WIFI 中的 2.4G 和 5G

WIFI 中的 2.4G 和 5G

最近用一台个人电脑连接手机热点，发现怎么也找不到热点，但是可以搜索到其他手机热点，同时该手机热点另一台个人电脑却可以正常连接，不管我重新打开手机热点或者电脑的 WIFI 功能，还是我重启手机或者电脑，这个问题都没有解决，故障依旧。

偶然看到手机上模式选择，修改为 2.4G 模式后问题解决。虽然问题解决了，但是我的疑惑更多了，手机连接热点可以二者兼容，那么手机开启热点的时候为什么不能二者兼容，而只能二选一呢，后来又联想到 iOS 开启热点有个最大兼容模式，是不是也是选择 2.4G 模式呢，试了一下果然如此。那么 2.4G 和 5G 各指代什么，有什么关系，为此我做了一番研究。

无线频谱介绍

根据国际电联无线电通信部门的介绍，其主要职责中的一项就是无线频谱资源的管理，具体可以看这里https://www.itu.int/zh/mediacentre/backgrounders/Pages/itu-r-managing-the-radio-frequency-spectrum-for-the-world.aspx。无线频谱的特殊之处在于它是不可再生的资源，而且同频信号对于接收器来说存在干扰，所以不同目的的通信频率需要彼此区别开来。

对于每个国家来说，无线频谱资源也需要维护本地区的使用规范，所以也有相应的频谱资源管理，具体可以看这里https://www.srrc.org.cn/article12074.aspx，可以很直观的看到频谱资源使用之详细。下面分别简单介绍一下各种频谱资源的实际意义。

可见光

可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的频率在380~750THz，波长在780～400nm之间，但还有一些人能够感知到频率大约在340~790THz，波长大约在880～380nm之间的电磁波。

蜂窝网络

蜂窝网络（英文：Cellular Network）是一种平面拓扑的互连网络。[4]蜂窝网络这一概念由美国贝尔实验室于1947年首次提出。[5][6]这一组网理论为移动通信技术的发展和新一代多功能设备的产生奠定了基础，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。下图是蜂窝网络各代际简介。

代际典型频段传输速率关键技术
1G800/900MHz约2.4kb/sFDMA
2GGSM890-900MHz2.7/9.6kb/sCDMA、TDMA
3GWCDMA上行/下行1940-1955MHz/2130-2145MHz125kbs-2Mbs多址技术、Turbo编码
4GTD-LTE上行/下行555-2575MHz/2300-2320MHzFDD-LTE上行/下行1755-1765MHz/1850-1860MHz2Mbps-1GbpsMIMO[7]
5G3300MHz-3600MHz10Gbps控制云技术、接入云技术[8]

2.4G和5G

2.4G和5G是频谱资源中划分出的两个范围段，而不是特定某一个精确频率，这种叫法是为了便于记忆和理解。具体来说，2.4G频段被分为14个交叠的、错列的20MHz信道，信道编码从1到14，邻近的信道之间存在一定的重叠范围。5G频段资源更丰富，比2.4G频段拥有更多的20MHz信道。且相邻信道之间是不重叠的，如36和40信道。（来源：频段和信道）

 2.4G频段信道分布

以信道1为例，从图中可知，至少要到信道5才能和信道1没有交叠区域。一般场景通常推荐采用1、6、11这种至少分别间隔4个信道的信道组合方式来部署蜂窝式的无线网络覆盖，如下图1所示。同理也可以选用2、7、12或3、8、13的组合方式。在高密场景下通常推荐使用1、9、5、13四个信道组合方式，如下图2所示。所以，2.4 GHz Wi-Fi 频谱的宽度为 70 MHz，设备通常限制为三个 20 MHz 通道。

图1 2.4G蜂窝式网络覆盖

图2 2.4G高密网络覆盖

5G频段信道分布

某些地区的雷达系统工作在5G频段，与工作在5G频段的AP射频信号会存在干扰。雷达信号可能会对52、56、60、64、100、104、108、112、116、120、124、128、132、136、140、144信道产生干扰（其中120、124、128是天气雷达信道）。如果射频工作的信道是手动指定的，在规划信道时注意避开雷达信道，如果射频工作的信道是系统动态调整的，系统检测到工作的信道有干扰时，会自动切换工作信道。5G频段的320MHz频宽，其可用频宽固定为240MHz。

收获思考

回到本文最开始的问题，为什么手机的热点只能设置为2.4G和5G中的一种，而家里的路由器可以同时支持2.4G和5G模式，而且手机可以同时搜索到这两种不同模式的WIFI热点。我的理解是连接网络要最大程度方便用户，不需要手动选择模式就是其中一点，毕竟很多人不了解这些技术。而手机开热点会影响手机的耗电，只开启其中一种可以最大程度省电，这对于一种终端来说是很重要的。其实从技术的角度来看，手机开热点和路由器开热点没有太大的区别，主要还是从用户使用的角度做上述的设定的。

2.4G和5G是无线网络中常用的两种频率，它们各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求来进行选择。2.4G适用范围更广，信号传输距离更远，适合于低速率的应用；5G传输速度更快，信号稳定性更高，适合于高速率的应用。在实际应用中，需要根据具体的需求来进行选择，以达到最佳的无线网络使用效果。

电磁波领域有很多知识，而且还可能更基础的物理学知识比如量子物理，所以有兴趣可以再找相关资料研究学习，这篇文章也就算抛砖引玉了。

参考资料

  1. https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1000113314/2d2a4a3c
  2. https://baike.baidu.com/item/可见光
  3. https://m.baike.com/wikiid/2776776533253705979?req_source=1
  4. https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/docs/wireless/2-4-vs-5ghz.html
  5. https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/tech-tips-and-tricks/how-to-increase-wifi-speed.html
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