wifi5g與5g網絡的區別 - CSDN

縱觀2018年的物聯網市場，集中爆發在以雲端AI智能-智能音箱類方案主導的市場，帶動了各大網際網路公司雲平臺的創新與快速發展，同時各大網際網路巨頭爭先發布自家的智能音箱產品，例如：小米發布小愛音箱、百度發布小度音箱、阿里發布天貓精靈、京東發布叮咚音箱等等，以及各類中小型廠商的低成本音箱方案。也有學者認為智能音箱是打開C端智能網際網路產品的入口。

直至2019年，各大廠家的音箱方案基本定格，國內音箱市場佔有率以巨頭網際網路公司為主；然而各網際網路公司在2018年爭奪音箱市場方案的同時，也為2019的WiFi模組市場奠定了良好的基礎，智能音箱市場布局、雲平臺技術的快速發展與成熟，使得物聯網風口馬上轉向以智能控制類家居產品方向的IoT市場。

隨著2019年國內WiFi智能設備量的急速增長，對家用路由器的需求也快速增加，查看今年的新款路由器發布記錄，可以發現模組廠家和路由廠家在不斷對路由器性能、技術、通訊方面做優化，其中最頻繁的字眼就是「支持雙頻WiFi」，這裡的雙頻指2.4G頻段和5G頻段。普及：國內的WiFi智能設備基本還是以2.4G頻段主導。

下面會針對WiFi模組2.4GHZ工作頻段和5GHZ頻段工作進行分析和對比，真正明白2.4GHZ頻段和5GHZ頻段的差異與優缺點。

 

一、從WiFi模組工作的頻段不同分析

1）WiFi無線網絡信號的本質是電磁波信號，電磁波信號的傳播速率等於頻率與波長的乘積，而這個乘積實際上是一個固定值，就是光速，換句話說電磁波信號的頻率越高，波長就越短，因此5GHz 信號的波長顯然要比2.4GHz信號的要短，而波長越短的電磁波穿透力就越強（穿透能力強並不代表傳輸距離遠，這是兩個不同的概念）

2）對於2.4GHz和5GHz頻段的電磁波來說，其主要傳播方式是直線傳播，在碰到障礙物時會產生穿透、反射、衍射等多種現象，其中穿透是主要現象，只有小部分的信號會發生反射和衍射。然而電磁波信號在穿透障礙物時會損失大量的能量，有時候尚未穿透障礙物，能量就已經消耗殆盡，結果接收端收到的是通過反射和衍射而來信號，簡單來說就是繞過了障礙物的信號。

3）5GHz頻段的電磁波比2.4GHz頻段電磁波有更強的穿透力，但相比之下反射和衍射的能力就不如後者了。當兩種頻段的電磁波在碰到障礙物的時候，5GHz信號幾乎全部能量都會用在穿透上，而2.4GHz信號則有部分會產生反射和衍射，繞過了障礙物繼續傳播。因此5GHz信號雖然選擇了路程最短的傳輸路徑，但是在傳輸過程中的會有很大的能量損失，2.4GHz信號走得路徑會更長一些，但是保留下來的能量卻更多，在我們看來就是信號強度更強了。因此我們不應該說「2.4GHz信號穿牆能力比5GHz信號更強」，應該說「2.4GHz信號繞牆能力比5GHz信號更強」。

4）綜合上面理論知識，可以得到：

電磁波的頻率越高，波長越短，繞射(衍射)能力越弱，穿透能力越強，信號損失越大，傳輸距離越近。

電磁波的頻率越低，波長越長，繞射(衍射)能力越強，穿透能力越差，信號損失衰減越小，傳輸距離越遠。

 

二、從WiFi模組工作的信道分析

1）2.4GHZ頻段介紹（2.412GHz-2.484GHz），共83.5MHz帶寬

• 中心頻率範圍2.412GHz-2.484GHz，也就是WiFi的工作頻段範圍
• 工作頻段共劃分14個信道，中國可用13個信道（1-13），美國可用11個信道（1-11），日本會用到第14信道
• 信道有效帶寬20MHz，實際帶寬22MHz，其中2MHz為隔離頻帶
• 相鄰信道中心頻點間隔5MHz，相鄰多個信道存在頻率重疊，相互不幹擾的信道有三組（1、6、11或2、7、12或3、8、13）

 怎樣去理解這個工作信道？我們可以通過一個簡單例子分析，我們把信道理解成一條高速公路，一共有14條高速通道，通道之間的中心間隔相差5米，每條通道的可用寬度都是20米；當我們走第一個車道，其他人走第二車道或第三車道時，就會出現擁堵的情況。路由器的原理也是一樣，路由器A處於第一信道，路由器B處於第二信道，路由器C處於第三信道，那麼三個路由器之間就會存在互相干擾的情況。這時候就需要有效地選取路由器信道，避免發送幹擾，比如可選取信道1、信道6、信道11這三個信道，三個路由器之間就不會產生幹擾，從而獲得更快的WiFi電磁波傳輸信號，獲得更高的帶寬以及用戶體驗。

2）5GHZ工作頻段介紹（使用頻率範圍5.150GHz～5.350GHz、5.725GHz～5.850GHz，共325MHz帶寬） 

信道　中心頻率
036　　5180　DFS
040　　5200　DFS
044　　5220　DFS
048　　5240　DFS
052　　5260　DFS
056　　5280　DFS
060　　5300　DFS
064　　5320　DFS
149　　5745
153　　5765
157　　5785
161　　5805
165　　5825

標有DFS的信道具有動態頻率選擇功能

由於5GHz頻段與軍事雷達頻段重合，各個國家對該頻段開放程度不同，隨著設備更新迭代，以後會有更多5GHz頻段信道在Wi-Fi上使用。5.15～5.35GHz和5.47～5.725GHz是全球雷達系統的工作頻段，為了避免工作在5GHz頻段的無線通訊設備對雷達系統造成幹擾，各國對這些設備的要求除了功率、頻譜等常規項目以外，還特別增加了對動態頻率選擇（DFS：Dynamic Frequency Selection）特性的要求。

什麼是DFS Channel（DFS 信道）？

具備DFS功能的設備，如果能監測到雷達脈衝，則當前工作頻率上的數據傳輸會被中止，並且尋找其它"空"頻率進行重新傳輸。放棄使用的頻率在隨後的30分鐘內不再使用，這些動作都是由設備自動完成，使用者一般情況下不會注意到的。

在歐洲出售的WLAN產品必須具備TPS和DFS這兩個功能，即發射功率控制和動態頻率選擇。TPS是為了防止無線產品發射過大的功率來幹擾軍方雷達。DFS是為了使無線產品主動探測軍方使用的頻率，並主動選擇另一個頻率，以避開軍方頻率。通過這種方式，也可以避免其它WLAN幹擾，最高效地傳輸數據。這兩個功能是屬於強制性的，不符合標準的產品將不會獲得歐盟的上市許可。

 

三、從WiFi模組工作的信道幹擾分析

1）同類WiF設備之間的幹擾。目前在家庭環境裡，平均每戶人家能夠搜索到的周圍的2.4G的AP的個數已經超過5個以上。

2）同頻段的無線通訊產品種類較多。藍牙無線通訊模組、ZigBee無線通訊模組、其他同頻無線射頻通訊模組等。

目前2.4GHZ的信道幹擾狀況，就好是社會學中資源分配理論一樣，資源在一定時間內是有限的，是不可能被無限分配的。在目前國內的智能設備接入量日趨劇增狀況下，若干年後，2.4GHZ頻段的工作信道就會被填滿，最終形成一個堵塞的通道，誰也進不來，誰也出不去，形成網絡癱瘓的惡性循環。舉個例子：拿著你的智慧型手機，走進人群密集的區域（手機設備量大），手機就可能會出現沒信號的情況，連一條微信都發不出去。

基於IoT物聯網的快速發展與設備量的劇增，國家以及相關無線組織不得不想方法解決這一難題，基於現有基礎上迭代出新的無線通訊技術是剛需，於是有了5GHZ工作頻段的出現，也有了60GHZ工作頻段的想法。有興趣可以去深入了解IEEE 802.11ac協議，專門針對5GHZ技術提供。

如上圖，2.4GHZ工作頻段在美國(1-11信道)互不幹擾的信道只有三個，而5GHZ技術達到22個互不幹擾的信道。

 

四、從WiFi模組工作的傳輸速率分析

WiFi 5GHz 頻段比 2.4GHz 頻段的速度快，5GHz頻道幹擾少只是其中一個原因，最根本原因是2.4GHz最高只能支持IEEE 802.11n協議，5GHz最高可以支持IEEE 802.11ac協議。

2.4GHz的頻段是從2.412GHz到2.472GHz，每個信道的帶寬為20MHz。因此，2.4GHz只有三個互不幹擾的信道（1，6，11信道）。所以，2.4GHz信道最高支持40MHz的頻寬。

5GHz 信道的頻寬要比2.4GHz，帶寬以20MHz的倍數增加。所以，5GHz可以支持40MHz，80MHz和160MHz的頻寬。因為頻寬越大，數據傳輸速率越高，所以5GHz的數據傳輸速率比會比2.4GHz的快。

各頻段WiFi通訊速率具體數據對比分析：

2.4GHz頻段傳輸速率：最高速率300Mbps，也就是在802.11 n下最常見的無線路由，兩根天線的。有些宣稱有600Mbps，是因為在40MHz帶寬下，還加到了4根天線。

5.0GHz頻段傳輸速率：最高速率867Mbps，像TP、騰達家的雙頻路由就有不少，一般它們會宣傳有1167Mbps，這是把2.4GHz的300Mbps也加上了。

 

五、從WiFi模組工作的傳輸距離分析

我們知道，2.4GHZ頻段和5GHZ頻段電磁波信號的傳輸距離是由它們本身的物理屬性所決定：「電磁波工作頻率」，下面是各個頻段WiFi通訊距離的具體測試數據參考值：

2.4GHz頻段傳輸距離評估：室內距離大概70米，室外距離大概250米。

5GHz頻段傳輸距離評估：室內距離大概35米 ，可見通訊距離遠遠不及2.4GHZ頻段。

 

六、從WiFi模組工作的功耗分析

1）5GHZ頻段信道乾淨，速率更快，目前最快的IEEE 802.11ac的標準就是基於5G頻段的。在傳輸同樣多數據的情況下，5GHZ工作頻段的傳輸速度更快，傳輸時間更短，自然能更快地響應進入底功耗睡眠模式。

2）5GHZ頻段晶片技術的迭代，基於市場需求做了更多優化，功耗自然也會有所下降。