160 МГц. Это слияние означает, что только две пары устройств могут взаимодействовать на самом широком канале одновременно без взаимных помех. Поэтому, если один из ваших соседей использует один из этих двух каналов для просмотра фильмов, а другой сосед использует другой, вам ничего не останется как "втиснуться" в уже занятые каналы и создавать помехи. В результате сложившейся ситуации, внезапно, все те дополнительные преимущества, которые давал диапазон 5 ГГц по сравнению с 2,4 - исчезли.

В 2013 году британское национальное телекоммуникационное агентство Ofcom опубликовало исследование, в котором прогнозировалось, что к 2020 году сети Wi-Fi и мобильные интернет-сети могут стать критически перегруженными.

Таим образом, разработчики и производители маршрутизаторов, которые работали над улучшением скоростей передачи беспроводных данных в течение последних 15 лет, хорошо решили вопросы обеспечения высоких скоростей, но игнорировали эти вопросы. В частности, они не обратили внимание на тот факт, что распространение 802.11ac, способное предлагать более широкие, но меньшие каналы, значительно ухудшит проблему их перегруженности.


DFS - решение сложившейся ситуации

Выше мы упомянули, что первые каналы спектра 5-ГГц производители беспроводных маршрутизаторов Wi-Fi не используют в связи с тем, что эти частоты отведены для радаров и военных целей. Открытие этих частот для потребителей может иметь огромное значение и временно решит проблему перегруженности каналов.

Этот дополнительный спектр был доступен для Wi-Fi-трафика в 2007 году. Регуляторы поняли, что радары и прочие системы, под которые занят диапазон, не находятся повсюду, а многие не работают в режиме 24/7. Таким образом, индустрия Wi-Fi могла бы перевести Wi-Fi-связь на эти частоты, пока устройства, использующие эти каналы, реализуют механизм под названием Dynamic Frequency Selection (DFS – динамический выбор частоты), чтобы не мешать радиолокационным сигналам.

DFS действует примерно так: когда он видит радиолокационный сигнал в одном из этих защищенных каналов, он быстро переносит весь трафик Wi-Fi на другую полосу. Маршрутизатор с DFS должен прослушивать весь спектр не менее 60 секунд, прежде чем объявлять канал свободным для использования, а затем продолжить прослушивание, пока на канале будет использоваться трафик Wi-Fi. Если механизм обнаруживает радиолокационный импульс, передатчик Wi-Fi должен очистить канал и оставить его на полчаса. Диапазон, в котором будет работать алгоритм DFS показан на рисунке ниже:

DFS действует примерно так, - когда он видит радиолокационный сигнал в одном из этих защищенных каналов, он быстро переносит весь трафик Wi-Fi на другую полосу

Подавляющее большинство мобильных устройств, появившихся за последние три или четыре года, имеют радиопередающие модули, которые могут работать в этих полосах частот, а программное обеспечение для ответа на инструкции от так называемого "мастера DFS" дописать не составит особого труда. Так что, внедрение DFS не такая большая проблема.

Но реализация DFS-мастера в маршрутизаторе не является тривиальной для реализации. Радарные импульсы довольно трудно обнаружить, потому что они довольно быстрые (каждый импульс длится около половины микросекунды) и может присутствовать на очень низких уровнях мощности (от -62 до -64 дБмВт). В настоящее время технология DFS-мастер доступна в дорогих маршрутизаторах, которые обычно устанавливаются только крупными компаниями. Он переносится на некоторые более дешевые маршрутизаторы на уровне потребителя в Европе и Японии. Но и дорогие бизнес-версии, и более дешевые потребительские версии не так уж и умны: когда они обнаруживают радар, они быстро переносят трафик обратно на установленный по умолчанию канал в не-DFS-части диапазона 5 ГГц.

Не так давно был представлен пользовательский маршрутизатор с DFS под названием Portal, который включает в себя полнофункциональный радиосканер и центральный процессор, предназначенный для обнаружения радаров и управления каналами наряду со стандартным оборудованием маршрутизатора:

Маршрутизатор с DFS под названием Portal, который включает в себя полнофункциональный радиосканер и центральный процессор, предназначенный для обнаружения радаров и управления каналами наряду со стандартным оборудованием маршрутизатора

Согласно данным производителя Ignition Design Labs, маршрутизатор Portal обеспечивает доступ к радиоволнам на 300% больший, чем любой другой маршрутизатор. Это делает его идеальным решением для переполненных и зашумленных сред, страдающих от перегруженности из-за массы маршрутизаторов, конкурирующих за доступный диапазон.

Portal имеет два отдельных радиотракта, один из которых используется для обнаружения радиолокационных сигналов (DFS), а второй – для передачи данных в Wi-Fi-среде. Когда в канале обнаружен радиолокационный импульс, система переходит в открытую для всех часть спектра, не прерывая передачи данных. Благодаря двум отдельным радиотрактам, маршрутизатор может автоматически вернуться назад и перепроверить этот канал после 30-минутного требуемого периода ожидания, не закрывая текущие передачи.

Также Portal имеет отдельный CPU для работы с DFS, что позволяет свести к минимуму количество обнаружения ложных радиолокационных сигналов, и сокращает время, в течение которого Wi-Fi-трафик должен покинуть канал.


Заключение

До последнего времени в беспроводных сетях работали в основном над увеличением скорости передачи данных, и только недавно стали задумываться о доступном спектре, а точнее об "интеллектуальном" выборе каналов. Возможно, в будущем предложенная технология DFS будет собирать информацию не только о радарах, но и о любых видах помех, а также отправлять эту информацию на облачный сервер. Специалисты уже называют это сетевой самооптимизацией.

С помощью этой системы можно определить наилучшие каналы для использования Wi-Fi-устройствами в разных местах. Допустим, мы знаем, что в 8 часов вечера канал 100 становится очень перегруженным, затем мы можем перенести трафик одного пользователя на канал 132, а трафик соседнего на 154-й. Такая координация может оказать большое положительное влияние на качество Wi-Fi-коммуникаций. Крайне важно получить такую ​​всеобъемлющую интеллектуальную систему для управления ресурсами Wi-Fi в мире до того как Wi-Fi станет настолько ненадежным, что станет непригодным для использования.

В более долгосрочной перспективе будут разработаны технологии для переноса трафика на другие типы сетей связи, которые несовместимы с текущими спецификациями Wi-Fi. В настоящее время рассматривается несколько частот для возможного перераспределения спектра, включая 5.9, 4.9 и 3.5 ГГц. Но этот процесс перераспределения спектра может занять годы. И все эти диапазоны сейчас используются для промышленных и военных целей, поэтому, если эти диапазоны будут одобрены, они также потребуют использования технологии DFS.

nag.ru

Wi-Fi, Частотные каналы

Частотные полосы и каналы Wi-Fi


Мировая практика использования нелицензируемого частотного спектра:

ISM– Industrial, Scientific, Medical
1. Industrial/Промышленный:       902 – 928 MHz (ширина 26 MHz),
2. Scientific/Научный:                  2400 – 2500 MHz (ширина 100 MHz),
3. Medical/Медицинский:             5725 – 5875 MHz (ширина 150 MHz).

Здесь для сетей стандарта Wi-Fi используется в основном часть диапазона 2400 - 2500 MHz.

UNII – Unlicensed National Information Infrastructure
набор полос в диапазоне частот 5150 – 5825 MHz (частично используется для устройств WiFi).

Выбор корректных частотных каналов является одной из ключевых задач для проектирования сети стандарта WiFi 802.11. При этом процесс выбора должен учитывать фундаментальный выбор частотной архитектуры подходящего WiFi-решения: многоканальная или одноканальная архитектура?. Эта информация также крайне важна при проведении радиообследования (site survey) зоны покрытия будущей сети Wi-Fi.

 


Частотные полосы и каналы WiFi в 2.4
GHz


Канал WiFi    Нижняя частота    Центральная частота    Верхняя частота

1                   2.401                          2.412                           2.423
2                   2.406                          2.417                           2.428
3                   2.411                          2.422                           2.433
4                   2.416                          2.427                           2.438
5                   2.421                          2.432                           2.443
6                   2.426                          2.437                           2.448
7                   2.431                          2.442                           2.453
8                   2.436                          2.447                           2.458
9                   2.441                          2.452                           2.463
10                 2.446                          2.457                           2.468
11                 2.451                          2.462                           2.473
12                 2.456                          2.467                           2.478
13                 2.461                          2.472                           2.483


Общая диаграмма перекрытия частотных каналов WiFi в 2.4GHz

В полосе частот WiFi 2.4GHz доступны 3 неперекрывающихся канала: 1, 6, 11.
Данное выделение строится на требовании IEEE по обеспечению минимума в 25MHz для разнесения центров неперекрывающихся частотных каналов WiFi. При этом ширина канала составляет 22MHz.


 


Частотные полосы и каналы WiFi в 5
GHz

Базовая мировая практика, которая может существенно изменяться по странам.

UNII-1:                    5150 – 5250 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)
UNII-2:                    5250 – 5350 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)
UNII-2 Extended:     5470 – 5725 MHz (доступно 11 частотных каналов WiFi)
UNII-3:                    5725 – 5825 MHz (доступно 4 частотных канала WiFi)

Сетка рабочих каналов WiFi и частоты в 5GHz:

Для вычисления центральной частоты канала WiFi можно использовать следующую формулу:
5000+(5*N)  / MHz
/где N это номер канала WiFi, например 36, 40 и т.д./

Формирование каналов WiFi в 5 GHz:

При этом дистанция от граничных диапазонов составляет 30 MHz, а межканальное разнесение составляет 20MHz.


Использование данных частотных каналов в РФ можно посмотреть на нашем сайте здесь.

Больше о технологиях на базе группы стандартов WiFi 802.11 в нашей мини-академии WiFi.

О новом стандарте 802.11ac.

WiFi Калькуляторы.

Нужна помощь в разработке Технического Задания на сеть стандарта WiFi?

Нужны примеры как оценить затраты на сеть WiFi?

 

Для получения анонсов при выходе новых тематических статей или появлении новых материалов на сайте предлагаем подписаться.

Присоединяйтесь к нашей группе на Facebook: www.facebook.com/Wi.Life.ru
Мы публикуем интересные новости о Wi-Fi со всего света, информацию о выходе новых статей и расширении контента основных модулей ресурса Wi-Life.ru

Wi-Life.Team

Использование материалов этого сайта разрешено только с согласия Wi-Life.ru и наличии прямой ссылки на источник.

 

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. blog comments powered by

wi-life.ru

Wi-Fi 2,4 ГГц против 5 ГГц

Wi-Fi- как много в этом звуке... Думаю все знают, что Wi-Fi это беспроводная локальная сеть. И казалось бы, что сложного может быть в Wi-Fi, все просто, но не тут то было достаточно, к примеру, почитать спецификацию роутера. Чего там только не написано- IEEE802.11n, IEEE802.11b, IEEE802.11g, Диапазон частот 2.4 ГГц, 5 ГГц. Что в этом разобраться необходимо иметь два высших образования в сфере IT. Но на самом деле все не так сложно как кажется, в этой статье я попытаюсь объяснить, что значат числа и цифры, которые сопровождают Wi-Fi устройства.

Итак начнем с стандартов IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)- международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Главная цель IEEE- стандартизация в области IT. Так вот, что бы различать стандарты, после сокращения IEEE написаны цифры, которые соответствуют определенной группе стандартов, например:

  • Ethernet — это стандарты группы IEEE 802.3
  • WiFi — это стандарты группы IEEE 802.11
  • WiMAx — это стандарты группы IEEE 802.16

Двигаемся дальше, что же означают буквы после IEEE 802.11. Эти буквы означают стандарт Wi-Fi сети.

Стандарт IEEE

Название технологии на английском языке

Частотный диапазон работы сетей,ГГцГод ратификации WiFi альянсомТеоретическая пропускная способность, Мбит/с
802.11 b Wireless b 2,4 1999 11
802.11 a Wireless a 5 2001 54
802.11 g Wireless g 2,4 2003 54
Super G 2,4 2005 108
802.11 n Wireless N, 150Mbps 2,4 - 150
Wireless N Speed 2,4 - 270
Wireless N, 300Mbps 2,4 2006 300
Wireless Dual Band N 2,4 и 5 2009 300
Wireless N, 450Mbps 2,4/ 2,4 и 5 - 450
802.11 ac Wireless ac 5 - 1300

 Из этой таблицы видно, что с каждым новым стандартом скорость Wi-Fi сети неуклонно растет. Если вы увидите на каком либо устройстве (роутере, ноутбуке и т.д.) надпись IEEE 802.11 b/g/n это означает, что устройство поддерживает три стандарта 802.11b, 802,11g, 802.11n (на момент написания статьи это самое популярное сочетания, поскольку стандарт 802.11a устарел и использует диапазон частот 5 Ггц, а 802.11ac еще не получил большой популярности).

Самое время пришло разобраться в частотных диапазонах в которых работают Wi-Fi сети, их два- 2,4 ГГц (точнее, полосу частот 2400МГц-2483,5МГц) и 5 ГГц (точнее диапазон 5,180-5,240ГГц и 5,745-5,825ГГц).

Большинство устройств работают на частоте 2,4 ГГц, это подразумевает- использование полосы 2400МГц-2483,5МГц с частотой шага 5МГц. эти полосы образуют каналы, для Росии их 13

Канал    Нижняя частота    Центральная частота    Верхняя частота

1                   2.401                          2.412                           2.423
2                   2.406                          2.417                           2.428
3                   2.411                          2.422                           2.433
4                   2.416                          2.427                           2.438
5                   2.421                          2.432                           2.443
6                   2.426                          2.437                           2.448
7                   2.431                          2.442                           2.453
8                   2.436                          2.447                           2.458
9                   2.441                          2.452                           2.463
10                 2.446                          2.457                           2.468
11                 2.451                          2.462                           2.473
12                 2.456                          2.467                           2.478
13                 2.461                          2.472                           2.483

 При настройке роутера можно выбрать один из каналов или довериться выбору самого роутера и выбрать АВТО. Стоит заметить, что выбор канала ответственное дело, поскольку чем больше устройств (например соседских роутеров) работают на вашем канале, тем меньше будет скорость у всех кто использует этот канал. Для правильного выбора стоит воспользоваться одной из программ сканирования W-Fi сетей в вашем доме/ офисе, определить менее занятый канал и выбрать его при настройке Wi-Fi роутера. Более подробно как это сделать описано в статье Как выбрать/ изменить беспроводной канал на маршрутизаторе/ роутере.

Частотные каналы в спектральной полосе 5GHz:

Канал Частота, ГГц   Канал   Частота, ГГц   Канал   Частота, ГГц   Канал   Частота, ГГц
34   5,17   62   5,31   149   5,745   177   5,885
36   5,18   64   5,32   15   5,755   180   5,905
38   5,19   100   5,5   152   5,76        
40   5,2   104   5,52   153   5,765        
42   5,21   108   5,54   155   5,775        
44   5,22   112   5,56   157   5,785        
46   5,23   116   5,58   159   5,795        
48   5,24   120   5,6   160   5,8        
50   5,25   124   5,62   161   5,805        
52   5,26   128   5,64   163   5,815        
54   5,27   132   5,66   165   5,825        
56   5,28   136   5,68   167   5,835        
58   5,29   140   5,7   171   5,855        
60   5,3   147   5,735   173   5,865        

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

1. 5150-5250 MHz
36: 5180 MHz
40: 5200 MHz
44: 5220 MHz
48: 5240 MHz (данный канал эффективен при условии задействования следующей полосы)

2. 5250-5350 MHz (уточняйте возможность использования данной полосы)
52: 5260 MHz
56: 5280 MHz
60: 5300 MHz
64: 5320 MHz

 За счет более редкого использования и больших количеств каналов точки Wi-Fi, скорость работы Wi-Fi увеличивается. Но для использования 5ГГц необходимо что бы не только Wi-Fi источник (роутер) работал на этой частоте, но и само устройство (ноутбук, планшет, телефон, телевизор). Минус использования 5ГГц это дороговизна оборудования, в сравнении с устройствами работающими на частоте 2,4 ГГц и меньшая дальность действия в сравнении с частотой 2,4 ГГц.

Я очень надеюсь, моя статья помогла Вам! Просьба поделиться ссылкой с друзьями:


pk-help.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *