2.4GHz和5GHz有何差異?為什麼搜尋不到5GHz無線網路?搞懂 Wi-Fi 無線區域網路11個重要觀念

2.4GHz和5GHz有何差異?為什麼搜尋不到5GHz無線網路?搞懂 Wi-Fi 無線區域網路11個重要觀念
2.4GHz和5GHz有何差異?為什麼搜尋不到5GHz無線網路?搞懂 Wi-Fi 無線區域網路11個重要觀念

手機、平板、多合一等行動裝置的崛起,讓人逐漸重視與加速建置無線資料傳輸技術,畢竟擁有行動力就必須擺脫有線的束縛,促使公眾4G行動通訊技術規格快速進步,家中各種3C(加上運輸工具就是4C)設備也隨著多樣化的娛樂形式,產生連結上網的需求,

這時 Wi-Fi 無線區域網路傳輸技術憑藉著低廉價格和適切的傳輸距離與速度,相當適合作為家中寬頻網路與行動裝置之間的連結技術。802.11ac 無線網路規格產品釋出之後,更是引進多種創新技術,不僅讓傳輸速度一舉超越當代家庭有線網路主流速度1Gbps,還改善了多個裝置同時連結與傳輸的資源利用率。面對這股無線網路浪潮和眾多技術內容,這裡整理了11個最常見的問題和說明,以淺顯方式釐清一般使用者的疑惑。

觀念1 2.4GHz和5GHz有何差異?

自從支援802.11ac 無線網路規格產品正式進入消費市場之後,5GHz 這個頻率標示的能見度就大幅提升,因為802.11ac 無線網路規定僅能使用這個頻率運作。事實上早於802.11ac 之前,802.11a和802.11n 就能夠利用5GHz 頻率,讓裝置之間相互傳送訊號,只是都因為成本考量並不普及;802.11a 與當時主流100Mbps 有線網路相比貴上許多,802.11n 雖然可以使用2.4GHz 或是5GHz,卻因為前者較為經濟,致使絕大多數產品僅選擇2.4GHz 使用。

所謂頻率,也就是事物的變化週期,變化週期在1秒以下的單位通常使用 Hz,譬如台灣交流電頻率60Hz,代表1秒之內電線內部電流流向會改變60次。同理,2.4GHz∕5GHz 就是無線電波每秒會改變十億次,G代表國際單位詞頭,為1000的3次方,念作giga,中文為「吉」。至於為何會選擇2.4GHz 和5GHz,這是因為國際上有個 ISM 頻段共識,將部分無線電頻率免費開放給工業(Industrial)、科學(Scientific)、醫學(Medical)類別使用,無須額外特許證照或是費用。

就無線電波的物理性質比較2.4GHz 和5GHz,前者能夠傳輸的距離較遠,或者反過來敘述,同樣距離下2.4GHz的訊號品質比較好。只是越方便、越好的頻率也就越多人用,大家應該都有收到鄰居家中無線網路訊號的經驗,其它如無線電話、遙控器等產品也會使用。用來加熱食物的微波爐、製造品質低落的USB 3.1 Gen 1產品也會干擾2.4GHz。

使用智慧型手機搭配無線網路應用程式,很容易發現2.4GHz 頻道被許多無線網路裝置占用。
使用智慧型手機搭配無線網路應用程式,很容易發現2.4GHz 頻道被許多無線網路裝置占用。
5GHz 頻道目前雖然較少人使用,但隨著802.11ac 推出也有逐步增加的趨勢。
5GHz 頻道目前雖然較少人使用,但隨著802.11ac 推出也有逐步增加的趨勢。
若是家中已更換為802.11ac 相容無線設備,訊號強度許可的情況下建議使用5GHz 獲得較高的連線速度。
若是家中已更換為802.11ac 相容無線設備,訊號強度許可的情況下建議使用5GHz 獲得較高的連線速度。

觀念2 為什麼搜尋不到5GHz無線網路?

既然802.11ac 有著運作頻率區段較少干擾和規格速度提升優勢,那為何我的802.11ac 相容設備找不到802.11ac 無線網路路由器的訊號?明明就是新買的產品,該不會好人力量爆發買到機王!?這個問題的癥結點在於美國 FCC(類似於台灣 NCC 的機構)放寬5GHz 頻段使用的限制所導致的,而台灣法規很大一部分是參考美國,導致新舊產品使用頻率範圍不一致。

雖然我們一般都稱5GHz 使用頻率,實務上大約從5.1GHz~5.9GHz 這之間的頻率均可以使用。802.11a、802.11n、早期802.11ac 無線網路產品,所使用的5GHz 頻率大約是5.735GHz~5.835GHz之間,因為這個頻段的相關技術限制最少,發射功率相對較高(1W);少數的產品額外支援5.17GHz~5.33GHz、5.49GHz~5.71GHz,因為這2個頻率區段原本就有衛星訊號傳輸和機場氣象雷達在運作,為避免影響衛星與飛航安全,無線網路若是以此頻率傳輸,需要額外增加一些控制機制和認證,發射功率也低了許多,大多數廠商覺得不符合經濟效益,也就直接拋棄支援性。

後來因為802.11ac無線網路及其後代規格需求,FCC放寬5.17GHz~5.33GHz、5.49GHz~5.71GHz的發射功率上限,使其接近或等同於5.735GHz~5.835GHz的發射功率。而且802.11ac規格支援連續使用160MHz頻寬,唯有5.17GHz~5.33GHz、5.49GHz~5.71GHz可以各自容納1組160MHz,5.735GHz~5.835GHz之間僅能放入1組80MHz,可見適度開放有其必要性。

略嫌困擾的是開放時程位於802.11ac 首波產品大量進入市場之後,造成同樣支援802.11ac 的產品卻支援不同運作傳輸頻率的狀況,而當運作頻率不同,裝置與裝置之間自然也就溝通不良找不到彼此。此時可以進入無線路由器的管理介面,將頻率手動固定在5.735GHz~5.835GHz 之間,或是選擇149~165頻道,如此這般讓舊款802.11ac 產品可以找到無線網路並連結。

FCC 新版5GHz 規劃,簡略說明就是提高部分頻率的發射功率上限,並加入一些頻寬頻道。
FCC 新版5GHz 規劃,簡略說明就是提高部分頻率的發射功率上限,並加入一些頻寬頻道。
利用無線產品的 NCC 認證號碼,至型式認證資料查詢(http://bit.ly/2wvF8sh)該產品證書記載的工作頻率,圖片為 Asus PCE-AC88證書。
利用無線產品的 NCC 認證號碼,至型式認證資料查詢(http://bit.ly/2wvF8sh)該產品證書記載的工作頻率,圖片為 Asus PCE-AC88證書。

觀念3 避免干擾!選個絕佳運作頻率

這幾年生產802.11ac 無線網路晶片的製造商變多,在市場競爭因素作用下越來越便宜,而且不僅802.11ac 雙頻無線路由器的價位掉到新台幣千元以下,甚至連前代802.11n 產品也具備相當親民的價格,或是加入高功率、高增益天線作為特色。廠商之間相互競爭受惠的就是消費者,能夠利用有限的預算購置規格更高的產品。

產品價格下降,同時也就代表著進入更多人能夠負擔的價格帶,家中很有可能因為格局配置影響而購入多組無線網路產品(變壓充電器+手機+網路=無限如廁時間),同時也會受到鄰居的無線網路訊號干擾。為了對應這種狀況,我們可以手動利用手上的 Android 行動裝置,進入 Google Play 市集搜尋「WiFiAnalyzer(open-source)」並安裝。相較其它類似功能的軟體,這款 App 不會要求奇怪的權限,也不包含廣告。

預設畫面以表列方式顯示該空間可以掃描到的無線網路,建議讀者可以點選畫面左上方的選單圖示,選擇「頻道評分」或是「頻道圖」觀察各組頻道頻率的占用情形,在「頻道評分」中獲得越多顆星星,或是「頻道圖」中越少無線網路名稱的頻道,都是適合選擇的頻道,接著進入無線網路路由器的網頁管理介面當中變更,就能夠有較為順暢的連線品質。

Android 平台具備多種可以掃描無線網路的 App,筆者推薦此款的原因為開放原始碼,比較不用擔心被開發者加料做壞事。
Android 平台具備多種可以掃描無線網路的 App,筆者推薦此款的原因為開放原始碼,比較不用擔心被開發者加料做壞事。
「頻道評分」以星星數量標示該通道是否存在過多無線網路訊號,星星越多表示越少人使用。(註:台灣地區2.4GHz 僅能使用1~11頻道)
「頻道評分」以星星數量標示該通道是否存在過多無線網路訊號,星星越多表示越少人使用。(註:台灣地區2.4GHz 僅能使用1~11頻道)
「頻道圖」則是以圖形化方式表達各頻道使用狀況,其中包含使用頻率寬度和訊號強度。
「頻道圖」則是以圖形化方式表達各頻道使用狀況,其中包含使用頻率寬度和訊號強度。

觀念4 自動選擇頻率、分流功能

部分無線網路路由器相當地貼心,管理介面直接提供自動選擇頻道頻率功能,掃描後自行選擇干擾較少的頻道運作,替使用者省下手動操作的麻煩。實際應用時有個小地方需要注意,部分產品的自動選擇機制每隔一段時間就會重新執行,執行期間很有可能造成無線網路連線中斷,若遇到這種狀況,不妨將首次安裝後自動選擇的頻道記錄下來,接著再取消自動選擇,改以手動方式輸入頻道。

中高階同步雙頻以上規格的無線路由器,近來也推出自動分流 Smart Connect 功能,把原本2.4GHz 和5GHz 各自分離的無線網路統一管理。當1台設備連結至無線路由器時,無線路由器將根據這台設備的相關連線資訊,如無線網路規格、支援頻率、訊號強度等,引導該裝置至最佳的連線頻道。如此一來即可最佳化無線路由器與各個連線裝置的速率,避免新、舊無線網路規格混用導致傳輸速率大幅下降,也能夠達成近距離使用5GHz,移動至遠距離時自動切換2.4GHz 的漫遊功能。

2.4GHz∕5GHz 自動切換分流功能對於廠商來說也是新事物,偶爾也會有「凸槌」的時候,譬如切換至2.4GHz 後就再也沒有辦法切回5GHz,即使距離無線路由器相當不到1公尺也是如此。此時請善加利用韌體更新功能,藉由上市之後收集使用者的回饋加強判斷能力,改善自動切換分流功能的規則定義,通常會有一定程度的改善。

部分無線路由器提供自動頻率頻道選擇功能。
部分無線路由器提供自動頻率頻道選擇功能。
開啟2.4GHz∕5GHz 自動切換分流功能之後,連線裝置只看得到1組無線網路名稱,無線路由器會自行選擇並切換該裝置使用2.4GHz 或是5GHz。
開啟2.4GHz∕5GHz 自動切換分流功能之後,連線裝置只看得到1組無線網路名稱,無線路由器會自行選擇並切換該裝置使用2.4GHz 或是5GHz。
如果使用者不滿意自動切換分流的預設值,或許可以因地制宜嘗試自行調整規則。
如果使用者不滿意自動切換分流的預設值,或許可以因地制宜嘗試自行調整規則。

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