ما هو تردد 5G؟ شرح جميع نطاقات 5G المختلفة

إذا كنت تفكر شبكة الجيل الخامس يبدو أكثر تعقيدًا من التقنيات الخلوية التي ظهرت من قبل ، فأنت لست مخطئًا تمامًا. تعد 5G بأداء أسرع وتغطية أفضل واتصال في كل مكان لتشغيل الجيل التالي من سيارات مستقلة والأجهزة الذكية. لتحقيق ذلك ، تحتاج إلى دفع حدود ما كان ممكنًا باستخدام التقنيات الخلوية القديمة.

يتطلب هذا أيضًا تشغيل شبكة 5G عبر نطاق أوسع من الترددات. بعد كل شيء ، نحن نتحدث عن تقنية لديها القدرة على ذلك استبدال الاتصالات السلكية ذات النطاق العريض وحتى العديد من شبكات Wi-Fi التقليدية. في المستقبل ، لن تكون شبكة 5G شيئًا يمكنك الرجوع إليه بمجرد عدم توفر اتصال أفضل - فقد تكون أفضل اتصال يمكنك الحصول عليه.

إذن ، ما هو التردد الذي تعمل عليه شبكة 5G؟ لا توجد إجابة واحدة مباشرة على ذلك ، ولكنها أيضًا ليست معقدة كما تبدو للوهلة الأولى. تستخدم شبكات 5G العديد من الترددات المختلفة ، ولكن يمكن تجميعها جميعًا في ثلاثة نطاقات محددة ، لكل منها مزاياها وعيوبها.

السرعة والمدى المفاضلة

قبل أن نناقش نطاقات التردد المستخدمة بواسطة 5G ، من الضروري أن نفهم سبب الحاجة إلى العديد من الترددات المختلفة. الجواب على هذا السؤال هو شيء ربما تكون قد جربته بالفعل في منزلك.

حديث موجهات Wi-Fi تعمل على ترددين: 2.4 جيجا هرتز و 5 جيجا هرتز. إذا كنت قد حاولت الحصول على أفضل تغطية Wi-Fi في منزلك ، فمن المحتمل أنك واجهت حقيقة أساسية لكيفية عمل موجات الراديو. ستحصل على سرعات أبطأ عند الاتصال بشبكة 2.4 جيجا هرتز ، ولكن يمكنك أيضًا البقاء على اتصال حتى عندما تبتعد عن جهاز التوجيه. من ناحية أخرى ، تمنحك القناة 5 جيجاهرتز أداءً أفضل بكثير ، ولكن قد لا تتمكن من الوصول إلى الطرف الآخر من منزلك.

في حين أن نطاق هذه الأبراج أقصر بكثير من أبراج الراديو الخلوية ، فإن نفس المبادئ تنطبق. يمكن للترددات العالية أن تحمل المزيد من البيانات ولكنها لا تنتقل بعيدًا ولا تخترق الأجسام الصلبة تقريبًا. الترددات المنخفضة تذهب أبعد بكثير وتكون أقل عرضة للتداخل ، لكنها أيضًا أبطأ بكثير.

يحتاج مشغلو شبكات الهاتف المحمول إلى مراعاة هذه المفاضلات نفسها عند بناء شبكات 5G الخاصة بهم. يمكن لإشارات 5G ذات التردد العالي أن توفر سرعات لاسلكية فائقة السرعة ولكن لا يمكن أن تغطي أكثر من مجرد مبنى سكني في المدينة. في الطرف الآخر من الطيف ، يمكن أن تذهب إشارات التردد المنخفض لأميال ولكن لا تقدم أداءً أفضل بشكل ملحوظ من تقنيات 4G / LTE الأقدم.

Sub-6 مقابل mmWave

عندما تم طرح 5G ، قسمت الصناعة الترددات إلى نطاقين عريضين بشكل عام: Sub-6 جيجاهرتز (Sub-6) و موجة ملليمتر (mmWave).

كما يوحي الاسم ، كان المقصود من ترددات Sub-6 أن تشمل كل الترددات التي تقل عن 6 جيجاهرتز ، في حين أن طيف الموجات 5G mmWave بدأ عند حوالي 24 جيجاهرتز ويرتفع من هناك.

من الناحية العملية ، استمرت عمليات طرح Sub-6 5G المبكرة بشكل رئيسي أقل من نطاق 2 جيجا هرتز. نظرًا لاستخدام هذه الترددات بالفعل بواسطة 4G / LTE وحتى شبكات 3G الأقدم ، كان لدى شركات الاتصالات بالفعل التراخيص اللازمة لاستخدامها. هذا جعل من السهل طرح 5G بسرعة أعلى شبكاتهم الحالية ، وهذا بالضبط ما فعلته T-Mobile و AT&T.

على وجه التحديد ، قامت AT&T و T-Mobile بإعداد شبكات 5G الخاصة بهم على نفس الترددات 850 ميجاهرتز و 1.9 جيجاهرتز (1900 ميجاهرتز) المستخدمة من قبل أقدم شبكات GSM "2G" وترددات 700 ميجاهرتز و 1.7 جيجاهرتز (1700 ميجاهرتز) التي تم استخدامها مع شبكات 3G و LTE الطرح. قامت AT&T أيضًا بتشغيل بعض خدمات 5G في نطاق 2.3 جيجا هرتز ، بينما انخفض T-Mobile إلى 600 ميجا هرتز للحصول على تغطية أفضل لشبكة 5G "على الصعيد الوطني".

وفي الوقت نفسه ، قررت شركة Verizon أن تسير في الاتجاه المعاكس من خلال طرحها الأولي لشبكات الجيل الخامس 5G ، باستخدام تردد 28 جيجا هرتز mmWave الأسرع بكثير. سمح هذا لشركة Verizon بالتباهي بأسرع السرعات ؛ أ 2020 OpenSignal وضع التقرير شركة Verizon في الصدارة عالميًا ، حيث بلغ متوسط ​​سرعات التنزيل 506 ميجابت في الثانية نظرًا لعدم وجود شبكات Sub-6 5G لخفض درجاتها. ومع ذلك ، فإن النطاق المحدود للغاية لترددات mmWave تعني أقل من 1٪ من عملاء Verizon حتى أنهم رأوا شبكة 5G الخاصة بالشركة تظهر على هواتفهم الذكية.

تحديات شبكات الجيل الخامس منخفضة النطاق

شبكة 5G منخفضة النطاق اسمح لـ AT&T و T-Mobile بإعداد شبكاتهم وتشغيلها بسرعة كبيرة حيث لم يكن عليهم انتظار التراخيص الجديدة ، بالإضافة إلى أنه يمكنهم أيضًا استخدام البنية التحتية 4G الحالية. ومع ذلك ، فإن هذه النقطة الأخيرة هي التي جعلت أداء 5G المبكر محبط للغاية لكثير من الناس.

لجعل 5G و 4G يتعايشان بسلام على نفس الترددات ، كان على شركات الاتصالات أن تتحول إلى تقنية تُعرف باسم Dynamic Spectrum Sharing (DSS). سمحت هذه القدرة الجديدة لشبكات الجيل الخامس بإنتاج موجات الأثير لحركة مرور الجيل الرابع الأقدم.

المشكلة في ذلك هي أن شبكات 4G لا تعرف شيئًا عن DSS. لم يتم تعليم 4G كيفية المشاركة ، لذلك كان الأمر دائمًا متروكًا لحركة مرور 5G للتنحي بأدب عندما تظهر حركة 4G. بعبارة أخرى ، تحظى إشارات 4G الأقدم والأبطأ دائمًا بالأولوية على شبكات الجيل الخامس الأحدث والأسرع.

هذا يعني أنه بالإضافة إلى كونها تعيقها السعة المحدودة للترددات المنخفضة ، كان على شبكات 5G منخفضة النطاق أيضًا أن تتعامل مع إفساح المجال أمام كل حركة مرور 4G على تلك الموجات الهوائية. لا عجب أن شبكات 5G المبكرة لم تتمكن من توفير سرعات كانت أسرع بشكل ملحوظ من 4G.

حتى عندما قامت Verizon أخيرًا بتشغيل شبكتها Nationwide 5G منخفضة النطاق في أواخر عام 2020 لجلب 5G إلى 99 ٪ أخرى من العملاء ، كان أداء 5G ضعيفًا جدًا لدرجة أن بعض الخبراء أوصوا الأشخاص بإيقاف تشغيل 5G على هواتفهم الذكية للحفظ عمر البطارية.

طيف جديد متوسط ​​النطاق يغير اللعبة

بعد عمليات الإطلاق الأولية هذه ، حدث شيئان أظهران أن خبراء الصناعة ربما أخطأوا في تجميع جميع الترددات الفرعية 6 جيجاهرتز في فئة "Sub-6" واحدة.

يتضمن كلاهما استخدام ملف طيف متوسط ​​النطاق عالي التردد، على الرغم من أن الناقلين اقتربوا منه من زاويتين مختلفتين.

شكرا ل اندماجها لعام 2020 مع Sprint، T-Mobile كان له آس في جعبته. اتخذت Sprint خيارًا غير عادي لتشغيل شبكة 4G / LTE بشكل حصري تقريبًا على نطاق 2.5 جيجا هرتز ، وهو أعلى بكثير من النطاق الذي تستخدمه شركات النقل الأخرى وشبكات GSM و 3G الأقدم.

ومع ذلك ، بدلاً من الاحتفاظ بشبكة 4G / LTE القديمة ، قامت T-Mobile بإيقاف تشغيل جميع أبراج Sprint جراحيًا ، تحرير طيف 2.5 جيجا هرتز لاستخدامه حصريًا في إصدارات 5G الجديدة. هذا أعطى T-Mobile ترددات أسرع للعب بها لن تثقلها إشارات 4G. ومن ثم ، كان لحركة مرور 5G مسار واضح على تلك الموجات الهوائية دون الحاجة إلى استخدام DSS للخضوع لحركة مرور 4G القديمة. أصبح هذا العمود الفقري لـ شبكة 5G فائقة السعة من T-Mobile.

لم تكن AT&T و Verizon محظوظين جدًا. بينما كان لدى AT&T طيف 2.3 جيجا هرتز ، لم يكن لديها ما يكفي لإحداث فرق. بدلاً من ذلك ، كان على كلتا الناقلتين الانتظار حتى تحرر لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) المزيد من الطيف فيما يعرف الآن باسم نطاق النطاق C.

شهد مزاد FCC في أوائل عام 2021 قيام Verizon بتخفيض 45.4 مليار دولار لتأمين أكبر قدر ممكن من هذا الطيف. أنفقت AT&T أيضًا أكثر من 23 مليار دولار ، وحتى T-Mobile التقطت قطعة من الكعكة مقابل 9.3 مليار دولار. أعطى ذلك شركات الاتصالات الحق في تشغيل شبكات 5G على ترددات بين 3.7 جيجاهرتز و 3.98 جيجاهرتز.

كلا الناقلتين بدأ استخدام هذا الطيف الجديد بشكل جيد في وقت سابق من هذا العام، والترددات الأعلى موجودة بالفعل إثبات أنهم أكثر قدرة على توفير السرعات التي وعدت بها شبكات الجيل الخامس في المقام الأول. في حين أن T-Mobile لديها السبق بفضل عمليات النشر السابقة 2.5 جيجاهرتز ، فإن Verizon تلحق بالركب بسرعة ، ولا تتخلف AT&T كثيرًا.

في حين أن ترددات النطاق المتوسط ​​والنطاق C لا تزال أقل بكثير من 6 جيجاهرتز ، إلا أنها في فئة مختلفة تمامًا عن الترددات منخفضة النطاق التي حددت النطاق الفرعي 6 في البداية.

أين تناسب mmWave؟

على الرغم من أن الطيف متوسط ​​المدى قد ميز نفسه على أنه المكان المناسب لـ 5G ، حيث يقدم أفضل مزيج من النطاق والأداء ، لا يزال هناك مكان لـ mmWave في عمليات طرح 5G.

ربما ارتكبت Verizon خطأ تكتيكيًا بوضع كل بيضها في سلة mmWave ، لكنها كانت جوهر فكرة جيدة. فقط mmWave يمكن أن يوفر الموثوقية والأداء اللازمين في المناطق المكتظة بالسكان.

ربما فهمت AT&T و T-Mobile هذا بشكل أفضل. تم طرح كل من mmWave بشكل أكثر استراتيجية ، حيث يغطي أماكن مثل الملاعب وقاعات الحفلات الموسيقية والمطارات وأماكن أخرى حيث من المحتمل أن يتجمع الآلاف أو عشرات الآلاف من الأشخاص.

إنها في مواقف مثل هذه حيث تتألق mmWave. تعني السعة الأعلى للترددات 28 جيجاهرتز و 39 جيجاهرتز المستخدمة في 5 جيجاهرتز ملم الموجة مزيدًا من النطاق الترددي للعديد من الأجهزة. إذا شعرت بالإحباط من قبل بسبب أداء 4G الضعيف أو حتى مؤشر "لا توجد إشارة" عند حضور حدث رياضي مزدحم أو حفلة موسيقية ، فسوف يسعدك معرفة أن mmWave يحل هذا الأمر. باستخدام هذه الترددات العالية ، تستطيع شركات الاتصالات ذلك توفر أداء 5G قويًا لآلاف الحاضرين في الاستاد دون بذل أي جهد.

مزيج تردد 5G

ربما أصبح من الواضح الآن أنه لا يوجد تردد واحد مثالي لتشغيل شبكات 5G. لكي تفي شركات الاتصالات بما تعد به شبكة 5G ، يتعين عليها استخدام مزيج من طيف 5G وفقًا للظروف.

بينما النطاق C وترددات النطاق المتوسط ​​الأخرى ستكون الأكثر انتشارًا في المناطق الحضرية ، وهي مبالغة في التغطية الريفية حيث يكون النطاق أكثر أهمية من الأداء.

هذا هو السبب النطاق المنخفض 5G ستستمر الأبراج في تغطية الريف ، والخبر السار هو أنه مع انتقال المزيد من الناس إلى الهواتف الذكية 5G وغيرها للأجهزة ، فإن مقدار حركة مرور 4G على تلك الترددات سوف يتضاءل ، مما يمهد الطريق لسرعات 5G أسرع حتى على الأقل الترددات.

وفي الوقت نفسه ، ستستمر شركات الاتصالات في استكمال شبكات 5G متوسطة النطاق الأسرع بها mmWave أجهزة الإرسال والاستقبال في أماكن مثل الملاعب والمطارات حيث يلزم توفير سعة إضافية لدعم مجموعات كبيرة من الأشخاص. ليس لدى Verizon أي خطط لإغلاق شبكة mmWave الأصلية الموجودة بالفعل في العديد من مناطق وسط المدينة الحضرية.

ما التالي بالنسبة إلى طيف 5G؟

نطاقات التردد الثلاثة هذه ليست سوى البداية. تتنافس شركات النقل بالفعل على كتل جديدة من طيف 5G ، على الرغم من أن الأمر سيستغرق بعض الوقت حتى يتم وضع جميع القطع في مكانها.

على سبيل المثال ، لاعب رابع في الميدان ، طبق، يمكن أن يصبح حصانًا أسود في هذا السباق. صعد من رماد اندماج T-Mobile / Sprint ، Dish مؤخرًا قامت بتشغيل شبكة Smart 5G الجديدة التي تستخدم تقنية ثورية جديدة قائمة على السحابة لجعلها أسرع وبأسعار معقولة لنشر خدمة 5G في جميع أنحاء البلاد.

كان الطبق الضغط على لجنة الاتصالات الفيدرالية لفتح نطاق 12 جيجا هرتز، على الرغم من أنه حاليًا في صراع حول هذا النطاق مع خدمة SpaceX Starlink التابعة لـ Elon Musk. من الصعب تحديد مدى ملاءمة 12 جيجاهرتز لمزيج 5G - لسنا متأكدين حتى مما نسميه لأنه يعيش في الفجوة الشاسعة بين Sub-6 ، والتي تتوقف عند 6 جيجاهرتز و mmWave ، والتي تبدأ عند 24 جيجاهرتز.

ومع ذلك ، يمكن أن يصبح هذا الطيف الذي يبلغ 12 جيجاهرتز مكانًا جديدًا رائعًا ، مما يوفر سرعات أعلى دون التضحية بنطاق ما يقرب من 28 جيجاهرتز مم.

T-Mobile و Dish أيضًا تمتلك تراخيص جماعية لـ 99٪ من طيف 47 جيجاهرتز، على الرغم من أنه لم يتضح بعد ما الذي تخطط له أي من شركات النقل للقيام بذلك. تخطط FCC أيضًا لترخيص المزيد من طيف mmWave في نطاقات 57-64 جيجاهرتز و 71 جيجاهرتز و 81 جيجاهرتز و 92 جيجاهرتز.

لا تضع كل شركة اتصالات آمالها على هذا الطيف عالي التردد (EHF). تعمل T-Mobile على تحقيق سرعات تشبه mmWave على شبكات Sub-6 باستخدام ميزة جديدة تُعرف باسم تقنية Carrier Aggregation. كما يوحي الاسم ، فإن هذا يربط عدة قنوات 5G منخفضة النطاق ومتوسطة النطاق معًا ، ويجمع عرض النطاق الترددي الخاص بهم.

ومع ذلك ، فإن أكبر عقبة أمام هذه المبادرات الجديدة هي انتظار الشركات المصنعة للهواتف والشرائح اللحاق بالركب. أحدث إصدار من Qualcomm أنف العجل X60 يقدم دعمًا أساسيًا لاستراتيجية T-Mobile's Carrier Aggregation ، في حين أن الإصدارين الأحدث X65 و X70 تحسين ذلك. هذا يعني أن آيفون 13, جالاكسي اس 21، وأحدث الموديلات جاهزة لذلك. ومع ذلك ، فإن أقدم هواتف 5G مثل آيفون 12 وسامسونغ جالكسي S20 ألترا لن تكون قادرة على الاستفادة منه.

الطيف الجديد هو مسألة أخرى تماما. يمكن لشركات الاتصالات فتح أي طيف تسمح لهم لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) به ، ولكن يجب أن تكون الهواتف الذكية أيضًا جاهزة لذلك دعم هذه الترددات - ومعظمها لا يتجاوز المعايير التي كانت موجودة بالفعل على نطاق واسع نشر.

على سبيل المثال ، لا توجد أي هواتف في السوق حتى الآن تدعم النطاق الترددي 12 جيجاهرتز الذي يحاول Dish الحصول عليه ، و نظرًا لأن هذا التردد لا يستخدمه أي شخص آخر ، فسيتعين على Dish إقناع صانع الهواتف الذكية بالانضمام إليه هو - هي. وينطبق الشيء نفسه أيضًا على الطيف عالي التردد 47 جيجا هرتز.

ومع ذلك ، هناك علاقة وثيقة بما يكفي بين مشغلي شبكات الهاتف المحمول ومصنعي الأجهزة بحيث إذا قامت شركات الاتصالات ببنائها ، فسيأتي صانعو الهواتف الذكية. النقطة الحاسمة هي أن هذه الأشياء تستغرق وقتًا ، لذلك في حين أن طيف 5G سيتوسع بلا شك في السنوات القليلة المقبلة ، فلن يحدث ذلك بين عشية وضحاها.

توصيات المحررين

• إن الريادة الهائلة لشركة T-Mobile في سرعات 5G لن تذهب إلى أي مكان
• يتيح لك جهاز التوجيه M6 Pro الجديد من Netgear استخدام شبكة 5G السريعة في أي مكان تذهب إليه
• لا يزال 5G من T-Mobile لا مثيل له - ولكن هل توقفت السرعات؟
• إليك مدى سرعة 5G على هاتف Samsung Galaxy S23 حقًا
• ما هو 5G UW؟ المعنى الحقيقي وراء الأيقونة على هاتفك