5G Wi-Fi技術解析:解決網絡擁堵不是問題!
發布時間:2013-07-13 責任編輯:eliane
【導讀】無線設備的增多使得WiFi成為我們連接上網常用的方式,而我們現在所使用的大部分的WiFi連接是運行在2.4GHz頻率上,嚴重超載、幹擾眾多下成為其急需要解決的問題,因此,5G WiFi應運而生…
近年來無線連接設備的增多,WiFi成為了我們連接上網的常用方式。我們現在所使用的WiFi連接,大部分均是運行在2.4GHz的頻率,在這頻段上的帶寬最高還是20MHz,為的是保證和藍牙的共存,但是保護間隔率更短。
隨著人們對無線連接的速度、穩定性等方麵的要求越來越高,更高頻段的 5GHz WiFi便應運而生。我們日常所說的5G WiFi便是運行在5GHz頻段第五代的無線WiFi連接,與我們所說的3G、4G通信技術是風牛馬不相及的。
除了對5G WiFi進(jin)行(xing)解(jie)析(xi)之(zhi)外(wai),我(wo)們(men)文(wen)章(zhang)後(hou)部(bu)分(fen)也(ye)進(jin)行(xing)了(le)連(lian)接(jie)的(de)傳(chuan)輸(shu)測(ce)試(shi),提(ti)供(gong)一(yi)係(xi)列(lie)數(shu)據(ju)供(gong)消(xiao)費(fei)者(zhe)直(zhi)觀(guan)感(gan)受(shou),從(cong)結(jie)果(guo)來(lai)看(kan),隻(zhi)要(yao)網(wang)絡(luo)路(lu)由(you)和(he)網(wang)速(su)沒(mei)有(you)成(cheng)為(wei)瓶(ping)頸(jing)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),工(gong)作(zuo)在(zai)5GHz頻段的WiFi要比2.4GHz頻段的要快上50%以上,詳細可以參考後部分的簡單測試。
WiFi越來越擁擠
我們是否時常有感覺,在家裏還好,如果在人流密集的公共場所,熱點太少、網絡擁堵、經常掉線、信號太弱,經常出現連接不上的情況。這就是現在非常擁擠的2.4GHz WiFi的存在狀態,嚴重超載、幹擾眾多下成為其急需要解決的問題。
曾經嚐試連不上公共的WiFi麼?
如果把2.4GHz下的WiFi比作城市的信息傳輸公路,全球Wi-Fi網絡麵臨著時時發生塞車的窘境。這裏“奔跑”的是手機、平板、筆記本電腦、掌上 遊戲機,還有各種各樣的移動設備,眾多的設備令2.4GHz頻段的信道非常擁擠,相處經常發生幹擾。
Wi-Fi聯盟在2011年9月做出統計,聯盟成員企 業目前已經達到了450家,Wi-Fi全球用戶超過10億,具有Wi-Fi認證的產品發貨總量已超20億件,平均每年開發200萬件產品,龐大的設備與混 亂的無線WiFi網絡設計已經令傳統頻段的WiFi不堪重負。

圖1:公共場合WiFi連接擁堵
無線設備增多 信道擁擠
目前全球最快的Wi-Fi傳輸速度僅為300Mbps,相當於每秒隻能傳輸約36MB的(de)內(nei)容(rong)。信(xin)息(xi)公(gong)路(lu)的(de)擁(yong)擠(ji)首(shou)先(xian)便(bian)會(hui)減(jian)慢(man)車(che)速(su),因(yin)此(ci)傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv)必(bi)然(ran)會(hui)有(you)所(suo)下(xia)降(jiang),很(hen)難(nan)合(he)格(ge),如(ru)果(guo)僅(jin)僅(jin)是(shi)瀏(liu)覽(lan)一(yi)下(xia)網(wang)站(zhan)或(huo)者(zhe)收(shou)發(fa)郵(you)件(jian),當(dang)然(ran)這(zhe)個(ge)是(shi)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)影(ying)響(xiang),但(dan)如(ru)果(guo)是(shi)要(yao)進(jin)行(xing)大(da)流(liu)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu),包(bao)括(kuo)高(gao)清(qing)視(shi)頻(pin)、在(zai)線(xian)視(shi)頻(pin)等(deng),這(zhe)就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)手(shou)機(ji)等(deng)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)與(yu)互(hu)聯(lian)網(wang)之(zhi)間(jian)帶(dai)寬(kuan)的(de)瓶(ping)頸(jing)。因(yin)為(wei)這(zhe)原(yuan)本(ben)隻(zhi)是(shi)一(yi)條(tiao)預(yu)計(ji)通(tong)行(xing)小(xiao)轎(jiao)車(che)的(de)公(gong)路(lu),卻(que)忽(hu)然(ran)湧(yong)進(jin)了(le)客(ke)車(che)和(he)大(da)型(xing)貨(huo)車(che),並(bing)且(qie)數(shu)量(liang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。
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通信技術與WiFi發展曆程
5G Wi-Fi的誕生很好解決現在WiFi麵臨的問題,首先它運行在5GHz以上的高頻段,帶寬能提高到40MHz甚至80MHz或更高,傳輸速度最高提升到了1Gbps,每秒可以傳輸約125MB的內容。

圖2:5G WiFi
5G Wi-Fi就是第五代Wi-Fi技術的簡稱。Wi-Fi技術誕生於1997年,至今已經發展到了第五代。當年第一代Wi-Fi標準出現的時候,受到工藝和 成本的限製,芯片的工作頻率隻能固定在2.4GHz,最高傳輸速率隻有2Mbps,相當於每秒隻能傳輸約0.016MB的內容。

圖3:通信技術與WiFi發展曆程
隨後出現的802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等四個WiFi版本的標準,速度越來越快,現在我們普遍使用的是 802.11n的標準。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,覆蓋的範圍也更廣。 WiFi芯片的傳輸速率越來越高,但直到802.11n初始還是運行在2.4GHz的頻段上,因此速度仍然滿足不了人們的需求。
真正5G WiFi
盡管較早之前便有手機的WiFi芯片支持雙頻(2.4GHz和5GHz)運行,但其采用的協議仍然是802.11n標準,沒有采用最新的 802.11ac標準,並非真正意義上的5G WiFi,可以簡單看作是運行5GHz頻段上采用802.11n的WiFi,在性能有所打折。我們如果拿高速公路來比喻5GHz的WiFi頻段,那麼 802.11n標準會是奔馳汽車,而802.11ac標準會是更上一層樓,可以理解為跑車。

圖4:真正5G WiFi
真正的5G Wi-Fi是802.11ac,采用了工作在頻率5GHz的芯片,能同時覆蓋5GHz和2.4GHz兩大頻段。除了更快,它還能改善無線信號覆蓋範圍小的 問題,雖然5GHz比2.4GHz的衰減更強,難穿過障礙物,但由於覆蓋範圍更大,考慮到信號會產生折射,新標準反而會更容易使各個角落都能收到信號。
設備支持是關鍵
現在來看,支持工作在5GHz頻段的手機並不是特別多,較為熱門的有小米手機2A、三星Galaxy S4、HTC One與iPhone 5,可以預計將會有越來越多的國內外手機廠商推出新品之時會加入對5G WiFi的支持,其中博通已經在近期研發出支持5GHz頻段的無線連接集成單芯片,5G WiFi大潮即將會到來。
支持5G WiFi的路由器較少
雖然5G WiFi有眾多優點,但市麵上支持5G WiFideluyouqirengjiubijiaoshao,xiangduilaishuojiageyehuibijiaogui,zhejiuweishanghugenghuanluyouqishebeizengjiachengben。suiranwomenhenduoshihouzaikafeitingdengdifang,jingchanghuiyudaorenduolianjiebushangWiFi或huo者zhe連lian接jie不bu穩wen定ding的de狀zhuang態tai,隻zhi需xu要yao更geng換huan一yi台tai雙shuang頻pin路lu由you器qi應ying該gai可ke以yi解jie決jue,但dan是shi商shang戶hu原yuan來lai的de路lu由you器qi在zai還hai沒mei有you很hen大da的de剛gang性xing需xu求qiu的de時shi候hou,其qi顯xian然ran並bing不bu會hui會hui花hua上shang比bi傳chuan統tong路lu 由器貴上100-300元的價格去更換。不過細想一下,如果在手持設備已經足夠普的時候,你看見一間咖啡店標榜擁有5G WiFi連接,對你是否有吸引力呢?
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5G WiFi優點

圖6:5G WIFI 優點
麵對越來越複雜的使用需求,舊技術標準變得捉襟見肘。5G Wi-Fi擁有更寬闊的信道選擇,可以解決擁堵問題。
2、提升播放質量
視頻流量的爆發性成長以及與日俱增的無線裝置,加重了Wi-Fi網絡負擔,導致用戶消費者在觀看影片時很容易遇到播放不順暢、影片下載時間冗長等問題。5G Wi-Fi每秒傳輸速度可達125M,讓每秒下載速度約為30~45M的高清電影傳輸不成問題。
3、更加節能
由於同一時間傳送的內容更多,設備也能更快地進入低功率的省電模式。比如博通的5G Wi-Fi技術可讓行動裝置降低83%的耗電率,因此可延長裝置的使用時間。
4、信號品質更好
目前2.4GHz頻段Wi-Fi網絡上已經嚴重擁擠,大量設備堆積在一個狹小的頻段中很容易彼此幹擾。國內5G頻段使用較少,無線電幹擾大為降低,信號 品質有極大提升。另外,雖然5GHz比2.4GHz更難直接繞過障礙物,但由於覆蓋範圍更大,考慮到信號會產生折射,新標準反而會更容易使各個角落都能收 到信號。將來伴隨著5G Wi-Fi大量使用,手機透過Wi-Fi控製家中電視、冰箱、洗衣機才有可能成為現實。
5G WiFi帶寬速度測試
測試一:我們利用支持5G WiFi的手機分別單獨進行頻段的鎖定,包括5GHz與2.4GHz,繼而運行Speed Test,服務器選擇廣州進行五次速度測試,取平均值,以此來考察下載的速度。由於受到網絡狀況等因素影響,測試結果僅供參考。

圖7:5G WiFi帶寬速度測試一

圖8:5G WiFi帶寬速度測試一
從上圖可看出在2.4GHz的頻段中,WiFi熱點眾多,而且單一信道裏麵擁有的熱點數很多,造成擁堵。相比較2.4GHz頻段,5GHz頻段的信道更為寬闊,即使同一信道有眾多熱點,但較寬的信道也能有著不錯的網絡表現。




圖9:5G WiFi帶寬速度測試結果
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測試結果顯示在自動模式與5GHz頻段模式下,下行速度要比2.4GHz頻段要快50%以上,而上行速度都有接近30%的領先幅度。隻要路由器能夠支持 5GHz頻段,自動模式下手機便會根據信號等情況智能調整,不需要用戶參與。當路由器和網速不再成為傳輸速度瓶頸的時候,2.4GHz頻段較為擁堵與幹擾 眾多,對於速度的影響還是挺大的。
測試二:我們采用iPerf軟件測試,記錄支持5GHz路由到手機的傳輸速度,測試采用思科Cisco企業路由器。

圖10:5G WiFi帶寬速度測試二
首先我們看到在辦公室內,5GHz頻段的信號比較優秀,因此自動模式與5GHz頻段下速度都有很厲害的表現,接近100Mbps的傳輸速度;走廊位置, 信號有所減弱,速度下降不少,但仍然要比2.4GHz頻段要快不少;公司室外的信號更加薄弱,速度再一步下降,但仍然有領先。
總結
5G WiFi的出現是我們對無線連接不斷需求的產物,更高的傳輸速度、更寬的頻段信道,能夠減少信道的擁擠與幹擾,這些都是它的優點。現在該技術已經逐漸在普及當中,而且芯片、設備等也在更新換代當中,假以時日,5G WiFi必然會是主流。隨著WiFi技術的發展,我們憧憬的移動網絡與WiFi網絡的無縫結合時代也慢慢會到來。
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