2.4 GHz與5GHz:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接問題背后的科學(xué)
WiFi自26年前誕生以來已經(jīng)走過了漫長的道路。最初,它支持2.4GHz的2 Mbps。技術(shù)不斷發(fā)展,今天,估計(jì)有180億臺WiFi設(shè)備在使用中,每年有超過40億臺新設(shè)備出貨。
增加了新的功能和頻段,最新的是6 GHz頻段,支持9.6Gbps的最大鏈路速度。這是1997年原始速度的48000倍。
WiFi頻段
越快越好,對嗎?然而,2.4GHz仍然是當(dāng)今最受歡迎的頻段,大多數(shù)智能家居產(chǎn)品只支持2.4GHz。要了解原因,讓我們來探索頻段背后的科學(xué)。由于6GHz產(chǎn)品仍處于商用的初始階段,我們將重點(diǎn)比較2.4 GHz和5GHz。
2.4 GHz與5 GHz頻段
毫無疑問,5GHz頻段承載了更多的無線流量??瓷厦娴膱D就很明顯了。速度對于安全攝像機(jī)視頻饋送可能很重要,但對于遠(yuǎn)離路由器的智能車庫門開啟器來說,范圍可能是決定性因素。2.4GHz的優(yōu)勢是范圍更遠(yuǎn),覆蓋更好。
范圍和覆蓋面
原因是較低的無線頻率比較高的頻率更好地穿過墻壁和家具。例如,2.4GHz的信號在穿過干墻時會下降70%,而5GHz的信號會下降90%。對于磚墻,在2.4GHz時下降了63%,在5GHz時下降了83%。
較低的頻率也有較長的波長,這使得它們更容易彎曲物體。這意味著更少的WiFi盲點(diǎn)和更好的家庭覆蓋。
2.4GHz的另一個優(yōu)勢是它是原生頻段。通過WiFi的連續(xù)迭代保持了向后兼容性,由于其悠久的歷史和隨之而來的規(guī)模經(jīng)濟(jì),2.4GHz芯片組和模塊比5GHz芯片組和模塊更具成本效益。如果你是智能家居產(chǎn)品的產(chǎn)品經(jīng)理,這通常是顯而易見的。
然而,2.4GHz頻段是一個擁擠的空間,不僅用于 WiFi,還用于藍(lán)牙設(shè)備和微波爐。 它經(jīng)常遭受擁塞和干擾,導(dǎo)致智能家居產(chǎn)品出現(xiàn)連接問題,這可能會導(dǎo)致技術(shù)支持挑戰(zhàn)和品牌認(rèn)知度不佳。
2.4GHz的干擾和擁塞
WiFi頻段分為頻道,類似于UHF/VHF頻段的電視頻道和AM/FM頻段的廣播電臺。 在美國和加拿大,WiFi信道1-11被廣泛使用,12-13受到限制,14不被使用。
2.4GHz WiFi頻道
干擾
上圖很重要的一點(diǎn)是2.4GHz通道相互重疊。工作在信道1上的網(wǎng)絡(luò)使用與信道3上的網(wǎng)絡(luò)相同的一些頻率來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
它們會在某種程度上相互干擾。干擾會降低無線信號質(zhì)量,從而降低網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、帶寬和性能。
更糟糕的是,大多數(shù)路由器會默認(rèn)使用信道1、6或11(上圖中的藍(lán)色)。這是因?yàn)樗鼈儾恢丿B,因此不會相互干擾。但是在一個大的公寓樓或公寓里,你很容易被十個或更多的WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
請記住,2.4GHz的覆蓋范圍更大,因此鄰居的WiFi更有可能覆蓋您的家。他們中的一些人會像你一樣使用這個通道,因?yàn)橹挥腥齻€不重疊的通道可以使用。
相比之下,5GHz頻段有21個不重疊的信道,因此干擾的幾率要低得多。
擁擠
當(dāng)你的信道上有大量的數(shù)據(jù)流量時,一切都變慢了,這就是所謂的擁塞。WiFi是一種共享媒介,這意味著當(dāng)一臺設(shè)備正在通話時,其他任何設(shè)備都無法通話。信道越忙,就越難獲得通話時間,這導(dǎo)致質(zhì)量差或視頻停滯,甚至丟失數(shù)據(jù)。
最重要的是,WiFi信號水平或質(zhì)量較低的智能設(shè)備(如靠近網(wǎng)絡(luò)覆蓋或范圍邊緣的設(shè)備)比靠近路由器的設(shè)備通話速度慢,并有效地使用更多帶寬。您的家庭網(wǎng)絡(luò)可以將視頻流式傳輸?shù)娇拷酚善鞯膬膳_設(shè)備,但只能傳輸?shù)轿挥诟采w范圍邊緣的一臺設(shè)備。
通常,網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備和流量越多,擁塞就越嚴(yán)重。像燈泡和草坪灑水器這樣的智能產(chǎn)品不會占用太多帶寬,但在開關(guān)時會有延遲。流媒體產(chǎn)品受到的影響最大,尤其是當(dāng)全家人都在家活動的時候。
擁塞是一個間歇性問題,取決于總的網(wǎng)絡(luò)使用情況以及WiFi路由器和中繼器/擴(kuò)展器的位置,并且可能是一個難以解決的問題。
帶狀轉(zhuǎn)向
為了緩解2.4GHz的擁塞,今天許多路由器和網(wǎng)狀WiFi系統(tǒng)試圖引導(dǎo)設(shè)備連接到5GHz頻段。對于只有2.4GHz的智能家居產(chǎn)品,這可能會有問題。
頻段控制不是WiFi標(biāo)準(zhǔn)的一部分,因此每個制造商的做法不同,這使得故障排除變得復(fù)雜。許多較新的網(wǎng)狀系統(tǒng)呈現(xiàn)具有單一網(wǎng)絡(luò)ID的合并網(wǎng)絡(luò),這使得不可能將其分成單獨(dú)的2.4和5GHz網(wǎng)絡(luò)。
家庭WiFi是一個動態(tài)的環(huán)境
智能家居產(chǎn)品的連接問題通常很復(fù)雜,不僅因?yàn)?.4/5GHz頻段問題,還因?yàn)閃iFi環(huán)境不斷變化。添加新設(shè)備,更換舊設(shè)備,并將視頻流訂閱升級到4K。
流量模式會發(fā)生變化。這只是在你自己的家里--你的鄰居呢,他們的設(shè)備和使用情況會影響你的呢?建立聯(lián)系是一回事,保持聯(lián)系是另一回事。
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