WiFi 的工作原理:WiFi 6E,5G 和網際網路的未來

至2016年為止,有統計估計約有5億台設備都在使用 WiFi 功能。

WiFi 是一個商標術語,意為 IEEE 802.11x,其最初的標語寫著:「無線保真標準」。WiFi 並不是無線保真的首字母縮寫,但這一假設在2000年代就得到了普及。WiFi 允許將設備連接到網路,而無需連接到物理電纜,也不需要蜂窩數據服務。

手機、計算機、平板電腦、智慧型手錶、電視、遊戲機等使用 WiFi 進行連接。現在甚至連冰箱、電燈、水壺和數位相機都可以通過網路建立連接。

現在很難想像沒有 WiFi 的生活,更年輕的世代,可能無法理解無法全天候連接的生活方式。

WiFi 是如何發明的

在創建WiFi之前,為了連接到網路,必須使用乙太網路線,插入從數據業者連接到您家的網路數據機中。需要實體線路的連接限制了某些設備的使用以及可以連接到網路的設備類型。

WiFi 的發明雖然不完全歸功於一個人,但是在開發這一革命性技術方面的確有一些重要的貢獻。

維克·海斯(Vic Hayes)在發明 WiFi 方面發揮了重要作用。在1997年,他是電氣的和電子工程師協會(IEEE)委員會主席。創建 802.11 標準最終會使用的無線網路,他一直被稱為的「無線網路之父」。這些標準是用於在網路上傳輸的無線數據射頻(RF)。

英聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)也因其對 WiFi 的重大貢獻而受到稱讚。該組織的科學家從事射電天文學工作。在他們的研究領域中,他們遇到了從室內表面反彈的無線電波問題,產生了使信號失真的迴聲。了解了這個問題後,他們能夠開發出一種芯片,該芯片在減少迴聲影響的同時仍可以傳輸相同的信號。

現代使用的 802.11 協議第一版發佈於1997年,以每秒2兆位(Mbps)的速度傳輸數據。如今,數據可以以高達 200 Mbps 的速度傳輸。

每兩年對標准進行修訂,以提高速度並擴大覆蓋範圍。我們已經通過了 a / b / g / n / ac / ax 修正案,將其轉換為 WiFi 1-6。WiFi 6E 於 2020年1月發布,是對 WiFi 6 的改進。

思科預測,到2020年將有令人難以置信的4.32億個 公共 WiFi 熱點。

2019年6月,有45億人是互聯網用戶。這些用戶中有很多是通過 WiFi 連接的。

WiFi 如何運作

WiFi 使用射頻波,就像雙向無線電傳輸一樣。

無線網路所需的關鍵硬體是路由器。路由器代替了需要網路線的設備。您無需將筆記型電腦連接到與數據業者提供的網路數據機來連接乙太網路線,而是將路由器連接到乙太網路。

當這些電纜連接仍保持有線連接時,路由器隨後會在整個家庭中發出高頻無線電信號,因此您可以隨身攜帶任何連接的設備。想像一下,路由器是所有信號發出和終止的集線器(使它們危害您的健康,但稍後會詳細介紹)。

設備具有適配器或天線來接收這些RF信號。設備連接到路由器發送的無線電波,從而允許資訊和數據從網路傳輸到設備。信號在路由器和設備之間發送,從而建立通信路徑。

當數據從服務器(即路由器發出的網路)傳輸到設備時,它將數據從設備發送回服務器。這種差異很重要,因為下載和上傳速度可能會有所不同,並且需要不同的帶寬。

路由器速度

WiFi 路由器傳統上以2.4千兆赫(Ghz)運行,但是 WiFi 技術已經發展為開發 5 Ghz 路由器,現在隨著 6 Ghz 被許可使用,現已宣布 6 Ghz路由器(WiFi 6E)跟上5G網路速度。稍後我們將討論有關 WiFi 6E 及其含義的更多訊息。

2.4 Ghz 和 5 Ghz 是指路由器運行的頻率。在 5GHz 的無線路由器是不一樣的,行動網路正在推出 5G(第5代)行動網路。容易混淆兩者。

5G 延伸了很大的頻率範圍。使用頻率從600 Mhz到900 Mhz的低頻帶(3G和4G也使用了頻帶,但是 5G 提供商可以提高效率)。高頻段頻率可以達到 300 Ghz。您的 WiFi 路由器固定為 5 Ghz(現在為 6 Ghz)。如果您想了解有關 5G 網路標準的更多資訊,請在此處閱讀更多訊息。

使用 2.4 Ghz 和 5 Ghz 的路由器之間有兩個主要區別

  1. 頻寬:頻寬是指傳輸數據的能力。連接到網路的設備越多,由於頻寬擁塞,連接速度就越慢。隨著頻寬的增加,以更快的速率傳輸更多數據的能力也隨之增加。下載和上傳速度越高。5 Ghz 的頻寬高於 2.4 Ghz,這意味著連接速度更快。
  2. 範圍: WiFi 信號傳輸的距離對其功能很重要。2.4 Ghz 的範圍比 5 Ghz 大。

WiFi 熱點

置入牆壁的普通 WiFi 路由器的範圍有限,只有百來公尺,因為您必須靠近它們才能進行連接。

WiFi 熱點是不需要連接線路的無線路由器。通過連接到行動蜂窩數據網路,熱點將轉換蜂窩信號來建立一個無線網路,支持 WiFi 的設備可以在任何有蜂窩服務的地方連接到該無線網路其中可能包括汽車、公園或海灘。

更有一些網路設備來自不同的蜂窩式載體,如 Verizon 的 Jetpack MiFi,AT&T 的夜鷹 LTE 移動熱點路由器,和 Sprint 的 HTC 5G 集線器。平均而言 Verizon MiFi的下載速度約為每秒1.5兆位(mbps)。

與傳統路由器速度相比,美國家庭的平均下載速度為17.2 Mbps。但是與可以 9.6 Gbps 進行傳輸的最新 WiFi 標準相比,熱點的運行速度非常慢。

因為熱點依賴於蜂窩網路來廣播無線信號,所以小區服務強度與熱點的能力有直接的關係。如果您位於服務覆蓋良好的區域,則您的熱點應該運行良好。蜂窩連接不良的區域將導致無線連接緩慢。

電磁輻射發射

歸根結底,所有電子設備都會發出有害的電磁頻率。這些頻率已經顯示出對生物的生物學的影響。熱損傷曾經被認為是電磁場輻射暴露的唯一負面影響,但是現在我們知道了。一些風險包括細胞損傷和DNA斷裂、生育問題、癌症以及器官功能下降。

諸如手機之類的移動設備全天都緊貼在您的身體上或附近,因此,它們是電磁波排放主要問題。在進出手機的所有RF信號(蜂窩,藍牙和 WiFi)以及設備內電子組件發出的極低頻(ELF)電磁波之間,手機使用存在嚴重的健康問題。為了更好地了解手機和電磁波之間的連接,請查看此篇文章。

但是,手機並不是唯一您應該擔心的設備。

無線路由器發送的 2.4GHz 或 5GHz 頻率,大大高於850兆赫至 1900兆赫蜂窩行動電話的傳輸範圍 。但是,5G 服務將開始包含一些與 WiFi 相同的更高頻率。

即使頻率相同,WiFi 路由器仍是較大的電磁波來源。雖然手機通常停留在15毫瓦的功率,無線路由器發送最低為100毫瓦,並且可以高達4000毫瓦。

此外,隨著更多設備連接到路由器,更多信號被發送出去,只會增加您的曝光率。因此,雖然距離移動設備至少1公尺是安全的,但您應與 WiFi 路由器保持至少5公尺的距離,並確保它不在您的任何居家空間中。

什麼是WiFi 6E?

2020年1月3日,WiFi 聯盟引入了 WiFi 6E,這是自2019年9月起對 WiFi 6 標準的更新。WiFi 6E 使用戶可以訪問 6 GHz 的 WiFi 頻譜。這樣做是為了跟上支援 5G 的設備,這些設備能夠使用 6 GHz 及更高​​的速度以提高速度。

WiFi 5 可以訪問 5 Ghz 頻率,2019年9月發布的 WiFi 6,可以訪問上面概述的 2.5 和 5 Ghz 頻率,並將最大數據速率從 3.5 Gb/s 增加到 9.6 Gb/s。WiFi 6E 還可以訪問 6Ghz 頻率。

隨著 5G 變得越來越熱門並被應用程式和網路所依賴,WiFi 將能夠更好地支持新的網路數據市場。

WiFi 和 5G 的未來是什麼?

即使使用 WiFi 6E,5G 還是電信提供的網路,它最終可能使有線業者的 WiFi 成為過去。這是因為它可以產生比強大的 5 GHz 或更高的蜂窩信號,因此無需將路由器連接到實體。隨著 5G 的普及,您可以跳過「集線器」並無線連接到戶外的 5G 小型蜂窩基地台,發送頻率高達 300 Ghz。

雖然有線業者和行動蜂窩網路提供的 WiFi 面向不同的市場,但它們的受眾正在融合,且 5G 網路可能會成為功能更強大的資源。

至於這種增加數據頻寬和速度所帶來的危險,只能用預測的。由於 WiFi 6E 和 5G使用更高頻率的波來更快地傳輸數據,因此它們無法輕易穿透許多障礙物,例如牆壁和建築物。我們確實知道 5G 基地台和我們之間距離需更近。為了獲得恆定的信號,這些塔將以更密集的數量存在,並使我們暴露於全天候的電磁波中。您的WiFi 6E 路由器必須更接近您才能獲得 6Ghz 連接。

如何防止 WiFi:

保護自己免受 WiFi 危害,將有助於您過上更健康的生活。您可以通過以下幾種方法來防止 WiFi 和其他電磁波輻射的負面影響。

  • 限制使用 WiFi 的時間,不使用時將其關閉。使用定時器,使其在晚上自動關閉以減少輻射。通常,限制使用是一個很好的方法。越來越多的研究確立了時間增加和心理健康問題增多的關聯。
  • 使路由器遠離您的臥室和家中其他區域。您離路由器越近,電磁波的危害就越大。在臥室裡放置WiFi路由器是最糟糕的主意,因為研究表明,電磁波會改變腦波和腦血流量,從而影響自然睡眠。
  • 使用屏蔽產品。保護您的身體是阻止 WiFi 有害影響的簡便方法。下次您躺在床上或在沙發上閒逛時,請嘗試使用電磁波隔離板或護套,以保護自己免受周圍 WiFi 電磁波的傷害。
    但是,重要的是要了解屏蔽 WiFi 路由器在不抑制其功能的情況下是行不通的。WiFi 必需發送和接收信號才能正常工作。將路由器放在隔離板中將防止電磁輻射溢出,但會阻隔傳輸必要的無線信號。在這種情況下,最好將其關閉或將其設置為晚上定時關閉。

限制 WiFi 暴露輻射的另一種方法,就是使用低輻射路由器,也稱為環保路由器。只要打開,WiFi 路由器就會每秒平均持續發出10個信號。一般路由每次發出 ping 信號時,您對電磁波的暴露都會增加。這些信號對於建立快速連接並確保快速的上載和下載速度是必需的。也可以將Eco路由器置於「待機模式」,通過每秒僅發射一個信號來減少 WiFi 電磁輻射。您可以降低特定的傳輸功率,也可以安排完全關閉的預定時間。 

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