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5G WiFi无线连接解析

关键词:5G技术 WiFi 芯片

时间:2018-04-27 15:26:35      来源:网络

近年来无线连接设备的增多,WiFi成为了我们连接上网的常用方式。我们现在所使用的WiFi连接,大部分均是运行在2.4GHz的频率,在这频段上的带宽最高还是20MHz,为的是保证和蓝牙的共存,但是保护间隔率更短。不过随着人们对无线连接的速度、稳定性等方面的要求越来越高,更高频段的5GHz WiFi便应运而生。我们日常所说的5G WiFi便是运行在5GHz频段第五代的无线WiFi连接,与我们所说的3G、4G通信技术是风牛马不相及的。


5G WiFi无线连接解析

  除了对5G WiFi进行解析之外,我们文章后部分也进行了连接的传输测试,提供一系列数据供消费者直观感受,从结果来看,只要网络路由和网速没有成为瓶颈的情况下,工作在5GHz频段的WiFi要比2.4GHz频段的要快上50%以上,详细可以参考后部分的简单测试。

WiFi越来越拥挤

  我们是否时常有感觉,在家里还好,如果在人流密集的公共场所,热点太少、网络拥堵、经常掉线、信号太弱,经常出现连接不上的情况。这就是现在非常拥挤的2.4GHz WiFi的存在状态,严重超载、干扰众多下成为其急需要解决的问题。


曾经尝试连不上公共的WiFi么?

  如果把2.4GHz下的WiFi比作城市的信息传输公路,全球Wi-Fi网络面临着时时发生塞车的窘境。这里“奔跑”的是手机、平板、笔记本电脑、掌上游戏机,还有各种各样的移动设备,众多的设备令2.4GHz频段的信道非常拥挤,相处经常发生干扰。Wi-Fi联盟在2011年9月做出统计,联盟成员企业目前已经达到了450家,Wi-Fi全球用户超过10亿,具有Wi-Fi认证的产品发货总量已超20亿件,平均每年开发200万件产品,庞大的设备与混乱的无线WiFi网络设计已经令传统频段的WiFi不堪重负。


设备增多 信道拥挤

  目前全球最快的Wi-Fi传输速度仅为300Mbps,相当于每秒只能传输约36MB的内容。信息公路的拥挤首先便会减慢车速,因此传输速率必然会有所下降,很难合格,如果仅仅是浏览一下网站或者收发邮件,当然这个是没有什么影响,但如果是要进行大流量的数据传输,包括高清视频、在线视频等,这就有可能成为手机等移动设备与互联网之间带宽的瓶颈。因为这原本只是一条预计通行小轿车的公路,却忽然涌进了客车和大型货车,并且数量越来越多。

5G WiFi

  5G Wi-Fi的诞生很好解决现在WiFi面临的问题,首先它运行在5GHz以上的高频段,带宽能提高到40MHz甚至80MHz或更高,传输速度最高提升到了1Gbps,每秒可以传输约125MB的内容。



  5G Wi-Fi就是第五代Wi-Fi技术的简称。Wi-Fi技术诞生于1997年,至今已经发展到了第五代。当年第一代Wi-Fi标准出现的时候,受到工艺和成本的限制,芯片的工作频率只能固定在2.4GHz,最高传输速率只有2Mbps,相当于每秒只能传输约0.016MB的内容。


通信技术与WiFi发展历程

  随后出现的802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等四个WiFi版本的标准,速度越来越快,现在我们普遍使用的是802.11n的标准。比如2004年推出的802.11n比之前的802.11g快了10倍,比更早的802.11b快50倍,覆盖的范围也更广。WiFi芯片的传输速率越来越高,但直到802.11n初始还是运行在2.4GHz的频段上,因此速度仍然满足不了人们的需求。

真正5G WiFi

  尽管较早之前便有手机的WiFi芯片支持双频(2.4GHz和5GHz)运行,但其采用的协议仍然是802.11n标准,没有采用最新的802.11ac标准,并非真正意义上的5G WiFi,可以简单看作是运行5GHz频段上采用802.11n的WiFi,在性能有所打折。我们如果拿高速公路来比喻5GHz的WiFi频段,那么802.11n标准会是奔驰汽车,而802.11ac标准会是更上一层楼,可以理解为跑车。


WiFi进化

  真正的5G Wi-Fi是802.11ac,采用了工作在频率5GHz的芯片,能同时覆盖5GHz和2.4GHz两大频段。除了更快,它还能改善无线信号覆盖范围小的问题,虽然5GHz比2.4GHz的衰减更强,难穿过障碍物,但由于覆盖范围更大,考虑到信号会产生折射,新标准反而会更容易使各个角落都能收到信号。 

设备支持是关键

  现在来看,支持工作在5GHz频段的手机并不是特别多,较为热门的有小米手机2A、三星Galaxy S4、HTC One与iPhone 5,可以预计将会有越来越多的国内外手机厂商推出新品之时会加入对5G WiFi的支持,其中博通已经在近期研发出支持5GHz频段的无线连接集成单芯片,5G WiFi大潮即将会到来。


设备更换成本暂时较高

  虽然5G WiFi有众多优点,但市面上支持5G WiFi的路由器仍旧比较少,相对来说价格也会比较贵,这就为商户更换路由器设备增加成本。虽然我们很多时候在咖啡厅等地方,经常会遇到人多连接不上WiFi或者连接不稳定的状态,只需要更换一台双频路由器应该可以解决,但是商户原来的路由器在还没有很大的刚性需求的时候,其显然并不会会花上比传统路由器贵上100-300元的价格去更换。不过细想一下,如果在手持设备已经足够普的时候,你看见一间咖啡店标榜拥有5G WiFi连接,对你是否有吸引力呢?

优点一览


5G WiFi优点

1、解决网络拥堵

  面对越来越复杂的使用需求,旧的技术标准变得捉襟见肘。5G Wi-Fi拥有更宽阔的信道选择,可以解决拥堵问题。

2、提升播放质量

  视频流量的爆发性成长以及与日俱增的无线装置,加重了Wi-Fi网络负担,导致用户消费者在观看影片时很容易遇到播放不顺畅、影片下载时间冗长等问题。5G Wi-Fi每秒传输速度可达125M,让每秒下载速度约为30~45M的高清电影传输不成问题。

3、更加节能

  由于同一时间传送的内容更多,设备也能更快地进入低功率的省电模式。比如博通的5G Wi-Fi技术可让行动装置降低83%的耗电率,因此可延长装置的使用时间。

4、信号品质更好

  目前2.4GHz频段Wi-Fi网络上已经严重拥挤,大量设备堆积在一个狭小的频段中很容易彼此干扰。国内5G频段使用较少,无线电干扰大为降低,信号品质有极大提升。另外,虽然5GHz比2.4GHz更难直接绕过障碍物,但由于覆盖范围更大,考虑到信号会产生折射,新标准反而会更容易使各个角落都能收到信号。将来伴随着5G Wi-Fi大量使用,手机透过Wi-Fi控制家中电视、冰箱、洗衣机才有可能成为现实。

附5G WiFi带宽速度测试

        测试一:我们利用支持5G WiFi的手机分别单独进行频段的锁定,包括5GHz与2.4GHz,继而运行Speed Test,服务器选择广州进行五次速度测试,取平均值,以此来考察下载的速度。由于受到网络状况等因素影响,测试结果仅供参考。

 
进行频段锁定

 
信道空间

  从上图可以看出在2.4GHz的频段中,WiFi热点众多,而且单一信道里面拥有的热点数很多,造成拥堵;相比较2.4GHz频段,5GHz频段的信道更为宽阔,即使同一信道有众多热点,但是较宽的信道也能有着不错的网络表现。

 
自动模式与5GHz频段测试结果


2.4GHz频段测试结果


平均值:自动模式15.746Mbps、5GHz频段15.86Mbps、2.4GHz频段9.364Mbps


平均值:自动模式20.644Mbps、5GHz频段12.726Mbps、2.4GHz频段10.36Mbps

  测试结果显示在自动模式与5GHz频段模式下,下行速度要比2.4GHz频段要快50%以上,而上行速度都有接近30%的领先幅度。只要路由器能够支持5GHz频段,自动模式下手机便会根据信号等情况智能调整,不需要用户参与。当路由器和网速不再成为传输速度瓶颈的时候,2.4GHz频段较为拥堵与干扰众多,对于速度的影响还是挺大的。

  测试二:我们采用iPerf软件测试,记录支持5GHz路由到手机的传输速度,测试采用思科Cisco企业路由器。



  首先我们看到在办公室内,5GHz频段的信号比较优秀,因此自动模式与5GHz频段下速度都有很厉害的表现,接近100Mbps的传输速度;走廊位置,信号有所减弱,速度下降不少,但仍然要比2.4GHz频段要快不少;公司室外的信号更加薄弱,速度再一步下降,但仍然有领先。

总结

  5G WiFi的出现是我们对于无线连接不断需求的产物,更高的传输速度、更宽的频段信道,能够减少信道的拥挤与干扰,这些都是它的优点。现在该技术已经逐渐在普及当中,而且芯片、设备等也在更新换代当中,假以时日,5G WiFi必然会是主流。随着WiFi技术的发展,我们憧憬的移动网络与WiFi网络的无缝结合时代也慢慢会到来。

 

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