4G vs WiFi: Zrozumienie różnic dla lepszej łączności

Czy wiesz, że w 2024 roku liczba użytkowników Internetu na całym świecie wynosiła 5,44 miliarda? Oznacza to, że około dwie trzecie światowej populacji codziennie korzysta z Internetu. W dzisiejszym szybko zmieniającym się świecie posiadanie niezawodnej łączności i dostępu do Internetu stało się kluczowe zarówno dla działań osobistych, jak i zawodowych. Różne technologie bezprzewodowe zrewolucjonizowały sposób, w jaki ludzie i firmy komunikują się, nawigują i wchodzą w interakcje w cyfrowym krajobrazie, a 4G LTE (Long Term Evolution) i WiFi to dwie takie technologie najczęściej używane na całym świecie. Zarówno 4G LTE, jak i WiFi odegrały kluczową rolę w zapewnieniu znacznego poziomu wydajności, wygody i bezpieczeństwa w przestrzeni osobistej i biznesowej. Obie te technologie mają swój własny zestaw zalet i ograniczeń, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań.

W tym artykule omówione zostaną kluczowe cechy zarówno 4G LTE, jak i WiFi, a także porównana zostanie ich wydajność pod względem takich czynników, jak szybkość, zasięg, niezawodność, koszt i bezpieczeństwo. Artykuł ten zawiera również przegląd idealnych zastosowań dla każdej technologii, aby pomóc użytkownikom w określeniu i podjęciu świadomych decyzji dotyczących wyboru technologii do konkretnych przypadków użycia.

Czym jest 4G LTE?

4G LTE to bezprzewodowy standard szerokopasmowy czwartej generacji sieci komórkowych. Kluczowym czynnikiem odróżniającym 4G LTE od jego poprzedników, takich jak 3G i WiMAX, jest to, że wykorzystuje fale radiowe zamiast mikrofal. Umożliwia to 4G LTE lepszą penetrację, pokrycie i zasięg. Za opracowanie standardów dla tej szybkiej technologii bezprzewodowej odpowiada organizacja 3GPP (3rd Generation Partnership Project). 4G LTE zostało zaprojektowane z myślą o niskich opóźnieniach i wysokiej przepustowości, która może wynosić nawet 100 Mb/s w łączu w dół i do 50 Mb/s w łączu w górę. Wysoka przepustowość sprawia, że jest ona odpowiednia dla aplikacji wymagających szybkiego dostępu do treści, takich jak aplikacje wideo, a niskie opóźnienia sprawiają, że jest ona idealna dla aplikacji wrażliwych na czas, takich jak usługi głosowe lub aplikacje IoT. 

4G LTE ma płaską strukturę sieciową IP, umożliwiającą wykorzystanie jej w nowych usługach konwergentnych opartych na IP Multimedia Subsystem (IMS). Kompatybilność wsteczna technologii 4G LTE zapewnia dużą elastyczność i wygodę dla użytkowników. Architektura 4G jest modułowa i skalowalna, dzięki czemu sieć można łatwo rozbudować, aby sprostać wyższym wymaganiom. Nawet przy ewolucji technologii do 5G i dalej, 4G LTE nadal pozostaje siłą, z którą należy się liczyć wśród stosowanych obecnie technologii komórkowych.

Czym jest WiFi?

Wireless Fidelity, commonly znane jako WiFi, to technologia, która przenosi informacje między fizycznymi urządzeniami internetowymi, takimi jak routery, przełączniki lub repeatery, a urządzeniami użytkowników końcowych, takimi jak telefony komórkowe, komputery i urządzenia IoT, za pośrednictwem transmisji radiowych bez żadnej infrastruktury przewodowej. Ze względu na swoją prostotę, sieci Wi-Fi są obecnie dostępne w większości miejsc publicznych, takich jak biura, lotniska, hotele, kawiarnie i biblioteki, oprócz domowych sieci WiFi. 

Sieci WiFi zazwyczaj działają w zakresach częstotliwości 2,4 GHz, 5 GHz i 6 GHz i zazwyczaj im wyższa częstotliwość, tym wyższa prędkość połączenia. Najczęściej używane protokoły w sieci WiFi obejmują 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n i 802.11ac, które są standaryzowane przez IEEE. Każdy z nich ma unikalne zakresy częstotliwości roboczych, maksymalne szybkości transmisji danych i techniki modulacji.

Istnieją cztery główne typy sieci WiFi w oparciu o obszar zasięgu sieci. WLAN (sieć lokalna), która jest używana tylko w zastosowaniach komercyjnych i mieszkaniowych lub przypadkach użycia z małymi obszarami zasięgu. MAN (Metropolitan Area Network), która jest używana do zastosowań wymagających większego zasięgu, takich jak uniwersytety lub część miasta. PAN (Personal Area Network), która jest używana w aplikacjach wymagających podłączenia minimalnej liczby urządzeń w bardzo małym obszarze zasięgu, np. w jednym pokoju. WAN (Wide Area Network), która jest używana w przypadku rozległych obszarów zasięgu, takich jak cały region, stan lub kraj.

Poniższa tabela zawiera szybki przegląd kluczowych funkcji i różnic między 4G LTE i WiFi, które zostaną omówione bardziej szczegółowo w dalszej części tego artykułu.

Porównanie prędkości: 4G LTE vs. Wi-Fi

Biorąc pod uwagę prędkość, zarówno 4G LTE, jak i WiFi są skokami naprzód w porównaniu z poprzednimi generacjami technologii communication.

4G LTE oferuje prędkości do 100 Mb/s przy pobieraniu danych. Jednak w praktyce prędkość pobierania w sieci 4G LTE wynosi zazwyczaj od 9 do 60 Mb/s. Prędkości wysyłania w 4G LTE zazwyczaj mieszczą się w zakresie od 1 do 30 Mb/s.

WiFi oferuje znacznie wyższe prędkości transmisji danych. Prędkość sieci WiFi zależy od standardu. WiFi w paśmie częstotliwości 5 GHz może oferować maksymalną teoretyczną prędkość 6,9 Gb/s, ale w praktycznych scenariuszach prędkości zwykle wahają się między 100-300 Mb/s, w zależności od czynników takich jak jakość routera i przeciążenie sieci. WiFi 6 i WiFi 6E mogą oferować prędkości do 9,6 Gbps. Rzeczywista osiągalna prędkość dla sieci, niezależnie od tego, czy jest to 4G LTE, czy WiFi, będzie zależeć od różnych czynników, takich jak odległość od punktu dostępowego lub wieży komórkowej, zakłócenia sygnału i możliwości podłączonych urządzeń. Mogą wystąpić sytuacje, w których połączenia 4G LTE mogą zapewnić szybsze i bardziej niezawodne prędkości w porównaniu do Wi-Fi.

Biorąc pod uwagę rzeczywiste zastosowania, w przypadku przesyłania strumieniowego w wysokiej rozdzielczości, WiFi zapewnia płynniejsze wrażenia dzięki wysokiej przepustowości i funkcjom takim jak MIMO. W przypadku aplikacji takich jak gry, które wymagają łączności w czasie rzeczywistym z minimalnymi opóźnieniami, WiFi jest lepszą opcją. Jednak w przypadku aplikacji, które wymagają szerokiego zasięgu i niezawodności, a nie maksymalnej prędkości, lepszą opcją będzie 4G LTE.

Zasięg i mobilność

Biorąc pod uwagę zasięg i mobilność, 4G LTE jest znacznie lepsze dzięki możliwości zapewnienia szerokiego zasięgu sieci. Zasięg 4G LTE jest zazwyczaj ogólnokrajowy dla wszystkich abonentów, podczas gdy w przypadku WiFi jest on ograniczony do stosunkowo mniejszego obszaru. Ponieważ dostęp do 4G LTE uzyskuje się za pośrednictwem urządzenia mobilnego, o ile dostawca sieci komórkowej obejmuje dany obszar, użytkownicy mogą wygodnie uzyskać dostęp do Internetu niezależnie od tego, czy użytkownik jest w domu, czy w podróży.

WiFi jest zazwyczaj siecią lokalną, a zatem jej zasięg jest bardzo ograniczony. Zasięg WiFi jest generalnie zapewniany na trzy główne sposoby, które obejmują bezpośredni zasięg wewnętrznego punktu dostępowego, zasięg wewnętrznego punktu dostępowego w połączeniu z systemem dystrybucji drogowej oraz bezpośredni zasięg zewnętrznego punktu dostępowego. Gdy tylko urządzenie użytkownika opuści obszar zasięgu punktu dostępowego, sygnał ulegnie znacznemu pogorszeniu. Zasadniczo obszar zasięgu WiFi wynosi około 300 stóp od punktu dostępowego. Pod względem mobilności, 4G LTE jest lepsze, ponieważ są one specjalnie zaprojektowane dla urządzeń mobilnych i obsługują płynny roaming. WiFi ma ograniczoną mobilność i nadaje się głównie do urządzeń, które będą znajdować się w niewielkiej odległości od punktu dostępowego. Jednak tak długo, jak urządzenie użytkownika znajduje się w zasięgu sieci WiFi, można doświadczyć płynnego i bezproblemowego przeglądania.

Opóźnienia i niezawodność

Zarówno 4G LTE, jak i WiFi są imponujące pod względem zmniejszonych opóźnień. 4G LTE ma zazwyczaj opóźnienia od 20 do 50 milisekund. Opóźnienie to różni się jednak w zależności od źródła transmisji danych, miejsca docelowego transmisji danych, zakłóceń między nimi i ruchu w sieci. Wydajność urządzenia podłączonego do 4G LTE może ulec znacznemu pogorszeniu w zatłoczonych sieciach, ponieważ zwiększone obciążenie wież komórkowych może powodować opóźnienia i zerwane połączenia. Sieci WiFi mają generalnie niższe poziomy opóźnień w optymalnych warunkach. Jednak w przypadku czynników takich jak bariery fizyczne, zakłócenia z sąsiednich sieci i jakość routera, opóźnienie WiFi może ulec znacznej zmianie.

Nowoczesne sieci WiFi, które są skonfigurowane z technologiami takimi jak MIMO, OFDMA i kształtowanie wiązki, poprawiły ogólną wydajność sieci, a tym samym doświadczają niskich opóźnień nawet w zatłoczonych środowiskach. Ogólnie rzecz biorąc, w kontrolowanych środowiskach, w których urządzenia znajdują się w bliskiej odległości od urządzeń sieciowych, WiFi oferuje bardziej stabilne i niezawodne połączenie z minimalnymi opóźnieniami niż 4G LTE. Zasadniczo więc w miejscach takich jak budynki biurowe lub domy, lepiej jest mieć połączenie WiFi.

Niezawodność sieci 4G LTE zależy od istniejącej infrastruktury sieci komórkowej. Jednak w dobrze pokrytym obszarze 4G LTE może być używane nawet w krytycznych aplikacjach czasu rzeczywistego.

Koszt i dostępność

4G LTE jest dostarczane przez operatorów komórkowych, a koszty z nim związane są oparte na planach transmisji danych. Plany danych 4G LTE mogą wiązać się z dodatkowymi kosztami w zależności od wykorzystania, zwłaszcza gdy są używane z ograniczonymi planami danych. Jednak dla wygody użytkowników dostępne są zarówno opcje przedpłacone, jak i abonamentowe. Biorąc pod uwagę koszty, WiFi ponosi głównie koszty początkowe związane z instalacją wymaganej infrastruktury sieciowej. Koszty WiFi zazwyczaj obejmują koszt stacjonarnej usługi szerokopasmowej i początkową inwestycję w router. Koszty te mogą się różnić w zależności od dostawcy usług internetowych (ISP). WiFi jest generalnie lepszą opcją dla aplikacji, które intensywnie korzystają z Internetu. Zazwyczaj, w przypadku domów i biur, rozwiązania WiFi wydają się być opłacalnym rozwiązaniem.

Biorąc pod uwagę dostępność, 4G LTE jest dostępne wszędzie tam, gdzie jest zasięg sieci komórkowej 4G LTE. W przypadku aplikacji lub użytkowników, którzy potrzebują dostępu do Internetu z różnych lokalizacji, 4G LTE będzie lepszą opcją. 4G LTE jest dostępną opcją dla obszarów, w których przewodowa infrastruktura WiFi nie jest możliwa. Dlatego też 4G LTE jest bardziej wszechstronnym rozwiązaniem pod względem dostępności. WiFi wymaga stacjonarnego połączenia szerokopasmowego i jest ogólnie dostępne w obszarze zasięgu infrastruktury sieciowej. WiFi jest dostępne i wygodniejsze w użyciu w domach, firmach i miejscach publicznych, takich jak kawiarnie, lotniska i biblioteki.

Bezpieczeństwo i prywatność

Chociaż żadna sieć nie jest w 100% bezpieczna, sieci 4G LTE są ogólnie uważane za bezpieczniejsze niż WiFi. Wykorzystują one protokoły szyfrowania przeciwko podsłuchiwaniu i przechwytywaniu w celu bezpiecznego przesyłania danych. Ponadto ich aktualizacje i zadania na poziomie systemu są zarządzane przez samych operatorów komórkowych, a zatem ochrona jest spójna w całej sieci. Ponieważ nawet drobna kwestia dotycząca prywatności i bezpieczeństwa użytkowników może prowadzić do utraty reputacji i biznesu, a nawet znacznych strat finansowych, operatorzy sieci 4G LTE utrzymują wysokie standardy bezpieczeństwa.

W sieciach WiFi, mimo że wykorzystują one protokoły szyfrowania, takie jak WPA3 i WPA2, do bezpiecznego przesyłania danych, poziom bezpieczeństwa może zależeć od kilku czynników, takich jak ustawienia użytkownika, siła używanych haseł, częstotliwość aktualizacji oprogramowania sprzętowego routera itp. W związku z tym bezpieczeństwo i prywatność sieci WiFi zależy w dużej mierze od użytkownika. Innym czynnikiem wpływającym na podatność użytkowników WiFi jest obecność fałszywych sieci WiFi, z którymi użytkownicy mogą się łączyć bez świadomości. Zapewni to dostęp do aktywności przeglądania użytkowników. Zwłaszcza w publicznych sieciach WiFi są one często niezabezpieczone i podlegają działaniom takim jak szpiegowanie ruchu.

4G LTE wykorzystuje autoryzację opartą na tokenach (kartach SIM), która jest ogólnie bezpieczna. Jednak w przypadku klonowania karty SIM, nawet 4G LTE może podlegać podszywaniu się pod sieć. Praktyki takie jak korzystanie z wirtualnych sieci prywatnych (VPN), silne hasła i utrzymywanie aktualnego oprogramowania układowego i oprogramowania są zalecane dla lepszego bezpieczeństwa i prywatności.

Przypadki użycia: Kiedy wybrać 4G LTE, a kiedy Wi-Fi?

Wybór między 4G LTE a WiFi zależy całkowicie od wymagań aplikacji. 4G LTE jest idealne dla aplikacji, które wymagają łączności w ruchu. Jak już wspomniano, użytkownicy mogą uzyskać dostęp do Internetu z dowolnego miejsca, w którym jest zasięg sieci 4G LTE. W związku z tym użytkownicy mogą pozostać w kontakcie niezależnie od lokalizacji, o ile region ten jest objęty zasięgiem dostawców sieci komórkowych. 4G LTE jest również przydatne w regionach, w których stacjonarna infrastruktura szerokopasmowa nie jest w stanie zapewnić szybkiego dostępu do Internetu. 4G LTE może być również używane jako rozwiązanie zapasowe w czasach, gdy połączenia szerokopasmowe WiFi zawodzą, aby zapewnić nieprzerwaną łączność.

Wi-Fi jest idealne do zastosowań, które są używane na ograniczonym obszarze, takim jak domy i biura. W obszarze zasięgu punktów dostępowych WiFi jest w stanie zapewnić szybką i stabilną łączność z Internetem. WiFi jest również wykorzystywane do łączenia inteligentnych urządzeń w domach i biurach. WiFi jest niezwykle skuteczne w aplikacjach wymagających dużej ilości danych, takich jak streaming, gry i pobieranie plików. WiFi jest w stanie obsłużyć dużą liczbę użytkowników jednocześnie. W związku z tym sieci WiFi są idealne dla lokalizacji, które wymagają jednoczesnego połączenia wielu urządzeń, takich jak gospodarstwa domowe i miejsca pracy.

Niektóre nowoczesne rozwiązania wymagają hybrydy sieci 4G LTE i WiFi, aby zmaksymalizować korzyści. Zwłaszcza w aplikacjach IoT, zdolność urządzeń do automatycznego przełączania się między LTE i Wi-Fi w oparciu o dostępność i jakość sieci zapewni optymalną wydajność i niezawodność.

Wnioski

Jak omówiono w całym artykule, zarówno 4G LTE, jak i Wi-Fi mają swoje unikalne zalety pod względem szybkości, zasięgu, stabilności, bezpieczeństwa itp. 4G LTE jest w stanie zapewnić mobilną łączność w szerokim obszarze zasięgu. Są one idealne do łączności w ruchu i dla obszarów, które nie są wykonalne dla stacjonarnej infrastruktury szerokopasmowej. Wi-Fi jest w stanie zapewnić szybkie, stabilne połączenia dla aplikacji, które są używane w obszarze zasięgu routerów WiFi lub punktów dostępowych. WiFi jest również opłacalne w przypadku działań wymagających dużej ilości danych. Wybór między 4G LTE a WiFi zależy wyłącznie od zastosowania. Podejmując decyzję, użytkownicy muszą mieć na uwadze takie czynniki, jak mobilność, zasięg, bezpieczeństwo, koszty itp. Dzięki właściwemu zrozumieniu kluczowych cech, czynników różnicujących i unikalnych zalet każdej technologii, użytkownicy będą mogli podjąć świadomą decyzję, czy użyć 4G LTE czy WiFi, aby najlepiej spełnić wymagania danego przypadku użycia.