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?

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.

Wi-Fi 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

Wi-Fi 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 Wi-Fi?

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 Wi-Fi 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.