5 ггц сколько метров
Стандартный и привычный всем Wi-Fi работает на частоте 2,4 ГГц — ее используют роутеры (от первых стандартов и до 802.11n), радиопульты, ноутбуки и смартфоны. Но интернет-технологии постоянно развиваются, а нагрузка на сеть увеличивается. Например, сегодня можно смотреть фильмы и видеоролики в разрешении 4K — все это в режиме онлайн, без предварительной загрузки файлов на компьютер или телефон. Из-за этого скорости интернета на частоте 2,4 ГГц стало недостаточно для комфортной работы, и современные гаджеты стали использовать диапазон 5 ГГц.
Новая технология Wi-Fi 5 ГГЦ работает на стандартах IEEE 802.11ac и 802.11n. Это обеспечивает стабильную работу беспроводной сети без помех и сбоев, которые случаются при высокой нагрузке на сеть. В сравнении с классическим Wi-Fi 2,4 ГГц, сеть 5 ГГц обеспечивает более высокую скорость интернет-соединения. Дело в том, что данная частота практически свободна.
Для работы Wi-Fi 5 ГГц нужен двухдиапазонный роутер (устройства с поддержкой технологии dual-band Wi-Fi). Он работает как обычный маршрутизатор сети, но с одним отличием — роутер транслирует две сети беспроводной сети (2,4 ГГц и 5 ГГц). Например, если подключаемое устройство не поддерживает частоту 5 ГГц, оно автоматически подключится к привычной сети 2,4 ГГц.
Еще одно преимущество стандарта 5 ГГц перед 2,4 ГГц — ширина каналов. В этой сети больше непересекающихся каналов (до 33 штук). Они изолированы и практически не перекрывают друг друга. Благодаря этому Wi-Fi работает без помех — редко можно столкнуться с проблемами, когда во время скачивания файлов, скорость «скачет» от 100 Мбит/с до 40 Мбит/с из-за перегруженности каналов.
У технологии Wi-Fi 5 ГГц есть один недостаток — низкая площадь покрытия по сравнению со стандартом 2,4 ГГц. Обычно сигнала роутера хватает на 20-30 квадратных метров, а при увеличении расстояния скорость подключения резко упадет.
Как узнать, поддерживает ли смартфон Wi-Fi 5 ГГц?
Узнать, поддерживает смартфон Wi-Fi 5 ГГц или нет, достаточно просто. Посмотрите технические характеристики гаджета, а именно раздел, где есть описание спецификаций сети. В списке или таблице должна быть информация, что мобильное устройство работает со стандартом 802.11ac.
Еще один способ — открыть настройки Android-устройства и перейти в раздел диапазона частоты Wi-Fi-сигнала. Как правило, на всех новых моделях гаджетов поддержка этого стандарта есть. Вот более подробная инструкция .
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?
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.
Центральная частота ГГц
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.
Центральная частота ГГц
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.
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.
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.
Вы с довольной улыбкой возвращаетесь из магазина с новеньким Wi-Fi-роутером, предвкушая быстрый доступ для всех устройств. Что дальше? А вот здесь вам придется проделать немалую работу — маршрутизатор нужно правильно установить и даже сделать некоторые настройки. Все это напрямую влияет на качество сигнала и, соответственно, скорость подключения. В этой статье мы расскажем, как установить и настроить маршрутизатор.
Как определить зону покрытия Wi-Fi
Первоочередной вопрос пользователей — как далеко будет добивать сигнал Wi-Fi? Ответ на этот вопрос зависит от множества факторов — количества и наличия преград в вашем доме или квартире, мощности и коэффициента усиления антенны, рабочей частоты Wi-Fi-сигнала.
Например, для роутера с антенной мощность 20 дБм и коэффициентом усиления 5–7 dBi на частоте 2,4 ГГц (стандарт 802.11n) в идеальных условиях зона покрытия ограничивается 100 метрами. На практике даже на открытом пространстве антенны добивают не дальше 50 метров. В помещениях все зависит от типа и количества преград. Обычно этот показатель сокращается до 10–15 метров.
Стандарт 802.11ac (5 ГГц) имеет еще меньшую зону покрытия и сильно уязвим к препятствиям. Например, при удалении от роутера на одно и то же расстояние мы получаем абсолютно разное падение сигнала в сравнении с предыдущим стандартом. Для 2,4 ГГц ухудшение составило с -60 dBm до -82 dBm. Для 5 ГГц сигнал упал с -63 dBm до -90 dBm.
Определить зону покрытия конкретно для вашей модели роутера можно несколькими способами. Мы расскажем о двух из них на примере типичного бюджетного TP-Link TL-WR840N — пара антенн мощностью 20 дБм с коэффициентом усиления 5 dBi, устройство работает на частоте 2,4 ГГц. Для тестов можно поставить роутер в геометрическом центре вашего жилья.
Первый способ подойдет для тех, у кого есть ноутбук. Вам необходимо использовать приложение NetSpot. Софт позволяет определить зону покрытия Wi-Fi и наложить ее на вашу карту помещения. Первый шаг — нарисовать максимально точный план помещения. В нашем случае это двухкомнатная квартира с лоджией.
Далее необходимо установить NetSpot на ваш ноутбук и подключиться к домашнему Wi-Fi. В программе выберите пункт New Survey и в качестве источника Map location укажите нарисованный ранее план. Программа работает с форматами .jpg и .bmp.
Запустив проект, вам необходимо кликнуть на карте в том месте, где вы находитесь сейчас. Как только будет выполнен замер — переходите в другую часть квартиры и повторите клик на карте. Рекомендуем посетить как минимум углы вашего дома или квартиры, а также сделать несколько замеров в каждой из комнат. По итогу в нашем случае получилась следующая карта.
Расставив необходимое количество точек, закончите сканирование (Stop Scan) и дождитесь, пока софт проведет необходимые расчеты и сформирует карту. Ваш роутер должен быть отмечен галочкой. Чтобы получить уровень сигнала в каждой точке, достаточно навести курсор в нужном месте карты и посмотреть результат.
Что можно понять по этой схеме? Обратите внимание на шкалу силы сигнала. Она измеряется от - 10 dBm до -96 dBm. Чем ближе показатель к нулю, тем лучше качество сигнала.
Возле роутера наш ноутбук принимает сигнал на уроне -37 dBm, а в самых удаленных точках -62 dBm. Если использовать шкалу в самой программе, то можно сделать вывод, что качество сигнала выше среднего.
Чтобы вам было проще, можете ориентироваться на следующее соответствие уровня сигнала для домашних роутеров:
Таким образом, покрытия от -30 до -60 dBm вполне хватает для большинства задач. Естественно, это касается только качества сигнала — какие именно скорости вам будут доступны уже зависит от характеристик роутера (наличие и тип MIMO, стандарт Wi-Fi) и даже принимающих гаджетов.
NetSpot позволяет получить максимально подробную карту, но софт платный, а для использования вам потребуется устройство на базе Windows или MacOS.
Более доступный способ замерить силу сигнала — воспользоваться вашим смартфоном и специализированным приложением. Подойдет приложение Wi-Fi Analyzer, которое можно скачать бесплатно в Play Market. Программа имеет несколько окон, отличающихся способом отображения данных.
Давайте выполним замеры сигнала с помощью мобильного в тех же точках и построим карту:
Как видно, замеры с помощью смартфона приблизительно соответствуют тем данным, которые мы получили с помощью программы NetSpot. Разницу в результатах можно оправдать разными типами приемников в каждом устройстве и особенностями ПО.
Если все комнаты находятся в зоне покрытия и сигнал не опускается ниже -60 dBm, то все хорошо. В нашем случае роутера TP-Link TL-WR840N полностью хватает на двухкомнатную квартиру. Обратите внимание, что модели на 5 ГГц более чувствительны к преградам, поэтому могут не покрывать площадь двух- или трехкомнатных квартир.
Что делать, если где-то нестабильный и очень плохой сигнал? Здесь мы переходим к следующему пункту.
Выбираем место установки роутера
Как мы говорили ранее, для начала можно поставить Wi-Fi-маршрутизатор в геометрическом центре вашего жилища. Для небольших домов и квартир это оптимальный вариант, поскольку сигнал от антенн будет равномерно распределен на всю площадь. Однако если роутер куда-то не «добивает», то нужно составить карту расположения устройств.
Определите на карте обычное расположение мобильных устройств. Например, чаще всего мы пользуемся смартфонами, когда лежим на диване, кровати или сидим в кресле. Реже мы пользуемся мобильным и ноутбуком в туалете или на кухне. Как только вы отметите расположение всех гаджетов с Wi-Fi, установите роутер так, чтобы он покрывал все устройства.
Другой распространенный вопрос — как выставлять антенны? Их количество лишь косвенно влияет на силу сигнала, но напрямую определяет сколько конкретно устройств могут взаимодействовать одновременно с роутером.
Сигнал от роутера распространяется перпендикулярно антенне и имеет форму бублика, как это показано на рисунке.
Насколько вытянутым будет этот бублик, определяет коэффициент усиления антенны.
Если все устройства находятся в пределах одного этажа, то антенны нужно располагать вертикально, чтобы покрыть максимальную площадь. Если вы живете в двух- или трехэтажном здании, то одну антенну расположите вертикально, а другие — горизонтально или под углом в 45 градусов, чтобы сигнал распространялся вверх и вниз.
Что делать, если сигнал местами слабый?
Вы выбрали оптимальное расположение роутера, но в некоторых местах соединение все равно нестабильное? Не спешите покупать дополнительное оборудование — рассмотрим несколько решений, которые могут помочь.
С минимальными вложениями
Убираем препятствия. Как мы говорили ранее, сигнал уязвим к различным преградам, особенно, если это 5 ГГц.
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. Именно за простоту настройки, развертывания, относительную дешевизну и удобство, Wi-Fi по праву считают одной из перспективных и активно развивающихся технологий.
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. Не все стандарты были направлены на увеличение скорости передачи данных, некоторые из них затрагивают вопросы безопасности (например, 802.11i), другие включали описание работы роуминга (802.11r) и т.д.
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. Однако, в результате развития 5G-сетей и переходом в диапазон до 100 ГГц, устройства с поддержкой 802.11ad стали применяться для организации радиодоступа вне помещений (но для таких частот должны быть обеспечены условия прямой видимости).
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
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". Но на деле всегда остается "неучтенка", и если точки доступа расположены достаточно близко друг к другу, то и непересекающиеся каналы становятся пересекающимися:
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.
Carrier Aggregation - агрегация каналов
Под агрегацией следует понимать логическое объединение нескольких параллельных каналов передачи в один. Стандартами допускается использование полосы пропускания 40 МГц в диапазоне 2,4 ГГц. В диапазоне 5 ГГц ширина каналов может быть увеличена до 40, 80, 160 МГц с занятием частот соседних каналов для увеличения пропускной способности сети:
Это и называется агрегированием. В случае использования широкой полосы пропускания, стабильность соединения может снижаться в силу взаимных влияний различных сетей друг на друга. Однако, несомненно, увеличение ширины канала позволяет многократно увеличить скорость передачи данных.
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.
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.
Типы MIMO
Для различного количества пользователей, между которыми в одно и тоже время идет передача данных, существует два типа технологий:
SU-MIMO – система для одного пользователя (Single User - SU). Используется, когда в определенный промежуток времени потоки данных идут только к одному пользователю. Технология предоставляет многоканальные входные и выходные потоки одному устройству. Пока Wi-Fi-устройство адресата получает или принимает данные, другие пользователи находятся в ожидании.
MU-MIMO – система для нескольких пользователей (Multi User - MU). Позволяет нескольким пользователям принимать одновременно потоки данных. Она опирается на технологии SU-MIMO, но дает одновременную связь точки доступа с несколькими устройствами. MU-MIMO создает до 4 одновременных подключений, передавая по 4 потока данных одновременно. В результате пользователи не делят между собой соединение и улучшается производительность сети.
Разница между технологиями SU и MU-MIMO
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. Также, одной из проблем при появлении технологии передачи данных с помощью нескольких приемников и нескольких передатчиков, являлась цена устройства.
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. Сильно повысить стабильность приема в отдаленных участках помещения не получится. Beamforming стал частью стандарта, начиная с 802.11ac, во втором поколении этих устройств (wave 2).
MCS в Wi-Fi сетях
- 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.
Согласно глобальному отчету Digital за 2021 год, в мире насчитывается 4,5 миллиарда интернет-пользователей, а 50 % интернет-трафика приходится на долю устройств, подключающихся к сети напрямую по кабелю, либо при помощи технологии Wi-Fi. При этом большинство «умных» приборов (холодильники, датчики, smart-телевизоры и прочие loT-девайсы), входящих в концепцию интернет-вещей, и вовсе способны подключаться и работать без перебоев только при помощи беспроводной связи Wi-Fi с частотным диапазоном 5 GHz.
Высокоскоростной интернет в каждый дом
Технология беспроводной связи Wi-Fi
Wi-Fi передатчики используют набор стандартов IEEE 802.11, представляющий собой 18 протоколов с разными частотными диапазонами (от 0,9 до 60 ГГц).
Полосами частот, на которых работает современное оборудование Wi-Fi являются 2,4 ГГц (стандарт 802.11n) и 5 ГГц (стандарт 802.11ac/ax).
Дополнительная информация. В 2024 году набор IEEE 802.11 пополнится еще одним протоколом для 7-го поколения передатчиков — 802.11be.
Основные характеристики посылаемого устройством-передатчиком Wi-Fi — это сила сигнала и его радиоволновые характеристики: длина волны и частота (частотный диапазон).
Небольшое устройство обеспечит интернетом всех в доме
Частота
Частота сигнала вай-фай (число ГГц) относится к показателю, который используется для передачи информации посредством радиоволн и измеряется в количестве проходящих через определенную точку пространства волн в секунду.
Чем больше частота, тем больше информации за секунду времени становится возможным передать.
Сила сигнала
Под силой сигнала подразумевается мощность принимаемого радиосигнала в радиусе Wi-Fi. Если мощность сигнала в определенной точке пространства уменьшается — падает скорость интернет-соединения.
Физические препятствия и радиоволновые помехи в пределах этого радиуса уменьшают мощность принимаемого устройством сигнала.
Каналы Wi-Fi
Частотный диапазон представляет собой некоторый набор каналов разной ширины. Другими словами, канал — это некоторая «подчастота», на которой работает устройство.
Число каналов различаются в зависимости и используемого диапазона: в 5 гигагерц Wi-Fi доступно 33 канала, 2,4 GHz — всего 13 каналов.
Дополнительная информация. В зависимости от принятых правительствами других стран решений по использованию частотных диапазонов 5 ГГц доступный набор каналов будет отличаться.
Что такое Wi-Fi 5 ГГц
Далее краткая история Wi-Fi с шириной 5 ГГц и что это за частотный интервал.
В 2009 году появился 802.11n и поддерживающие этот стандарт устройства научились транслировать трафик в двух полосах пропускания: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Максимальная скорость передачи с помощью Wi-Fi адаптер USB 5 ГГц поднялась до 600 Мбит/с, если использовать только полосу шириной в 5 гигагерц.
Спустя 4 года на смену 802.11n пришел стандарт 802.11ac, который позволил устройствам достичь максимальной скорости в 6933 Мбит/с.
В реальных условиях результат меньше, однако благодаря этому стандарту стало возможным достижение устройствами с поддержкой беспроводной передачи данных скоростей от 1 Гбит/с.
Важно! Не нужно путать частоту раздачи беспроводной связи с мобильной технологией Wi-Fi 5G. Речь идет про разное.
Преимущества диапазона
Преимущества полосы пропускания в 5 GHz:
- Скорость Интернет-соединения. Маршрутизаторы Wi-Fi 5 GHz передает информацию на гораздо больших скоростях, и если взять за пример современные устройства Cisco, их скорость может достигать до 3,47 Гбит/с.
- Больше каналов. Также Wi-Fi 5 ГГц предлагает больше непересекающихся каналов, и нагрузка на одни и те (ввиду увеличенного количества) стала меньше.
- Помехи. Радиосигнал Wi-Fi 5 ГГц стабильнее в пределах радиуса маршрутизатора. Лучше всего это преимущество раскрывается в многоквартирных домах, где в пределах одной территории может пересекаться несколько доступных сетей, и большая их часть будет работать в диапазоне 2,4 ГГц. Bluetooth-гаджеты также работают с частотой 2,4 ГГц, что вносит больше помех в каналы передачи.
- Меньший радиус сигнала. Из-за физических свойств волны Wi-Fi сигнал обладает меньшей проникающей способностью и радиус сети может не выходить за пределы квартиры. В этом и есть основная разница между 2,4 и 5 GHz.
Дополнительная информация. Современные роутеры могут перейти в двухдиапазонный режим с трансляцией трафика одновременно на 2,4 и 5 гигагерц.
Недостатки частоты
Хотя у маршрутизаторов с поддержкой стандарта передачи данных с частотой 5 GHz выше скорость, они имеют ряд недостатков:
- Дальность покрытия. Устройства с полосой в 5 гигагерц могут не покрыть всю территорию без ретрансляторов, в то время как маршрутизаторы с частотой 2,4 GHz способны раздавать на большие расстояния и радиоволны лучше проходят через физические препятствия, такие как мебель, стены.
- Поддержка устройств. Если приемник сигнала (персональный компьютер, смартфон, ноутбук) и Wi-Fi старше 2009 года, они могут не поддерживать 5 GHz.
Важно! Обязательно убедитесь, что устройства совместимы хотя бы с один из стандартов 802.11 /n/ac/ax.
Каналы стандарта
Стандарт 802.11ас допускает использование каналов шириной в 20-160 МГц с непрерывной размерностью в 20, 40 и 80 МГц. Чтобы получить максимальную ширину канала в 160 МГц суммируются два канала в 80 МГц.
Скорость меняется согласно ширине канала. При использовании стандарта 802.11 n/aс в России доступны диапазоны частот 5150–5350 и 5650–5850 МГц (каналы 36-64, 132–165). Иными словами, разрешено использовать 17/8/4/2 канала по 20/40/80/160 МГц.
Что нужно для работы в сети Wi-Fi 5 ГГц
Для работы с 5 гигагерц Wi-Fi необходимо, чтобы маршрутизатор и принимающее внешний сигнал адаптер устройства поддерживали один из стандартов 802.11 /n/ac/ax.
Совместимость указана в характеристиках моделей устройств, а в случае с ноутбуком или компьютером: в меню «Диспетчер устройств» — вкладка «Сетевые адаптеры» — «Дополнительно».
Проверка поддержки стандарта
Какие роутеры работают на частоте 5 ГГц
Чтобы определить, какое из устройств способно ловить эту частоту, следует обратить внимание на то, какие стандарты они поддерживают, а именно, в характеристиках устройства должна быть совместимость с одним из стандартов списка:
Как подключить Wi-Fi 5 ГГц на компьютере и смартфоне
Способ подключение к сети ничем не отличается от обычного беспроводного подключения к точке доступа. Главное, чтобы устройство поддерживало подключение к этой частоте.
Как активировать точку доступа
Необходимо пошагово выполнить следующие действия:
- Подключить роутер к розетке и включить кнопку питания. Спустя пару минут устройство загрузится и можно проводить дальнейшую настройку.
- Воткнуть LAN‑кабель, подключенный к сетевому оборудованию провайдера в роутер (в порт WAN или Internet).
- Подключить устройство к ПК. Это можно сделать двумя способами: использовав еще один LAN-кабель. Для этого требуется воткнуть один конец в любой из свободных портов маршрутизатора, а второй конец в сетевую карту компьютера или ноутбука; с помощью беспроводного подключения. Нужно найти и подключить устройство к сети роутера. Название сети будет совпадать с моделью устройства. Если при подключении к сети компьютер потребует ввод пароля, нужно использовать данные на задней стороне маршрутизатора.
- Получить доступ к меню настроек роутера через браузер, по ссылке: 192.168.1.1 или 192.168.0.1. Если какой-то из вариантов не сработает, адрес подключения к устройству написан в инструкции к устройству. Логин и пароль для подключения к настройкам указаны в инструкции.
- Настройка доступа в сеть интернет . В большинстве случаев роутер при первом подключении самостоятельно настроит соединение в сеть интернет. В ином случае получить инструкцию по настройке устройства можно в службе поддержки провайдера.
- Настройка пароля на устройстве. Чтобы другие пользователи не смогли подключиться к интернету, в настройках безопасности устройства нужно выбрать стандарт шифрования WPA2‑PSK и выставить буквенно-цифровой пароль с длиной не менее 12-ти символов.
Законно ли использовать дома сети в диапазоне 5 ГГц
Да, это абсолютно законно. Согласно решению, принятому генеральной комиссией в 2011 году, было разрешено использование диапазона частот 5150-5350 МГц для устройств с поддержкой 802.11a/n протоколов.
А с 2016 году допускается использование диапазона 5650–5850 МГц для протокола 802.11aс и повышена допустимая мощность излучения для передатчиков (10 мВт на 1 МГц).
На сегодняшний день также разрешено свободное использование Wi-Fi с поддержкой протоколов 5 GHz 802.11aс/ax устройствам передачи данных мощностью до 100 мВт.
В иных случаях требуется обязательная регистрация прибора.
Полоса пропускания 5 ГГц сегодня является наилучшим решением по передаче информации беспроводным путем. Высокая скорость передачи данных, меньшая нагрузка по сравнению с полосой 2,4 ГГц и увеличенное количество каналов — преимущество очевидно. Тем более что в российском законодательстве разрешено свободное использование устройств с подобных функционалом. Но стоит с большим вниманием отнестись к покупке оборудования — не все Wi-Fi поддерживают 5 ГГц.
Читайте также: