我们的日常生活越来越依赖于无线连接,包括教育、工作和娱乐。了解 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 之间的可用 Wi-Fi 频段的差异可以帮助您为每天使用的无线设备获得最佳速度、距离和覆盖范围。
了解您的无线连接选项首先要讨论波(特别是无线电波),设备使用这些波在空中交换设备之间的数据。
所有波都有一个模式,可以用波长(波在模式重复之前传播的距离)和频率(模式在给定时间段内重复多少次)来描述。
谈到无线连接,波长和频率直接影响可以发送的数据量、数据从一个设备传输到另一个设备的速度以及数据可以传输的距离。
无线电波在特定频率范围内传输信息,也称为射频频谱。通信时使用了射频频谱或频段中的特定频率组。这些频段可以进一步分组为一系列子频率,这些子频率称为通道。特定应用程序(如 Wi-Fi、电视、无线电和空中交通管制)的频段和通道的使用受政府机构监管。
数字 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 是指批准用于未经许可的无线使用的特定射频频段。数字越小意味着随着时间的推移,波形重复次数越少,因此波长越长,范围越长,而数字越大意味着重复次数越多,可以在更短的距离内传输更多的数据。对于上下文,1 赫兹 (Hz) 表示每秒一次重复,1 千兆赫 (GHz) 表示每秒十亿次重复。
理解无线连接的一种简单方法是将每个频段视为不同类型的道路,并将通道视为每条道路可以支持的车道的数量和宽度。2.4 GHz 与单车道乡村道路类似,它不是为繁忙的交通而设计的,可以带您进入更崎岖的景区。5 GHz 就像一条多车道高速公路,通常用作乡村道路的替代方案,即使它的规模更大,但也经常拥堵。最新的频段 6 GHz 要大得多,并且有更多的高速车道,这些车道专用于最新和最快的车辆。
正如道路上可用车道的数量和这些车道的宽度会影响行驶速度和行驶时间一样,射频通道特性也会影响射频频段内的连接速度和数据传输速率。
2.4 GHz Wi-Fi 频谱的宽度为 70 MHz,设备通常限制为三个 20 MHz 通道。
5 GHz Wi-Fi 频谱的宽度约为 500 MHz,设备最多可以使用六个较大的 80 MHz 通道以获得更快的速度。但是,六个通道中只有两个通道随时可用,因为其它四个通道有时可能因天气或机场雷达而受到限制。
6 GHz Wi-Fi 频谱的宽度为 1200 MHz(是 2.4 GHz 和 5 GHz 频谱的两倍多),并且支持多达 7 个更大的 160 MHz 通道。这些通道仅供新的 Wi-Fi 6E 设备访问,它们可实现千兆位的 Wi-Fi 速度,并允许操作不受传统 Wi-Fi 干扰。
较新频率的可用性由政府机构监管,主要是为了确保在新一代技术中可用。各国不希望新技术因与老化网络上的旧设备的竞争而受到阻碍。在 Wi-Fi 的早期,2.4 GHz 频段可提供足够的性能,并且所需设备更少,基本用途更多,如电子邮件和网上冲浪。在过去的 10 至 15 年中,5 GHz 一直是首选频段,因为设备数量呈指数级增长,介质分辨率和文件大小急剧增加,用途也在不断演变,变得更加复杂。
我们共同运行更多的视频流、游戏和云应用程序,达到 5GHz 的拥塞通常就会限制用户体验。这就是为什么截至 2020 年,联邦通信委员会 (FCC) 专门为美国的新设备开放了 6 GHz 频谱,其他地区政府也在这样做的原因。
除了通道特性之外,典型的数据传输速度还受到诸如使用频带的其他设备、降低信号强度的物理对象或墙壁或互联网服务提供商(ISP)施加的限制等因素的影响。
2.4 GHz 可以提供高达 100 兆位每秒(Mbps)的典型的最高空中速度。
5 GHz 可提供高达 1 千兆位/秒 (Gbps) 的速度。
6 GHz 可提供高达 2 Gbps 的速度。
2.4 GHz 在市场上的可用时间最长,因此大多数传统设备仍然使用此频率,从而产生大量网络混乱。这就是为什么公寓楼中的用户在使用 2.4 GHz 频段时会遇到连接问题的原因。2.4 GHz 不仅具有可用频段中最长的范围和穿墙能力,而且传统上它也是最常用的。
6 GHz 是最新的商用频段,仅可用于更新、通常更先进的设备。由于目前使用 6 GHz 频段的设备较少,可用通道更多,因此用户将体验到传统 Wi-Fi 设备的更少拥塞和干扰。
那么,如何减少干扰、网络混乱和信号拥塞对速度和传输速率的影响?好消息是,您的路由器或设备操作系统已经在努力寻找最佳路径。路由器为设备选择通道,如果有多个路由器或接入点,即使同一接入点或通道上有多个其他设备,设备的操作系统也会选择信号最强的最近接入点。
接入点将尽量避免被其他相邻网络占用的通道,但对于具有许多网络的接入点,它们可能必须选择较小的通道以避免干扰,或者在最坏的情况下,选择与另一个网络相同的通道(如果通道全部可用)。
此外,您可以选择连接到一系列频段的设备,来为您提供更多连接和性能选项。
通常,任何需要高精度或响应能力和更快速度的实时应用程序将从更高的频率(如 5 GHz 和 6 GHz)中受益最多。对于依赖大量语音和视频通话的游戏、家庭影院和家庭办公应用程序,建议使用 5 GHz 和 6 GHz 频段。
2.4 GHz 是 Wi-Fi 的“尽力而为”网络,非常适合在更长的距离内发送少量数据。虽然较低频段确实比较高频率具有更广泛的范围,但该范围通常可以忽略不计。大多数用户在家中使用 5 GHz 或 6 GHz 频段将拥有类似的或相同的连接。
在家中连接多个物联网 (IoT) 设备(例如智能恒温器、智能门铃和互联网协议 (IP) 摄像头)时,2.4 GHz 有一个可行的使用案例。这样做的原因只是为了减少 5 GHz 和 6 GHz 频段上的网络争用,并为游戏和直播等更高优先级的实时应用程序释放更多通道。
如果频带像道路,那么 Wi-Fi 信号就像这些道路上的汽车。正如道路可能有车辆类型限制一样,Wi-Fi 设备可以连接的频段也可以根据设备的构建标准进行限制。
所有 Wi-Fi 技术都是按照特定的 Wi-Fi 标准构建的,该标准还指定了它们可以连接的频段。从 2007 年开始,按照 802.11n 标准构建的 Wi-Fi 4 有两个不同的版本:802.11bgn,只能访问 2.4 GHz 频段,以及 802.11agn,它是双频的,能够连接到 2.4 GHz 和 5 GHz 频段。按照 802.11ac 标准构建的 Wi-Fi 5 只能连接到 5 GHz,但许多 Wi-Fi 5 产品也使用传统的 Wi-Fi 4 802.11bgn 作为单独的模式连接到 2.4 GHz 频段。有趣的是,您无法使用 Wi-Fi 世代来确定设备可以连接到哪些频段。如果是 Wi-Fi 6(也称为 802.11ax),该标准是在 6 GHz 频段可用之前开发的。仅 Wi-Fi 6E 才能访问所有三个频谱,包括 2.4 GHz、 5 GHz 和 6 GHz。
如果您要利用最新的无线速度,则需要购买支持 6 GHz 连接的较新的接入点、路由器和设备。好消息是,旧设备仍然可以连接到较新的 Tri-Band 路由器的传统的 Wi-Fi 频段。
您每天使用的 Wi-Fi 技术(从 Wi-Fi 4 到 Wi-Fi 6E)均基于标准规范(例如 802.11 及其许多排列),这些排列是由行业组织开发、测试和认证的。
这些团体(包括电气和电子工程师协会 (IEEE)、Wi-Fi 联盟 (WFA) 和无线宽带联盟 (WBA))可帮助确保设备互操作性和通用用户体验。英特尔近二十年来专注于互联平台体验,在这些行业机构中都发挥了领导作用,帮助将 Wi-Fi 技术推向市场,使许多您喜爱的无线设备在当天能始终如一地运行。
人们很容易将无线连接视为理所当然,但英特尔一直在改进其所有电脑平台的 Wi-Fi 技术。随着技术的进步,我们对无线连接的日常依赖将继续增加,以解锁新的体验和可能性。英特尔致力于使 Wi-Fi 在此旅程中尽可能无缝和强大。