Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц – полный разбор WiFi диапазонов

Привет, мой дорогой читатель. Надеюсь, у тебя всё хорошо, и солнышко светит над твоей головой. А сегодня я (маг беспроводных сетей в третьем поколении) поведаю тебе про все тайны частоты Wi-Fi сети. Начнём, наверное, с определения Wi-Fi — это семейство стандартов беспроводной связи, которые работают по правилам IEEE 802.11 и передают «пакеты данных» между двумя или более устройствами. Если совсем по-простому: роутер и твой телефон «договариваются» о правилах передачи, а дальше гоняют данные по радио.

Тут важно не запутаться в терминах. Частота — это диапазон, где работает Wi-Fi (например, 2,4 ГГц, 5 ГГц). А канал — это «полоска» внутри диапазона, которую выбирает роутер. Если в одном месте слишком много соседских сетей на одних и тех же каналах, начинается толкотня: сигналу приходится «пережидать» и часть пакетов теряется. Но вы пришли сюда читать про частоту и волны, поэтому погнали дальше.

Радиоволны

Передача данных происходит путём кодирования информации, а впоследствии «перевода» этого кода в радиосигнал. Роутер (передатчик) берёт цифровые данные, модулирует их и отправляет в эфир, а приёмник (телефон/ноутбук) делает обратную операцию и собирает всё в понятный интернет.

Радиоволна используется не только в Wi-Fi: по радио работает мобильная связь, телевидение, Bluetooth, умные датчики и даже микроволновка (там тоже примерно тот же диапазон, но мощность, конечно, совсем другая). Поэтому сама по себе «частота 2,4 ГГц» — это не что-то уникальное для Wi-Fi, это просто популярный участок спектра, где много бытовых устройств. Отсюда и главный вывод: чем больше «соседей» в эфире, тем сложнее Wi-Fi жить спокойно.

У волны, как вы, наверное, помните из физики, есть три характеристики: частота, амплитуда (или «высота»), а также длина. Именно частота определяет, в каком диапазоне работает сеть (2,4 или 5 ГГц), а ширина канала и «навороты» стандарта уже влияют на максимальную скорость и устойчивость связи.

Если совсем по-жизненному: 2,4 ГГц обычно дальше пробивает стены, но чаще страдает от помех и перегруза. 5 ГГц обычно быстрее и «чище», но хуже проходит через препятствия. Поэтому современные роутеры часто держат две сети одновременно — чтобы ты выбирал подходящую под задачу.

Для дальнейшего понимания всех тонкостей, я настоятельно рекомендую сначала прочитать общую статью про Wi-Fi.

2.4 ГГц

Как уже и было сказано, это самый распространённый диапазон Wi-Fi. На практике он встречается почти везде: от старых телефонов до умных розеток. В большинстве стран здесь используется до 13 каналов (а 14-й встречается редко и обычно имеет ограничения по совместимости). Давайте взглянем на диаграмму ниже.

Как видите, есть ещё и 14 канал, но он обычно не используется в привычных домашних настройках. Важно другое: диапазон Wi-Fi 2,4 ГГц не «от 2.400 до 2.500 во всю ширину», а имеет конкретные рабочие границы, поэтому каналы там стоят плотненько. Один канал в настройках чаще всего занимает 20 МГц, а некоторые роутеры могут расширять его до 40 МГц.

Для квартиры и многоквартирного дома я почти всегда советую оставлять 20 МГц на 2,4 ГГц. 40 МГц звучит «круче», но на практике часто даёт больше помех и хуже стабильность, потому что вы начинаете мешать ещё большему числу соседних сетей. Про ширину канала подробно описано в этой статье.

Если присмотреться, то начало следующего канала начинается примерно через 5 МГц, то есть один канал может перекрещиваться с соседними. Из-за этого, если на одном участке эфира сидит очень много роутеров, сигнал может ухудшаться: появляются потери пакетов, «лаги», а устройствам приходится повторно отправлять потерянные данные.

Такое часто происходит в многоквартирных домах, когда несколько каналов занимают сразу 2 или даже 3 соседских роутера. На современных аппаратах подбор каналов обычно происходит в автономном режиме: роутер включается, сканирует эфир и выбирает то, что кажется ему наиболее свободным.

ПРИМЕЧАНИЕ! Иногда роутер не может сам выбрать удачный канал, и начинаются прерывания, лаги, падает скорость. Советую прочесть мою статью – где я рассказываю, как правильно выбрать канал и улучшить сигнал.

Также на картинке более ярко выделены каналы, которые обычно меньше всего пересекаются — это 1, 6 и 11. В идеале, передача данных на них чаще бывает стабильнее. Соседние же каналы могут слегка портить связь. Если же стоит настройка с шириной 40 МГц, то канал будет «занимать место шире» и пересекаться с ещё большим числом соседей — это может пагубно влиять на связь.

ВНИМАНИЕ! В некоторых регионах и на некоторых устройствах есть ограничения по каналам. Например, в США традиционно используются каналы 1–11, поэтому если выбрать 12 или 13, у части техники (особенно привезённой из США) могут быть проблемы с подключением или стабильностью.

Как и у любой волны, у подобной есть качество затухания, которое напрямую зависит от частоты. 2,4 ГГц относится к «микроволновому» участку спектра. Длина волны примерно равняется 12,5 см (чуть больше 120 мм). За счёт более длинной волны этот диапазон часто лучше «цепляется» за дальние комнаты и хуже теряется на препятствиях, чем 5 ГГц.

Но есть и обратная сторона: 2,4 ГГц — это очень «шумный» диапазон. Там живут не только Wi-Fi, но и Bluetooth-устройства, некоторые радионяни, часть умного дома, а ещё микроволновка может временно «забить» эфир. Поэтому если у тебя дома периодически падает скорость именно на 2,4 ГГц, иногда причина банальна: включили микроволновку, или на кухне куча гаджетов, или соседи перегрузили каналы.

Читаем – какой канал на роутере лучше выбрать.

На 2,4 ГГц чаще всего встречаются такие режимы/стандарты (по-простому):

1. 802.11b
2. 802.11g
3. 802.11n
4. 802.11ax (Wi-Fi 6)

Чаще всего используются g, n и ax. Старый b почти везде уже считается «тормозом» и может замедлять сеть, если его поддержка включена без необходимости. Скорость у b и g — от 11 до 54 Мбит/с в теории. N и AX дают больше, но там важны условия: сколько потоков поддерживает устройство, какая ширина канала (20 или 40 МГц), и насколько чистый эфир.

Простой пример без заумностей: если у телефона один поток Wi-Fi (такое бывает часто), то даже на «крутейшем» роутере он не выжмет все рекламные цифры. Плюс реальная скорость всегда ниже теоретической, потому что в эфире есть служебные данные, ожидания, повторные передачи и т.д. Поэтому я всегда смотрю не только на «максимум», а на стабильность: чтобы видео не заикалось и сайты открывались без подвисаний.

5 ГГц

Диапазон 5 ГГц сейчас очень популярен, потому что обычно даёт более высокую скорость и меньше страдает от соседских помех. Частоты там разбиты на несколько поддиапазонов, и набор доступных каналов зависит от страны и настроек роутера (регион/зона).

Плюсы 5 ГГц обычно такие: больше свободных каналов, можно использовать широкие каналы (например, 80 МГц), меньше бытовых помех. Минусы тоже честные: сигнал быстрее затухает, хуже проходит через бетон и стены, и в дальних комнатах может падать уровень.

С увеличением частоты увеличивается потенциальная скорость передачи данных, но растёт затухание. Даже если не будет никаких препятствий, то волна «просядет» быстрее. Именно поэтому 5 ГГц чаще используют в небольшом радиусе. Например, для подключения телевизора, компьютера или ноутбука вблизи роутера.

Также большим минусом данной частоты является её неустойчивость к препятствиям. То есть она ещё сильнее затухает от стен, стекла, металла, деревьев, чем волна 2.4 ГГц.

Есть ещё один момент, который многих пугает: на части каналов 5 ГГц работает механизм DFS (роутер «уступает» эфир, если видит сигнал, похожий на радары). В быту это может выглядеть так: сеть на 5 ГГц внезапно поменяла канал или на короткое время «моргнула». Это не поломка, а особенность некоторых каналов. Если у тебя из-за этого нестабильно, иногда помогает выбрать канал без DFS (если роутер и регион позволяют) или просто оставить «Авто», но проверить, стало ли лучше.

Читаем – как улучшить сигнал Wi-Fi дома.

Для увеличения скорости применяют ещё одну ширину канала — 80 МГц (а в некоторых случаях и 160 МГц). Но тут тоже без фанатизма.

Чем шире канал (80/160 МГц), тем выше потенциальная скорость, но тем больше требований к качеству сигнала. В квартире часто бывает так: 80 МГц работает отлично рядом с роутером, а в другой комнате стабильнее оказывается 40 или 20 МГц.

6 ГГц

Для полноты картины добавлю ещё один диапазон, который у многих на слуху. У некоторых современных роутеров и устройств встречается Wi-Fi в диапазоне 6 ГГц (часто его называют Wi-Fi 6E/7 — зависит от возможностей устройства). Это ещё более «свободный» участок эфира, где меньше соседских сетей, и он отлично подходит для очень требовательных задач рядом с роутером: большие загрузки, стриминг в высоком качестве, VR и т.п.

Но есть нюанс: 6 ГГц работает только если и роутер, и твой телефон/ноутбук это поддерживают. А по дальности он обычно ещё более «капризный», чем 5 ГГц, поэтому через две бетонные стены чудес не будет.

Затухание сигнала

Напрямую зависит от препятствия. Чем больше ширина препятствия, тем сильнее затухание. Также нужно учитывать и материал. Вот таблица примерного затухания.

Только не воспринимай эту таблицу как «калькулятор дальности». dB — это логарифмическая величина, и «проценты» тут очень условные. В реальности всё зависит от планировки, отражений, количества соседних сетей и того, как именно стоит роутер.

Если хочется оценить качество связи по-взрослому, проще ориентироваться на уровень сигнала (RSSI) там, где ты реально пользуешься интернетом. По-простому это выглядит так: около −50…−60 dBm — обычно отлично, −65…−70 dBm — нормально для большинства задач, −75 dBm и ниже — начинаются просадки скорости и обрывы. Поэтому лучший «расчёт» — это не формула, а замер в комнате и правильное размещение роутера.

Мощность передатчика Wi-Fi роутера: что такое dBm, mW, -dBm и dBi

Приведём жизненный пример: роутер стоит в прихожей у пола, а телевизор — в дальней комнате за двумя стенами. На 5 ГГц скорость может быть высокой рядом с роутером, но у телевизора начнутся «ступеньки» и буферизация. В таком случае либо переключаем телевизор на 2,4 ГГц, либо переносим роутер ближе к центру квартиры, либо ставим mesh/репитер/вторую точку доступа.

Также к более плохой связи можно отнести способность огибать препятствие. И эта характеристика зависит от длины волны. Так как 2,4 ГГц имеет большую длину волны, то она часто лучше «переживает» стены и углы, чем 5 ГГц. То есть чем больше длина, тем проще пробиться через препятствия, но тем сложнее жить в перегруженном эфире.

Читаем – как правильно установить роутер в квартире или доме.

К затуханию можно приписать также естественную потерю мощности сигнала с расстоянием. От преград волна, также как и свет, может отражаться. Чем больше отражений и чем больше «переотражений» по квартире, тем сильнее меняется качество сигнала в разных точках. Именно поэтому нельзя точно сказать, насколько далеко будет «бить» тот или иной роутер только по цифрам на коробке.

Как усиливается сигнал

В более дорогих моделях используется схема MIMO. То есть передача данных происходит сразу в несколько потоков. При использовании данные разбиваются на части (потоки) и одновременно отправляются на приёмник. Но приёмник тоже должен поддерживать эту технологию, иначе он просто не сможет «принять всё сразу».

И вот тут частая ошибка новичков: «у роутера 4 антенны — значит у меня скорость в 4 раза выше». Нет, так это не работает. Если твой телефон поддерживает 1×1 (один поток), он физически не выжмет больше одного потока, даже если у роутера 8 антенн. Многопоточность чаще помогает, когда у тебя дома много устройств: роутер лучше распределяет нагрузку и держит стабильность.

Например, можно встретить очень большие цифры скорости (вплоть до нескольких гигабит в секунду), если сложить все потоки, широкие каналы и идеальные условия. Но это почти всегда теоретический максимум «на бумаге» и часто суммарно для нескольких клиентов, а не «одному телефону».

MU-MIMO полезен тем, что роутер может обслуживать несколько устройств параллельно, а не по очереди. Но это не «магия дальности» и не гарантия, что одно устройство станет быстрее в разы.

Дома чаще всего используют именно антенны широкого действия. Они обладают меньшим коэффициентом усиления, но сам «пучок» имеет больший радиус. Станет более понятно, если вы взглянете на картинку ниже. При увеличении dB пучок становится более узким. Именно поэтому на мощных вай-фай роутерах для увеличения покрытия используют несколько антенн и грамотное размещение внутри корпуса.

И ещё важное: антенны бывают и внутренние. Поэтому количество «штырей» снаружи не всегда говорит о реальных возможностях. Гораздо важнее, где стоит роутер (в центре квартиры и повыше — обычно лучше), какие диапазоны включены, какая ширина каналов, и не забит ли эфир соседями. Читаем – как сделать самодельную антенну для домашнего роутера.

Короткий гайд для новичков: какую частоту выбрать

• Нужна дальность и пробитие стен (дальняя комната, кухня, балкон) — чаще выручает 2,4 ГГц.
• Нужна скорость рядом с роутером (ПК, консоль, телевизор рядом) — обычно лучше 5 ГГц.
• Если в доме много соседских сетей — на 2,4 ГГц ставлю 20 МГц и чаще выбираю 1/6/11, а на 5 ГГц обычно проще найти «чистое» место.
• Если связь рвётся на 5 ГГц — пробую перейти на 2,4 ГГц или ставлю роутер ближе к центру квартиры (иногда это решает проблему без покупки нового железа).

Самый простой способ понять, что у тебя сейчас подключено: если роутер создаёт две сети, часто одна называется как-то вроде «…_5G» или «…_5GHz». Подключился к «5G» — значит ты на 5 ГГц. Если одной сетью, тогда уже смотри в свойствах подключения на устройстве.

Видео

YouTube