Двухдиапазонный, трёхдиапазонный и четырёхдиапазонный Wi-Fi – новый вопрос о пропускной способности

Россия+7 (910) 990-43-11
Обновлено: 2022-01-11

В течение многих лет я получал много вопросов относительно двух диапазонов и трёх диапазонов в маршрутизаторах Wi-Fi. Люди не могли определиться с выбором роутера, таких как Netgear RAX200 против RAX120 или Asus GT-AX11000 против RT-AX89X.

Затем наступил 2021 год, и появился новый трёхдиапазонный вариант: стандарт Wi-Fi 6E. Всё становится ещё более запутанным.

Сегодня, когда мир переместился на 2022 год, у нас появился четырёхдиапазонный вариант, такой как Netgear Orbi RBKE960, Asus GT-AXE16000 или TP-Link AXE300. И они не будут последними.

Было бы преуменьшением сказать, что всё это сбивает с толку. Но поверьте мне на слово, что, в конце концов, разница между двухдиапазонным и трёхдиапазонным (оригинальным) является наиболее значительной. Пока что это единственный раз, когда задействована дополнительная группа.

Тем не менее, я объясню здесь различия между этими комбинациями диапазонов и расскажу немного истории полос Wi-Fi. Это будет долгое чтение, но оно того стоит.

Если вы торопитесь, вот суть: обычно полезно использовать как можно больше диапазонов, но в большинстве случаев инвестиции в дополнительный диапазон 5 ГГц – это пустые траты. Это особенно верно, когда вы используете одну вещательную станцию.

Хорошо, начнём с двухдиапазонного WiFi.

Двухдиапазонный Wi-Fi – всё дело в совместимости

Двухдиапазонная связь восходит к стандарту Wi-Fi 802.11n (или Wi-Fi 4, как он сейчас известен), ставшим коммерчески доступным в 2009 году. Тогда всё было просто, и двухдиапазонные маршрутизаторы появились, потому что они нам были нужны.

Действительно, изначально Wi-Fi использовался только с полосой частот 2,4 ГГц, которая была и остаётся слишком повсеместной. Помимо устройств Wi-Fi, эту частоту также используют беспроводные телефоны, гаджеты Bluetooth и бытовая техника (например, микроволновые печи).

Доступная слишком многим приложениям, частота 2,4 ГГц, как правило, сильно страдает от помех. Вскоре после внедрения она быстро показала свою ненадёжность для Wi-Fi в городских районах, и остаётся таким.

Именно тогда в игру вступила частота 5 ГГц. По большей части эта полоса частот предназначена для использования Wi-Fi и имеет гораздо более высокую скорость беспроводной связи.

5 ГГц был доступен в стандарте Wi-Fi 802.11a в течение короткого периода в качестве однополосного решения, которое могло даже постепенно заменить 2,4 ГГц. Но, из-за более короткого диапазона, не высокой скорости в то время и того факта, что было много клиентов, работающих только на 2,4 ГГц, 5 ГГц не смог вытеснить предыдущий стандарт – никому не нужен маршрутизатор, работающий только на 5 ГГц.

В результате, начиная с Wi-Fi 4, у нас всегда была двухдиапазонная концепция: сосуществование 5 ГГц и 2,4 ГГц. Двухдиапазонный маршрутизатор Wi-Fi обеспечивает производительность и обратную совместимость. Все были счастливы и оставались таковыми около полувека!

Концепция зоны wi-fi с сигналом

Трёхдиапазонный с Wi-Fi 6E – это новый двухдиапазонный

Говоря о совместимости, в 2021 году появится Wi-Fi 6E. Это расширение последнего стандарта Wi-Fi 6 имеет совершенно новую полосу частот 6 ГГц.

И точно так же, как переход от однополосного к двухдиапазонному, который произошёл более десяти лет назад, сейчас мы делаем то же самое. Устройство Wi-Fi 6E должно иметь все три диапазона (2,4 ГГц + 5 ГГц + 6 ГГц) для работы со всеми устройствами Wi-Fi, новыми и старыми. И это здорово, за исключением того, что сбивает с толку.

Это потому, что «традиционный трёхдиапазонный маршрутизатор» (будь то Wi-Fi 5 или Wi-Fi 6) имеет дополнительную полосу 5 ГГц исключительно для увеличения пропускной способности. Это не нужно для работы с существующими устройствами.

Имейте это в виду до конца этого поста. С этого момента термин «трёхдиапазонный» обозначает тип традиционных маршрутизаторов до Wi-Fi 6E, а именно маршрутизаторов с дополнительным диапазоном 5 ГГц.

Традиционный трёхдиапазонный – всё дело в пропускной способности

Ситуация начала меняться в 2014 году, когда поставщики оборудования представили первую трёхдиапазонную концепцию. Всё началось со стандарта 802.11ac, или Wi-Fi 5, как мы его знаем сегодня.

Однако, чтобы понять идею трёх диапазонов, нам сначала нужно знать, как работает пропускная способность маршрутизатора. ASUS RT-AX89X, например, является мультигигабитным двухдиапазонным маршрутизатором AX6000.

Мультигигабитный, потому что он имеет два сетевых порта 10 Гбит/с (в дополнение к гигабитным портам). AX – это сокращение от стандарта 802.11ax (или Wi-Fi 6). 6000 – это округленная суммарная пропускная способность маршрутизатора равная 4800 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц и 1148 Мбит/с в диапазоне 2,4 ГГц.

Поскольку клиент Wi-Fi может подключаться к роутеру только с использованием одного диапазона за раз, лучшее беспроводное соединение, которое вы можете получить от RT-AX89X, составляет 4800 Мбит/с. (Это когда у нас есть клиент 4×4.)

Но это только тогда, когда есть только один клиент. Если у вас два клиента, которые подключаются и активны одновременно, каждый получает только половину этой полосы пропускания. Если у вас десять одновременно активных клиентов, каждый подключается на скорости около 480 Мбит/с; или 48 Мбит/с если у вас 100 клиентов.

Реальные скорости всегда намного ниже. И это началось с Wi-Fi 4, у которого потолочная скорость на полосу намного ниже, чем у Wi-Fi 6.

Здесь вступает в игру дополнительный диапазон 5 ГГц

Чтобы искусственно увеличить пропускную способность, в 2014 году производители микросхем решили добавить ещё одну полосу Wi-Fi 5 ГГц, разделив спектр 5 ГГц на две группы – верхние каналы и нижние каналы – и предоставив по одной полосе для каждой. Так мы получили трёхдиапазонные вещатели.

Традиционный трёхдиапазонный роутер включает два диапазона 5 ГГц и один диапазон 2,4 ГГц или 5 ГГц + 5 ГГц + 2,4 ГГц. Другими словами, он имеет вдвое большую пропускную способность на частоте 5 ГГц по сравнению с двухдиапазонным (5 ГГц + 2,4 ГГц) роутером.

Wi-Fi похож на дорогу, где каналы – это полосы, а потоки – это транспортные средства.

На той же дороге более широкие полосы предназначены для более крупных транспортных средств. Транспортные средства с большим грузовым пространством (2×2, 3×3, 4×4 и т.д.) могут перевозить больше грузов (данных) за одну поездку (соединение).

Соединение Wi-Fi происходит на одном канале (полосе) одной полосы (дороги) за раз, но чем больше каналов и полос, тем больше вариантов и больше аппаратных устройств вы можете использовать одновременно для доставки – лучшие скорости.

Но радиочастоты очень сложны, особенно в диапазоне 5 ГГц.

Распределение каналов в полосе частот 5 ГГц, DFS против Non-DFS

Двухдиапазонный вещатель Wi-Fi имеет два различных набора каналов. Один относится к диапазону 2,4 ГГц, а другой – к диапазону 5 ГГц.

В зависимости от вашего региона и оборудования количество доступных каналов на каждом диапазоне будет отличаться. Как правило, диапазон 2,4 ГГц включает 11 используемых каналов (от 1 до 11), и так было с момента появления Wi-Fi.

На частоте 5 ГГц всё немного сложнее – у нас есть DFS и обычные (не DFS) каналы.

Каналы DFS могут быть проблематичными и являются основной причиной, по которой появился Wi-Fi 6E.

Распределение каналов Wi-Fi на частоте 5 ГГц
Каналы Wi-Fi 5 ГГц и их положение в спектре

Вот распределение каналов в полосе частот 5 ГГц в их самом узком виде (20 МГц):

  • В нижнюю часть спектра входят каналы: 36, 40, 44 и 48.
  • В верхней части расположены каналы: 149, 153, 161, 165.
  • Между ними есть следующие каналы DFS: 52, 56, 60, 64, 68, 100, 104, 108, 112, 116, 120, 124, 128, 132, 136, 140 и 144.

В двухдиапазонном устройстве (2,4 + 5 ГГц) в полосу 5 ГГц попадают все указанные выше каналы (если он поддерживает DFS).

В традиционном трёхдиапазонном вещателе (2,4 ГГц + 5 ГГц + 5 ГГц) первый диапазон 5 ГГц (51 ГГц) получит нижние каналы, а второй диапазон 5 ГГц (52 ГГц) получит верхние каналы. Если вещатель поддерживает DFS, то 51 ГГц переходит на канал 68, а остальные (100 и выше) переходят на 52 ГГц.

Разделение спектра 5 ГГц гарантирует, что две полосы не перекрывают друг друга. В результате общее количество каналов 5 ГГц в трёхдиапазонном роутере остаётся неизменным, но теоретически каждый канал имеет большую полосу пропускания.

Традиционный трёхдиапазонный маршрутизатор – по задумке – имеет вдвое большую пропускную способность на частоте 5 ГГц по сравнению с двухдиапазонным маршрутизатором того же класса. И производителям это нравится. Более высокое число означает лучший маркетинговый инструмент.

Пропускная способность маршрутизатора: Wi-Fi или провод

Стоит отметить, что реальные скорости Wi-Fi намного ниже стандартных.

Например, стандартное соединение 2×2 Wi-Fi 6 (на 80 МГц) может иметь согласованную скорость 1200 Мбит/с. Но в моём тестировании стабильная скорость была в лучшем случае около 800 Мбит/с.

Это связано с тем, что Wi-Fi подвержен помехам.

Вот почему проводные соединения обычно превосходят по пропускной способности. Гигабитное соединение через сетевой кабель обеспечивает стабильную скорость почти 1000 Мбит/с.

Другими словами, чистая скорость проводного соединения примерно равна его максимальной скорости. Провода внутри сетевого кабеля защищены от внешних воздействий.

Кроме того, в роутере (или коммутаторе) сетевые порты не разделяют полосу пропускания. Каждый порт обеспечивает свою номинальную пропускную способность, даже когда все порты активны. Если вы копируете данные с одного гигабитного устройства на другое, скорость между ними по-прежнему будет 1 Гбит/с.

Но, у проводных сетей есть один серьёзный недостаток: вам нужно использовать провода. И уже одно это означает, что они не могут победить Wi-Fi.

Но, прежде чем мы продолжим, нам нужно обратиться к «большим слонам» в зале, а именно к новому трёхдиапазонному и, что ещё более поразительно, к введению четырехдиапазонного. Опять же, и то и другое благодаря Wi-Fi 6E.

Давайте начнем с нового трёхдиапазонного.

Трёхдиапазонный Wi-Fi 6E (2,4 ГГц + 5 ГГц + 6 ГГц) – это новый двухдиапазонный

В начале 2021 года появились первые маршрутизаторы Wi-Fi 6E. Этот новый стандарт Wi-Fi расширяет Wi-Fi 6 и имеет совершенно новый диапазон частот 6 ГГц.

И точно так же, как переход от однополосного к двухполосному, который произошёл более десяти лет назад, теперь мы делаем то же самое, за исключением того, что это переход от двухполосного к трехполосному, как необходимость.

Всё верно. Устройство Wi-Fi 6E должно иметь эти три диапазона (2,4 ГГц + 5 ГГц + 6 ГГц) для работы со всеми устройствами Wi-Fi, новыми и старыми. И это здорово, за исключением того, что это делает понятие трёхдиапазонного запутанным.

Это связано с тем, что традиционно трехдиапазонный маршрутизатор (будь то Wi-Fi 5 или Wi-Fi 6) имеет дополнительный диапазон 5 ГГц исключительно для добавления дополнительной полосы пропускания. Ему не нужна эта полоса для работы с существующими устройствами.

Производители оборудования ухватились за возможность продвигать новое оборудование как «идеальное» для беспроводной сетчатой системы, выборочно комбинируя охват диапазона 5 ГГц и уровень сигнала диапазона 6 ГГц. (Вы не можете иметь и то, и другое.)

На самом деле, в полностью беспроводной конфигурации все существующие трёхдиапазонные сетчатые системы Wi-Fi 6E оказались посредственными в моём тестировании по сравнению с традиционными трёхдиапазонными системами, потому что у них не было выделенной полосы обратной связи.

И этот факт стал причиной появления четырёхдиапазонной системы.

Четырёхдиапазонный Wi-Fi 6E (2,4 ГГц + 5 ГГц + 5 ГГц + 6 ГГц) – трёхдиапазонный на стероидах

В конце 2021 года Netgear представила свою первую сетчатую систему Wi-Fi 6E серии Orbi RBKE960. Это также первая четырёхдиапазонная система на рынке.

Компания использовала оригинальную трёхдиапазонную концепцию – опять же, это 2,4 ГГц + 5 ГГц + 5 ГГц – и добавила к ней новый диапазон 6 ГГц.

В результате RBKE960 оказался лучшим среди сетчатых систем Wi-Fi 6E в моём тестировании. Это было связано с тем, что при полностью беспроводной настройке вы все равно можете использовать полосу 5 ГГц (52 ГГц) в качестве выделенной полосы обратной связи, как и любой другой трёхдиапазонный набор Orbi.

Но это также означает, что этот четырёхдиапазонный, по сути, является новым трёхдиапазонным, поскольку дополнительный диапазон 5 ГГц не имеет значения.

И это возвращает нас к нашей милой оригинальной идее этого поста: двухдиапазонный против трёхдиапазонного.

Двухдиапазонный против трёхдиапазонного Wi-Fi: реальность

Насколько мне известно, первым трёхдиапазонным маршрутизатором является Netgear R8000 Nighthawk X6, выпущенный в 2014 году. Я помню, как просматривал его в «прошлой жизни» и не мог понять, как продемонстрировать потребность во втором диапазоне 5 ГГц.

Первый трёхдиапазонный Wi-Fi роутер NETGEAR R8000

Разочарованный, но заинтересованный, я попытался использовать его для личных целей, но, в итоге, положил в хранилище, так и не выяснив преимущества дополнительного диапазона 5 ГГц.

В реальных условиях вы, вероятно, не увидите разницы между двухдиапазонным и трехдиапазонным роутером Wi-Fi. Первая причина в том, что, скорее всего, у вас и так не так много активных клиентов.

Подключенные клиенты против активных клиентов

Как упоминалось выше, роутер разделяет полосу пропускания Wi-Fi между активными устройствами. У вас могут быть сотни подключенных клиентов, но учитываются только активные.

Чем быстрее соединение Wi-Fi, тем меньше времени клиент остаётся активным – ему требуется меньше времени для завершения передачи того же объёма информации.

Например, когда вы читаете это, вероятно, ваш компьютер (или мобильное устройство) больше не активны, поскольку они полностью загрузили веб-страницу. В типичном доме есть вероятность, что в любой момент времени у вас будет только один или два активных клиента.

И даже когда у вас много активных клиентов, нагрузка на канал Wi-Fi, также зависит от их уровня Wi-Fi, приложения, которое они используют, и скорости Интернета.

Уровни Wi-Fi

Цифры, которые я упомянул в приведенном выше примере RT-AX89X, относятся к клиентам Wi-Fi 6 высшего уровня. Однако, в большинстве домов вы, скорее всего, будете использовать клиентов с разными уровнями скорости и стандартами Wi-Fi.

Например, если вы используете клиент Wi-Fi 5 2×2, его скорость уже ограничивается 867 Мбит/с, даже если это единственный подключенный клиент. Если вы используете устройства Wi-Fi 4 2×2, то теперь это число составляет не более 450 Мбит/с. И так далее, и тому подобное. Кроме того, некоторые клиенты используют диапазон 2,4 ГГц и вообще не нагружают частоту 5 ГГц.

Таким образом, не все активные клиенты используют максимальную полосу пропускания, доступную на роутере, даже при работе на полную мощность.

Приложения

Клиенты Wi-Fi, как правило, не работают на полную мощность. Это потому, что большинству приложений требуется только определенная пропускная способность. Вы можете сделать больше доступным для них, но это не приведёт к лучшему пользовательскому опыту. Это «закон убывающей отдачи».

Возьмём, к примеру, потоковую передачу фильмов. Для потока 4K требуется около 25 Мбит/с, и больше не имеет смысла. Таким образом, одна только полоса 5 ГГц роутера RT-AX89X теоретически может обрабатывать около 200 одновременных клиентов Wi-Fi, передающих потоковое содержимое 4K. Добавьте ещё несколько десятков клиентов в диапазоне 2,4 ГГц.

Фактическое количество возможных одновременных потоковых клиентов меньше при реальном использовании, но любой двухдиапазонный маршрутизатор Wi-Fi 6 (или даже Wi-Fi 5) может предоставить гораздо больше, чем когда-либо понадобится небольшому дому.

Скорость интернета

Скорость широкополосного доступа, вероятно, является основным фактором, который привёл к появлению излишних трёх диапазонов. Это потому, что мы используем Wi-Fi, в основном, как мост в Интернет. А поскольку Wi-Fi и Интернет – это две разные вещи, более быстрый Wi-Fi не обязательно означает более быстрый доступ в Интернет.

Допустим, у вас широкополосная связь 150 Мбит/с, что вполне прилично. Когда у вас есть десять клиентов Wi-Fi, одновременно выходящих в Интернет, используя одно и то же приложение, каждому из них будет выделено 15 Мбит/с.

И даже если у вас всего один клиент, 150 Мбит/с все равно намного ниже, чем скорость Wi-Fi. Тем не менее, независимо от того, насколько большую пропускную способность вы добавите к своему Wi-Fi, вы не сможете получить доступ к Интернету быстрее.

Проблема в том, что высока вероятность того, что широкополосное соединение будет израсходовано раньше, чем вам придётся беспокоиться о скорости вашего локального Wi-Fi. Следовательно, увеличение пропускной способности Wi-Fi не даёт ничего, кроме как сделать вас немного беднее.

Когда полезен трёхдиапазонный роутер

Есть несколько случаев, когда трёхдиапазонный маршрутизатор имеет смысл.

Во-первых, вам нужно иметь много клиентов с частотой 5 ГГц, чтобы даже подумать об использовании трёхдиапазонного маршрутизатора. А затем убедитесь, что у вас есть хотя бы одно из следующего, чтобы окупить вложение.

Развёрнутая беспроводная mesh-сеть

Беспроводная сетка – безусловно, лучшее применение трёхдиапазонного устройства.

Но сначала давайте удостоверимся, что мы находимся на одной странице в том, что означает беспроводная ячеистая система. Это когда вы используете несколько аппаратных вещателей, которые соединяются друг с другом по беспроводной сети. Другими словами, вы не используете сетевые кабели для их подключения.

В этом случае, как правило, трёхдиапазонная система выделяет один из двух диапазонов 5 ГГц в качестве выделенного транзитного соединения, единственная задача которого – связывать спутники, оставляя две другие полосы (другой 5 ГГц + 2,4 ГГц) свободными для обслуживания клиентов. Помимо прочего, такая установка помогает уменьшить или даже устранить потерю сигнала.

Тем не менее, важно отметить, что использование сетевого кабеля для соединения спутников – это, безусловно, лучший способ получить бескомпромиссную ячеистую систему. В этом случае вам нужно использовать только двухдиапазонные вещатели. Получение трёхдиапазонной системы с проводными транзитными соединениями можно считать расточительным, поскольку вы можете вообще не использовать одну из частот 5 ГГц.

Имейте в виду, что в этом посте речь идёт об автономных роутерах. Хотя многие маршрутизаторы от Asus или Synology могут работать как элементы ячеистой системы, большинство автономных роутеров – не имеют такой функции. Они работают только как автономный вещатель.

Сверхбыстрое широкополосное соединение

Если у вас широкополосное соединение гигабитного класса, то трёхдиапазонный маршрутизатор также может поддерживать высокую скорость широкополосного доступа для большего числа клиентов одновременно.

Но, опять же, имейте в виду, что онлайн-приложениям для нормальной работы обычно требуется определенная пропускная способность – в большинстве случаев намного меньше 1 Гбит/с. Единственный случай, когда быстрее – лучше, это когда вы загружаете большой файл.

Совместимость

Вы можете настроить один диапазон 5 ГГц для поддержки максимальной скорости, а другой диапазон для работы в режиме совместимости устаревших клиентов. Это полезно, когда у вас есть клиенты с несколькими уровнями или стандартами Wi-Fi.

Интенсивное использование локальной сети Wi-Fi

Трёхдиапазонный маршрутизатор также полезен, если у вас есть обширная сеть, которая использует Wi-Fi вместо проводных соединений для локальных задач. Это позволяет увеличить пропускную способность локальной сети.

Примеры этого включают сетевое резервное копирование, совместное использование файлов, редактирование фото/видео.

Если вы используете Wi-Fi для подключения гарнитур виртуальной реальности, выделенный диапазон 5 ГГц (или 6 ГГц) наверняка вам очень поможет.

В этом случае убедитесь, что все клиенты используют самый быстрый уровень Wi-Fi.

Вывод – кому нужен трёхдиапазонный роутер

Как вы уже могли заметить, в Wi-Fi для общего использования вам не нужен дополнительный диапазон. В некоторых случаях эта дополнительная полоса помогает, но всё же не является обязательной. Маршрутизатора с одной полосой для каждой частоты всегда будет достаточно.

С другой стороны, я не вижу ни одного случая, когда наличие большего количества диапазонов – которые используют разные части беспроводного спектра – повредило бы.

В конце концов, всё сводится к наличным деньгам. Если вы можете себе это позволить, выберите роутер с наибольшим числом диапазонов. Всегда приятно иметь запасную возможность.


5.0/1