Частота работы wifi 2.4 или 5. Обзор современных беспроводных технологий

Сегодня является одним из популярных средств беспроводной связи? Да потому что, данный стандарт является быстрым и надежным.

Впервые Wi-Fi устройства начали появляться в конце в 90-х годов, и пользователи могли выбирать один из двух, на тот момент, версий – a и
b . Версия b стала более доступной с ценовой точки зрения, поэтому она превратилась в массовый стандарт. Таким образом, практически все устройства сделаны именно под этот стандарт, который еще использует диапазон 2,4 Ггц .

В последние годы использование частотного диапазона 2,4 Ггц, не считалось проблемой, так как в большом доме редко когда имелось более двух или трех Wi-Fi устройств. Сейчас же ситуация резко изменилась – почти каждая квартира имеет хотя бы по одному Wi-Fi устройству, в частности, это могут быть ноутбуки, планшеты или телефоны, использующие частотный диапазон 2,4 Ггц. Кстати, многие бытовые устройства, такие как, холодильники, микроволновые печи, беспроводные мышки и клавиатуры, также используют этот диапазон. И наконец, всем известный и популярный стандарт Bluetooth, также опирается на него.

В чем же может крыться проблема. А в том, что чем больше устройств работает на одной и той же частоте, тем сильнее они мешают друг другу. Данное явление называется «интерференцией» и сильно ухудшает качество связи, а также скорость передачи данных.

Для решения этой проблемы, компанией Wi-Fi Alliance был введен новы частотный диапазон – 5 GHz . Он является частью протокола версии n. Также, сейчас многие устройства могут использовать, как диапазон 2,4 Ггц, так и 5 Ггц. А вот с появлением нового стандарта – ас, все новые устройства должны поддерживать только частотный диапазон 5 Ггц.

Почему нужно использовать частотный диапазон 5 Ггц

Так, как данный диапазон появился сравнительно недавно, то устройств, которые его используют, сейчас не очень много. Поэтому даже в густозаселенном городе можно спокойно использовать устройство в диапазоне 5 Ггц и при этом не будет никаких помех и нарушений связи, будет скорость и стабильность Wi-Fi соединения.

Естественно, оба Wi-Fi устройства (которые связываются по Wi-Fi) должны поддерживать такой диапазон. Другими словами, диапазон 5 Ггц, должен поддерживать, как маршрутизатор, так и устройство, которое принимает сигнал.

Как узнать, что устройство поддерживает 5 Ггц?

Если у Вас есть маршрутизатор, то и соответственно есть инструкция, в которой можно посмотреть, поддерживает ли он этот стандарт. Об этом еще может быть сказано на упаковке к устройству. Можно также открыть панель управления маршрутизатором и посмотреть поддерживаемые частоты.

Особенности использования 5 Ггц

Для того, чтобы воспользоваться всеми преимуществами диапазона 5 Ггц, нужно иметь двухдиапазонный маршрутизатор. Такой маршрутизатор предлагает возможность использовать сразу два диапазона 2,4 Ггц и 5 Ггц. Таким образом, если у вас будет старое Wi-Fi устройство, которое поддерживает только 2,4 Ггц, то маршрутизатор будет с ним совместим. А, если маршрутизатор поддерживал бы только 5 Ггц, то любое устройство с 2,4 Ггц не смогло бы с ним работать.

Всем известный диапазон для фиксированного радиодоступа – 5 ГГц - уже давно сильно перегружен, помехи год от года растут а клиенты требуют всё большие скорости. Операторы вынуждены искать новые частоты. Кто-то начинает строить опорную сеть на РРЛ, кто-то предпочитает миллиметровые диапазоны типа 70 ГГц. Но это дорого и годится только для ядра сети. А последнюю милю надо строить на чем-то недорогом. Ближайший разрешенный диапазон – 5,9-6,4 ГГц. И наконец в нем появилось хоть какое-то разнообразие.

Изучение распределения частот по России показало, что для практического широкополосного доступа есть не столь много вариантов:


Более подробно в графическом или текстовом виде.
Диапазон 2,4 ГГц - полностью занят сетями малого радиуса действия
Диапазон 3,5 ГГц - практически монополизирован, получить частоты малореально, требуется согласование с первичным владельцем частот.
Диапазон 5 ГГц - классический диапазон, практически исчерпанный в наиболее интересных регионах, новые присвоения практически не выдают, много нелегальных сетей.


Далеко не худший вариант помех в диапазоне 5 ГГц

Диапазон 6-6,4 ГГц - регуляция сходна с 5 ГГц, много свободных частот, мало нелегальных сетей из-за малого распространения оборудования такого диапазона.
Итак - вывод очевиден - нужно развиваться в 6,4 ГГц.
Осталось понять, на чём.
Диапазон 6,4 ГГц не распространён в мире. По сути, лишь в нескольких странах, помимо России он предназначен для коммерческого использования. Следствием этого является крайне скудный выбор оборудования под данный участок эфира: стандартные Wi-Fi чипсеты, популярные в недорогом оборудовании просто не работают выше 5900-6100МГц. Некоторые умельцы перепрошивают версии оборудования на старых Wi-Fi чипах, получая и более высокие частоты, но про мощность и маску сигнала по стандарту можно просто забыть. Даже старые XM airmax, ещё имевши калибровку радиомодуля для верхних диапазонов частот существенно уступают линейке M6, что уж говорить о решениях «от энтузиастов» использующих новые устройства Airmax, неоткалиброванные выше 5850 МГц


Испытания канала точка-точка nanostation m5 (старая аппаратная платформа с compliance test) и nanostation m6 в условиях nearLos 4,43 Км
Видим, что даже наиболее удачные nanostation m5 плохо работают в 6 ГГц диапазоне частот

Расчёт радиотрассы
Итак, о промышленных решениях диапазона 5,9-6,4 ГГц.

Начнём с отечественного производителя.

Компания Infinet , отечественный производитель, находящийся в Екатеринбурге, предлагает решения точка-точка и точка-многоточка для актуальных в России диапазонов частот, в том числе 6-6,4 ГГц.
По сути стандартный Wi-Fi чипсет дополнен здесь частотным конвертором, мощной вычислительной платформой и новой логикой работы, причём двумя на выбор: TDMA и Polling. В итоге мы получаем высокопроизводительную и очень надежную (по многолетней статистике) систему для построения сетей операторов связи.
Режим TDMA позволяет нормальзовать задержку на сети и переиспользовать частоты. Если традиционно для построения 6 секторной базовой станции требуется 6 частот, используя TDMA режим и GPS синхронизацию можно обйтись всего тремя номиналами, благодаря синхронизации оппозитных секторов.


Использование синхронизации секторов существенно экономят ресурсы эфира

Этот небольшой аксессуар позволяет построить базовую станцию из шести секторов в трёх частотах, используя общую частоту для оппозитных секторов.
Вторым решением от Инфинета является Infinet XG, построенный на совершенно иных аппаратных принципах. Фактически, это SDR релейка, работающая в TDD режиме. Очень производительная (>1M пакетов в секунду), до 480 Мбит/с в полосе 40 МГц.

В данном решении можно выделить только один минус - стоимость оборудования.
А что подешевле?
За ответом на этот риторический вопрос операторы традиционно смотрят на Ubiquiti. И как ни странно, решение тут есть. Моделей всего две – база DreamStation M6 с интегрированной антенной 90 градусов и абонентское устройство Nanostation M6 . Для большинства потребностей оператора вполне достаточно.



Линейка Ubiquiti 6-6,4 ГГЦ nanostation M6 , Dreamstation M6 и её диаграмма направленности

Как Вы видите, решения Infinet и Ubiquiti являются антагонистами с точки зрения цены и возможностей.
Infinet - это максимум функционала, невзирая на затраты, Ubiquiti – это канал связи за минимальные деньги.
А как быть, если хочется большей управляемости трафиком, чем предоставляет Ubiquiti, но не за цену Infinet?

Традиционным решением в такой ситуации является оборудование Mikrotik, но оно не производилось в диапазоне 6,4 ГГц… до недавнего времени…
Встречайте, первая ласточка диапазона 5,9-6,4 ГГц - RBSXTG-6HPnD

Как видите, это классическое клиентское/ точка-точка решение Mikrotik со встроенной антенной, сходное с остальными моделями SXT, все отличия - внутри корпуса, в фильтрах и калибровочных таблицах радиомодуля.
Понятно, что изменения радиочипа не затронули иной функционал устройства - и управление трафиком, и возможность работать в качестве точки доступа на месте, правда, 28 градусная антенна не очень этому способствует…
Сведём ключевые возможности устройств в таблицу
Параметры радио интерфейсов.

	Топология	Антенны	Мощность	Ёмкость полезная на 20/40МГц	Переиспользование частот	Метод доступа	Температура	Интерфейсы
Infinet	Любая	Внешние, встроенные секторные и направленные 19,24,27 ДБ	200 мВт	120/210 Мбит/с	опционально	CSMA/CA, polling, tdma	От -40 до +65 и от -55 до +65	1xGE или 1-2 FE
Infinet XG	Точка-точка	Внешние, встроенные направленные 24,27 ДБ	500 мВт	240/480 Мбит/с	опционально	TDMA	От -55 до +65	2xGE, sfp
Ubiquiti	Любая	Встроенные 16 ДБ направленные и секторные	125-500 мВт на разных модуляциях	110/200 Мбит/с	Нет	CSMA/CA, polling	От -40 До +65	2xFE
Mikrotik	Любая	Встроенные направленные 16 ДБ	250-1000 мВт на разных модуляциях	110/200 Мбит/с	Нет	CSMA/CA, polling	От -40 До +65	1xGE, usb

Сетевые возможности

	Пакетная производительность	Режим	QoS	Трафик лимитер	Переиспользование частот	Метод доступа	Фильтрация трафика
Infinet	100-200 kpps	L2, L3, RIP, OSPF	произвольное количество очередей, любые правила	по любым критериям	опционально	CSMA/CA, polling, TDMA	по любым критериям
Infinet XG	1000 kpps	L2	4 аппаратных очереди, L2 критерии	Да	опционально	TDMA	Да, по VLAN
Ubiquiti	30 kpps	L2, L3	WMM, не настраивается	Только по VLAN	Нет	CSMA/CA, polling	Да
Mikrotik	60-270 kpps в зависимости от настроек	L2, L3, RIP, OSPF	произвольное количество очередей, произвольные правила модуляции	по любым критериям	Нет	CSMA/CA, polling	да

Общее заключение по вариантам оборудования 6- 6,4 ГГц

	Стоимость	Эффективность использования эфира	Полнота модельного ряда	Управляемость трафиком	Модель поставок	Модель поддержки
Infinet	Высокая (более 350 долларов за оконечное устройство)	Высокая	Высокая	Очень высокая	Проектная	Интегратор=> дистрибьютор=> производитель
Infinet XG	Высокая (более 4 тысяч у.е. за пролёт)	Очень высокая	Высокая (c учетом, что это только точка-точка)	Высокая	Проектная	Интегратор=> дистрибьютор=> производитель
Ubiquiti	Низкая (чуть более $ 100)	Средняя	Средняя - только один тип базовых и один тип абонентских устройств	Низкая	Свободная продажа
Mikrotik	Низкая (чуть более $ 100)	Средняя	Низкая, только 1 тип устройств	Высокая, но фильтрация трафика сильно влияет на процессор	Свободная продажа	Best Effort, форум производителя

Выводы
Долгое время, несмотря на практическое исчерпание ресурсов диапазона 5 ГГц, операторы вынуждены были ютится в нём по причине отсутствия бюджетного оборудования диапазона 6,4 ГГц.
Сейчас ситуация изменилась, помимо производительного но дорогостоящего Infinet у нас сейчас есть два бюджетных решения: Ubiquiti и Mikrotik.
Ubiquiti традиционно выигрывает простотой настройки, а в этом диапазоне - и завершённостью модельного ряда (и абонентская и базовые станции).
Mikrotik предлагает большую, чем Ubiquiti, управляемость трафиком, но пока анонсировал только одно устройство. Будем надеяться, что это только начало.

Совсем недавно в России и в Украине был анонсирован новый стандарт Wireless-N. Если в случае Wireless-G стандарт фактически оставался неизменным, а технология однотипна, то в новом стандарте 802.11N (Wireless-N) есть масса нюансов, которые влияют на скорость передачи данных через беспроводной канал. Эта статья - попытка на простых примерах рассказать, что означают частотные различия между 2.4 и 5 ГГц при работе Wireless-N оборудования.

Различие Wireless-N и Wireless-G. История.

В 2002 году было знаковое событие - на рынке домашних устройств появился новый беспроводной стандарт Wireless-G. В то время Wireless-G обещал рост скорости около 5-ти раз по сравнению с устаревшим Wireless-B, и, за долгое время своего господства, стал стандартом для того, что большинство людей понимали под словом “Wi-Fi”. Все было однозначно и просто. К примеру, покупая Wireless-G адаптер, человек понимал, какую скорость можно ожидать от этого устройства, а так же то, что она точно будет совместима с его Wireless-G маршрутизатором.

Некоторое время назад после долгой разработки был принят стандарт Wireless-N, который опять же, в свою очередь, обещает почти пятикратное увеличение скорости по сравнению с Wireless-G. Однако, получив похожее название, только сменив “G” на “N”, стандарт по сути существенно отличатся в идеологии совместимости по сравнению с Wireless-G.

Постараемся простым языком пояснить отличия разных Wireless-N устройств. В данной статье мы только затронем частОты, не касаясь количества и комбинаций приемников\передатчиков, о которых мы расскажем позже. В этой статье мы специально уходим от заумных технических терминов. Более того, некоторые термины, как то частота пропускания, широта канала, мы сознательно опускаем либо отождествляем, ибо ине не влияют существенно на наше изложение.

Что такое беспроводная частота

Попробуем представить данные или пакеты, как автомобили, которые движутся в обоих направлениях из пункта A (Ваш компьютер) в пункт B (беспроводная точка доступа). Частоту можно представить, как невидимую «дорогу» или «шоссе», которая проложена от Вашего маршрутизатора до Вашего компьютера. Одновременно в наших квартирах, зачастую, существуют множество разных пересекающихся и непересекающихся «дорог».

Например, от радио-телефона до базы, от радио-управляемой машинки до пульта управления и пр. Также есть однонаправленные поля, то есть «машины», которые едут в одном направлении зачастую даже без цели, как, например, излучения микроволновой печи, которые, исходя от печи, являются радиопомехами.

Что такое пересечение частот

Представьте, что Вы сидите у себя дома и наблюдаете на своем ноутбуке несколько Wireless-G сетей, которые работают одновременно. Это, прежде всего, означают, что по Вашей «дороге» кроме Ваших «машин» едут еще и другие «машины». Только едут они от компьютера соседей в другую точку доступа, которая, к примеру, стоит у Ваших же соседей. Вы используете для пропускание пакетов или «проезда автомобилей» одну и ту же «дорогу», то есть частоту. Более того, в силу того, что беспроводная среда является распределенной, то «автомобили» очень часто могут сталкиваться, если им не хватает места на «дороге».

Что такое беспроводные каналы
Для того, чтобы машинам было легче ездить по дороге люди придумали разделять дороги на полосы. Аналогично и в случае радиоволн, частоту разделяют на каналы. Двигаясь по разным полосам, машины не мешают друг другу, а значит, нет столкновения и нет ухудшения трафика.

Соответственно, если сосед настроит свою точку доступа на другой канал, то Вы вдвоем будете соединяться на одной и той же частоте, но будете работать по разным каналам, то есть по одной и той же «дороге» «автомобили» будут ехать по разным полосам и не будет столкновений. А это значит, не будет потери трафика.

В чем главные отличия 2.4 ГГц от 5 ГГц?

Частота 2.4 ГГц - узко и загружено

Частота 2.4 ГГц является наиболее используемой в данный момент для передачи информации по Wi-Fi связанно это прежде всего с тем, что и древний стандарт Wireless-B и недавно ушедший Wireless-G работают на этой частоте. Это, прежде всего, означает, что если Вы видите у себя дома несколько беспроводных сетей, то большая вероятность, что они работают именно на частоте 2.4 ГГц. Вне зависимости от того, используете ли Вы Wireless-B, Wireless-G или 2.4 Wireless-N - вы двигаетесь по одному и тому же шоссе.

Прежде всего, это означает, что «дорога 2.4» крайне перегружена «автомобилями» и столкновения фактически неизбежны, что вызывает потерю скорости и иногда, качества передачи данных. Особенно это может быть заметно, если мы начинаем использовать приложения, завязанные на передачу данных в реальном времени, к примеру, потокового видео или аудио (голосовые звонки). В этом случае нам очень нужно, чтобы «машины», которые везут видео или речевую информацию не терялись и не сталкивались.

Главным фактором, почему технологии движутся в сторону 5 ГГц, остается то, что «дорога 2.4» является довольно узкой. Действительно, согласно стандарту, частоту 2.4 можно разделить только на три непересекающихся канала. Таким образом, шоссе 2.4 может быть разделено только на три полосы. Таким образом, если Вы открываете у себя ноутбук и видите больше трех точек доступа, работающих на частоте 2.4 ГГц, это означает, что как минимум две из них уже вещают на пересекающихся каналах.

Еще дополнительным негативным фактором для 2.4 Гц является наличие «побочных шумов» в беспроводном канале, которые ухудшают проходимость канала. Примером может служить микроволновые печи, которые, фактически, сейчас есть в каждом доме.

5 ГГц - хорошо, но не распространено

Касательно 5 ГГц, то данное «шоссе» по стандарту может разделено на 19 непересекающихся «полос», то есть частота может быть разделена на 19 непересекающихся каналов, что делает эту дорогу крайне привлекательной в использовании, особенно в многоквартирных домах.

Также нужно сказать, что сейчас большинство производителей беспроводного оборудования только начали серьезную работу над устройствами в стандарте 5 ГГц и доля их на рынке мала. Это означает, что вероятность того, что у Ваших соседей есть тоже точка доступа 5 ГГц гораздо меньше, нежели того, что у них есть точка доступа 2.4 ГГц.

Таким образом, если переходить к нашей модели с дорогами, то частота 5 ГГц предоставляет в данный момент highway - 19-ти полостную трассу, которая почти не загружена. Именно поэтому, когда стоит выбор устройства для передачи трафика, зависящего от задержек, то лучше выбрать именно устройства с поддержкой 5 ГГц. Помимо всего прочего, зачастую скорость передачи даже при чистых каналах без пересечений у 5 ГГц несколько выше.

Недостатком 5 ГГц является пока его не сильная распространенность, что не всегда позволяет воспользоваться именно частотой 5 ГГц. Однако, большинство адаптеров или роутеров, поддерживающих 5 ГГц также поддерживают и 2.4 ГГц, что делает эти устройства совместимыми с другими стандартами.

Wireless-N у Linksys

В продуктовой линейке Linksys появляется все больше устройств с поддержкой частоты 5 ГГц. Во-первых это сетевые адаптеры Linksys WUSB600N и Linksys WMP600N, которые могут работать как на 2.4, так и на 5 ГГц. Точки доступа Linksys WAP610N и мост Linksys WET610N также поддерживает как 2.4, так и 5 ГГц.
Что касается маршрутизаторов, то тут есть маршрутизатор Linksys WRT320N, который поддерживает либо 2.4, либо 5 ГГц, как и все перечисленные выше устройства, а также флагман - модель Linksys WRT610N. Linksys WRT610N поддерживает одновременную работу двух передатчиков - 2.4 и 5 ГГц, что позволяет использовать максимально имеющийся функционал беспроводной сети.

Не все телефоны, даже современные, оснащаются модулями Wi-Fi стандарта 802.11ac, который обеспечивает работу на частоте 5 ГГц и скорость передачи данных до 1.3 Гбит/сек. Он полностью совместим с другими стандартами Wi-Fi 802.11a/b/g/n. Высокая скорость позволяет передавать объемные видеосигналы высокого разрешения. Ниже – лучшие смартфоны с поддержкой Wi-Fi 5 ГГц.

1 место – Honor 10

Новый флагман от Huawei – Honor 10 – появился совсем недавно и успел собрать положительные отзывы. Он оснащен модулем Wi-Fi стандарта 802.11ac.

Параметры:

1. Экран диагональю 5.84 дюйма и разрешением 2280×1080.
2. Камера с 2 модулями 16/24 Мп, диафрагмой f/1.8 и поддержкой искусственного интеллекта. Она сама определяет сюжет устанавливает настройки съемки.
3. Фронтальная камера с разрешением 24 Мп.
4. Процессор: HiSilicon Kirin 970 с видеопроцессором Mali-G72 MP12.
5. 4 Гб ОЗУ и 128 Гб памяти.
6. Батарея на 3400 мАч.

Аппарат, кроме того, что поддерживает стандарт Wi-Fi 802.11ac, представляет собой классный современный аппарат с высокой производительностью и классной камерой, большим объемом памяти и высокой автономностью.

2 место – Apple iPhone X

Спорный телефон, который не получил однозначных положительных отзывов, но представляет собой современный технологичный аппарат, включающий лучшие модули.

Параметры:

1. AMOLED-дисплей диагональю 5.8 дюйма и разрешением 2436×1125.
2. Камера с разрешениями 12 и 12 Мп, оптической стабилизацией и диафрагмой f/1.8. В свое время была признана лучшей в мире, но уже на середину 2018 года не лучшая.
3. Wi-Fi 802.11ac (5 ГГц).
4. Процессор: Apple A11 Bionic, 3 Гб ОЗУ и 64 Гб памяти.

К достоинствам относят фирменную iOS, классную камеру и революционную технологию 3D-сканирования, хотя есть жалобы на точность ее работы.

3 место – Xiaomi Mi Note 3

Новый смартфон на рынке, который при флагманских характеристиках получил низкую цену. Пока что найти в продаже его сложно, но заказать в Китае можно.

1. Full HD-экран диагональю 5.5 дюйма.
2. Двойная камера на 12 и 12 Мп, оптическая стабилизация, диафрагма f/1.8.
3. Wi-Fi 802.11ac (5 ГГц).
4. Процессор Qualcomm Snapdragon 660 с Adreno 512.
5. 4 Гб ОЗУ и 64 Гб памяти.
6. Батарея на 3500 мАч с технологией Qualcomm Quick Charge 3.0.

К плюсам телефона записывают не только быстрый Wi-Fi, но и неплохую камеру, дисплей, NFC-чип, автономность – 1.5 дня работает без нареканий. При своей низкой стоимости телефон с классными характеристиками и отличной сборкой – рекомендуем.

4 место – Huawei P20 Lite

«Младшая версия» крутого камерофона Huawei P20 получила более слабое «железо» и урезанный функционал, однако и цена существенно снизилась. Всего за 20 тысяч рублей можно взять отличный флагман с качественной съемкой.

Параметры:

1. HiSilicon Kirin 659 с видеопроцессором Mali-T830 MP2.
2. Камера с разрешениями 16 и 2 Мп, диафрагмой f/2.2.
3. Фронтальная камера на 16 Мп.
4. Wi-Fi 802.11ac, NFC, распознавание по лицу (хотя это не 3D-сканирование).
5. Аккумулятор на 3000 мАч.

5 место – Nokia 7 Plus

Аппарат находится где-то между флагманами и бюджетниками, отличается производительностью, камерами и автономностью.

Параметры:

1. IPS-дисплей диагональю 6 дюймов и 2K-разрешением.
2. Двойная камера на 12 и 13 Мп и диафрагмой f/1.75; фронтальная – с разрешением 16 Мп.
3. Новый процессор среднего уровня Snapdragon 660 с видеоускорителем Adreno 512.
4. 4 Гб ОЗУ и 64 Гб памяти.
5. Батарея на 3800 мАч.
6. Классный дизайн, быстрый Wi-Fi, поддерживающий частоту 5 ГГц, наличие полноценного NFC-чипа, а главное – «голый» Android без оболочки, который нормально работает, не создает лишних нагрузок и стабильного обновляется. Судя по отзывам, телефон классный – наши рекомендации. Сюда же относим Nokia 7 Plus, Nokia 8.

6-10 места

Есть и другие классные телефоны с Wi-Fi 5 ГГц. Представим их в списке ниже:

1. ASUS ZenFone 5 ZE620KL (28000 рублей)
2. OnePlus 6 (42-43 тысяч рублей)
3. Samsung Galaxy S9+ (67000 рублей)
4. Sony Xperia XZ1 (45000 рублей)
5. LG V30+ (35000 рублей)

Пожалуйста, оцените статью: