2.4 GHz与5GHz：物联网设备连接问题背后的科学

WiFi自26年前诞生以来已经走过了漫长的道路。最初，它支持2.4GHz的2 Mbps。技术不断发展，今天，估计有180亿台WiFi设备在使用中，每年有超过40亿台新设备出货。

增加了新的功能和频段，最新的是6 GHz频段，支持9.6Gbps的最大链路速度。这是1997年原始速度的48000倍。

WiFi频段

越快越好，对吗?然而，2.4GHz仍然是当今最受欢迎的频段，大多数智能家居产品只支持2.4GHz。要了解原因，让我们来探索频段背后的科学。由于6GHz产品仍处于商用的初始阶段，我们将重点比较2.4 GHz和5GHz。

2.4 GHz与5 GHz频段

毫无疑问，5GHz频段承载了更多的无线流量。看上面的图就很明显了。速度对于安全摄像机视频馈送可能很重要，但对于远离路由器的智能车库门开启器来说，范围可能是决定性因素。2.4GHz的优势是范围更远，覆盖更好。

范围和覆盖面

原因是较低的无线频率比较高的频率更好地穿过墙壁和家具。例如，2.4GHz的信号在穿过干墙时会下降70%，而5GHz的信号会下降90%。对于砖墙，在2.4GHz时下降了63%，在5GHz时下降了83%。

较低的频率也有较长的波长，这使得它们更容易弯曲物体。这意味着更少的WiFi盲点和更好的家庭覆盖。

2.4GHz的另一个优势是它是原生频段。通过WiFi的连续迭代保持了向后兼容性，由于其悠久的历史和随之而来的规模经济，2.4GHz芯片组和模块比5GHz芯片组和模块更具成本效益。如果你是智能家居产品的产品经理，这通常是显而易见的。

然而，2.4GHz频段是一个拥挤的空间，不仅用于 WiFi，还用于蓝牙设备和微波炉。 它经常遭受拥塞和干扰，导致智能家居产品出现连接问题，这可能会导致技术支持挑战和品牌认知度不佳。

2.4GHz的干扰和拥塞

WiFi频段分为频道，类似于UHF/VHF频段的电视频道和AM/FM频段的广播电台。 在美国和加拿大，WiFi信道1-11被广泛使用，12-13受到限制，14不被使用。

2.4GHz WiFi频道

干扰

上图很重要的一点是2.4GHz通道相互重叠。工作在信道1上的网络使用与信道3上的网络相同的一些频率来发送和接收数据。

它们会在某种程度上相互干扰。干扰会降低无线信号质量，从而降低网络的覆盖范围、带宽和性能。

更糟糕的是，大多数路由器会默认使用信道1、6或11(上图中的蓝色)。这是因为它们不重叠，因此不会相互干扰。但是在一个大的公寓楼或公寓里，你很容易被十个或更多的WiFi网络覆盖。

请记住，2.4GHz的覆盖范围更大，因此邻居的WiFi更有可能覆盖您的家。他们中的一些人会像你一样使用这个通道，因为只有三个不重叠的通道可以使用。

相比之下，5GHz频段有21个不重叠的信道，因此干扰的几率要低得多。

拥挤

当你的信道上有大量的数据流量时，一切都变慢了，这就是所谓的拥塞。WiFi是一种共享媒介，这意味着当一台设备正在通话时，其他任何设备都无法通话。信道越忙，就越难获得通话时间，这导致质量差或视频停滞，甚至丢失数据。

最重要的是，WiFi信号水平或质量较低的智能设备(如靠近网络覆盖或范围边缘的设备)比靠近路由器的设备通话速度慢，并有效地使用更多带宽。您的家庭网络可以将视频流式传输到靠近路由器的两台设备，但只能传输到位于覆盖范围边缘的一台设备。

通常，网络上的设备和流量越多，拥塞就越严重。像灯泡和草坪洒水器这样的智能产品不会占用太多带宽，但在开关时会有延迟。流媒体产品受到的影响最大，尤其是当全家人都在家活动的时候。

拥塞是一个间歇性问题，取决于总的网络使用情况以及WiFi路由器和中继器/扩展器的位置，并且可能是一个难以解决的问题。

带状转向

为了缓解2.4GHz的拥塞，今天许多路由器和网状WiFi系统试图引导设备连接到5GHz频段。对于只有2.4GHz的智能家居产品，这可能会有问题。

频段控制不是WiFi标准的一部分，因此每个制造商的做法不同，这使得故障排除变得复杂。许多较新的网状系统呈现具有单一网络ID的合并网络，这使得不可能将其分成单独的2.4和5GHz网络。

家庭WiFi是一个动态的环境

智能家居产品的连接问题通常很复杂，不仅因为2.4/5GHz频段问题，还因为WiFi环境不断变化。添加新设备，更换旧设备，并将视频流订阅升级到4K。

流量模式会发生变化。这只是在你自己的家里--你的邻居呢，他们的设备和使用情况会影响你的呢?建立联系是一回事，保持联系是另一回事。