Каква честота е 5G? Всички различни 5G диапазони, обяснени

Ако сте мислили 5G изглежда по-сложно от предишните клетъчни технологии, не грешите съвсем. 5G обещава по-бърза производителност, по-добро покритие и повсеместна свързаност за захранване на следващото поколение автономни коли и смарт устройства. За да постигне това, трябва да надхвърли границите на възможното с по-старите клетъчни технологии.

Това също изисква 5G да работи в много по-широк диапазон от честоти. В крайна сметка говорим за технология, която има потенциала да замени кабелни широколентови връзки и дори много традиционни Wi-Fi мрежи. В бъдеще 5G мрежата няма да бъде нещо, към което просто се връщате, когато не е налична по-добра връзка - това може да е най-добрата връзка, която можете да получите.

И така, на каква честота работи 5G мрежа? Няма еднозначен отговор на това, но също така не е толкова сложно, колкото изглежда на пръв поглед. 5G мрежите използват много различни честоти, но всички те могат да бъдат групирани в три специфични диапазона, всеки със своите плюсове и минуси.

Компромисът между скорост и обхват

Преди да обсъдим честотните диапазони, използвани от 5G, важно е да разберем защо са необходими толкова много различни честоти. Отговорът на този въпрос е нещо, което може би вече сте изпитали в собствения си дом.

Модерен Wi-Fi рутери работят на две честоти: 2.4GHz и 5GHz. Ако някога сте се опитвали да получите най-доброто Wi-Fi покритие в дома си, вероятно сте се сблъскали с фундаментална реалност за това как работят радиовълните. Ще получите по-ниски скорости, когато сте свързани към вашата 2,4 GHz мрежа, но също така можете да останете свързани дори когато се отдалечите по-далеч от рутера. От друга страна, 5GHz каналът ви дава много по-добра производителност, но може да не стигнете до другия край на къщата си.

Докато те естествено имат много по-къс обхват от клетъчните радио кули, се прилагат същите принципи. По-високите честоти могат да пренасят повече данни, но не пътуват толкова далеч и не проникват толкова добре в твърди обекти. По-ниските честоти достигат много по-далеч и са по-малко податливи на смущения, но също така са много по-бавни.

Операторите на мобилни мрежи трябва да вземат предвид същите тези компромиси, когато изграждат своите 5G мрежи. Най-високочестотните 5G сигнали могат да осигурят безумно високи безжични скорости но не може да покрие много повече от градски блок. В другия край на спектъра нискочестотните сигнали могат да се простират на километри, но не предлагат производителност, която е забележимо по-добра от по-старите 4G/LTE технологии.

Sub-6 срещу mmWave

Когато 5G започна да се разпространява, индустрията раздели честотите на два широки диапазона: Под-6GHz (Под-6) и милиметрова вълна (mmWave).

Както подсказва името, Sub-6 честотите са предназначени да включват всички тези под 6GHz, докато 5G mmWave спектърът започва от около 24GHz и се повишава оттам.

На практика ранните внедрявания на Sub-6 5G останаха главно под диапазона от 2GHz. Тъй като тези честоти вече се използват от 4G/LTE и дори от по-стари 3G мрежи, операторите вече разполагат с необходимите лицензи за използването им. Това улесни бързото внедряване на 5G върху техните съществуващи мрежи и точно това направиха T-Mobile и AT&T.

По-конкретно, AT&T и T-Mobile настройват своите 5G мрежи на същите 850MHz и 1,9GHz (1900MHz) честоти, използвани от най-ранните „2G“ GSM мрежи и честотите 700MHz и 1,7GHz (1700MHz), които се използват с 3G и LTE внедрявания. AT&T също пусна някои 5G услуги в диапазона от 2,3 GHz, докато T-Mobile намали до 600MHz, за да получи още по-добро покритие за своята „национална“ 5G мрежа.

Междувременно Verizon реши да тръгне в обратната посока с първоначалното си внедряване на 5G, използвайки много по-бързата честота от 28 GHz mmWave. Това позволи на Verizon да се похвали с най-бързите скорости; 2020 г OpenSignal Докладът показа, че Verizon е водеща в световен мащаб със средна скорост на изтегляне от 506Mbps, тъй като няма Sub-6 5G мрежи, които да свалят резултата си. Имаше предвид изключително ограничения диапазон от честоти mmWave по-малко от 1% от клиентите на Verizon дори видяха 5G мрежата на компанията да се появява на техните смартфони.

Предизвикателствата на нисколентовия 5G

Нисколентов 5G позволи на AT&T и T-Mobile да задействат мрежите си много бързо, тъй като не им се налагаше да чакат нови лицензи, освен това можеха също така да използват съществуваща 4G инфраструктура. Въпреки това, това е последната точка, която направи ранното представяне на 5G е толкова слабо за много хора.

За да могат 5G и 4G да съществуват мирно на едни и същи честоти, операторите трябваше да се обърнат към технология, известна като Динамично споделяне на спектъра (DSS). Тази нова 5G възможност му позволи да отстъпи ефира на по-стар 4G трафик.

Проблемът с това е, че 4G мрежите не знаят нищо за DSS; 4G не беше научен как да споделя, така че винаги трябваше 5G трафикът да се отдръпне учтиво, когато се появи 4G трафик. С други думи, по-старите и по-бавни 4G сигнали винаги са имали приоритет пред по-новите и по-бързи 5G.

Това означава, че освен че са възпрепятствани от ограничения капацитет на по-ниските честоти, нискочестотните 5G мрежи също трябваше да се борят с освобождаването на път за целия 4G трафик в тези ефирни вълни. Не е чудно, че ранните 5G мрежи не можеха да осигурят скорости, които бяха значително по-бързи от 4G.

Дори когато Verizon най-накрая включи своята нискочестотна национална 5G мрежа в края на 2020 г., за да донесе 5G на останалите 99% от своите клиенти, неговата 5G производителност беше толкова лоша, че някои експерти препоръчаха на хората да изключат 5G на своите смартфони, за да спестят живот на батерията.

Нов средночестотен спектър променя играта

След тези първоначални внедрявания се случиха две неща, които показаха, че експертите в индустрията може да са сгрешили, като обединят всички честоти под 6GHz в една категория „Под-6“.

И двете включват използването на a високочестотен средночестотен спектър, въпреки че превозвачите подходиха от два различни ъгъла.

Благодарение на сливането му със Sprint през 2020 г, T-Mobile имаше асо в ръкава си. Sprint беше направил необичайния избор да управлява своята 4G/LTE мрежа почти изключително върху обхват от спектър от 2,5 GHz, доста над диапазона, използван от другите оператори и по-старите GSM и 3G мрежи.

Въпреки това, вместо да запази тази по-стара 4G/LTE мрежа, T-Mobile хирургично изведе от експлоатация всички кули на Sprint, освобождавайки този 2,5 GHz спектър, който да се използва изключително в нови 5G внедрявания. Това даде на T-Mobile по-бързи честоти за игра, които няма да бъдат натоварени от 4G сигнали. Следователно 5G трафикът имаше ясен път в тези ефирни вълни, без да е необходимо да се използва DSS, за да се отстъпи на по-стария 4G трафик. Това стана гръбнакът на 5G Ultra Capacity мрежа на T-Mobile.

AT&T и Verizon не бяха толкова късметлии. Въпреки че AT&T имаше около 2,3 GHz спектър, той нямаше достатъчно, за да направи разликата. Вместо това и двата оператора трябваше да изчакат, докато Федералната комисия по комуникациите (FCC) освободи малко повече спектър в това, което сега е известно като обхвата на C-лентата.

Търг на FCC в началото на 2021 г. видя, че Verizon изпусна 45,4 милиарда долара, за да осигури възможно най-голяма част от този спектър. AT&T също похарчи над 23 милиарда долара и дори T-Mobile взе парче от пая за 9,3 милиарда долара. Това даде на операторите правото да пуснат 5G мрежи на честоти между 3.7GHz и 3.98GHz.

И двата превозвача започна да използва добре този нов спектър по-рано тази година, а по-високите честоти са вече доказвайки, че са повече от способни да осигурят скоростите, които 5G обещаваше на първо място. Докато T-Mobile има преднина благодарение на по-ранните си внедрявания на 2,5 GHz, Verizon наваксва бързо, а AT&T не изостава много.

Докато тези честоти в средната лента и C-лентата все още са доста под 6GHz, те са в напълно различен клас от честотите в ниската лента, които първоначално определят диапазона Sub-6.

Къде се вписва mmWave?

Въпреки че спектърът от среден клас се отличава като най-доброто място за 5G, предлагайки най-добрата комбинация от обхват и производителност, все още има място за mmWave при внедряване на 5G.

Verizon може да е допуснал тактическа грешка, като е поставил всичките си яйца в кошницата mmWave, но в основата си имаше добра идея. Само mmWave може да осигури надеждността и производителността, необходими в гъсто населени райони.

AT&T и T-Mobile може би са разбрали това по-добре. И двамата пуснаха mmWave по-стратегически, покривайки места като стадиони, концертни зали, летища и други места, където има вероятност да се съберат хиляди или десетки хиляди хора.

Именно в ситуации като тази mmWave блести. По-високият капацитет на честотите 28GHz и 39GHz, използвани за 5G mmWave, означава по-голяма честотна лента за много повече устройства. Ако някога сте били разочаровани от лоша 4G производителност или дори индикатор „Няма сигнал“, когато сте посещавали натоварено спортно събитие или концерт, ще се радвате да научите, че mmWave решава това. Използвайки тези по-високи честоти, превозвачите могат осигурете стабилна 5G производителност на хиляди посетители на стадион, без да се потите.

5G честотният микс

Вероятно вече е ясно, че няма перфектна честота, на която да работят 5G мрежите. За да могат операторите да изпълнят това, което 5G обещава, те трябва да използват комбинация от 5G спектър според обстоятелствата.

Докато C-лента и други средночестотни честоти ще бъдат най-често използваните в градските райони, те са излишни за селско покритие, където обхватът е по-важен от производителността.

Това е причината нискочестотен 5G кулите ще продължат да покриват провинцията и добрата новина е, че тъй като все повече хора преминават към 5G смартфони и други устройства, количеството 4G трафик на тези честоти ще намалее, проправяйки пътя за по-бързи 5G скорости дори на по-ниските честоти.

Междувременно операторите ще продължат да допълват своите по-бързи средночестотни 5G мрежи с mmWave трансивъри на места като стадиони и летища, където е необходим допълнителен капацитет за поддръжка на големи групи хора. Verizon също така няма планове да затвори оригиналната си mmWave мрежа, която вече се намира в много градски централни райони.

Какво следва за 5G спектъра?

Тези три честотни диапазона са само началото. Операторите вече се борят за нови блокове от 5G спектъра, въпреки че ще отнеме известно време, за да бъдат поставени всички части.

Например, четвърти играч на терена, Чиния, може да се окаже черен кон в тази надпревара. Възкръснал от пепелта на сливането на T-Mobile/Sprint, Dish наскоро включи новата си Smart 5G мрежа който използва революционна нова облачна технология, за да направи по-бързо и по-достъпно разгръщането на своята 5G услуга в цялата страна.

Ястието е било лобиране пред FCC за отваряне на честотната лента от 12GHz, въпреки че в момента се бори за този спектър с услугата SpaceX Starlink на Илон Мъск. Трудно е да се каже как 12GHz ще се вмести в 5G микса – дори не сме сигурни как да го наречем, тъй като живее в огромната пропаст между Sub-6, който спира на 6GHz, и mmWave, който започва на 24GHz.

Въпреки това, този 12GHz спектър може да се превърне в ново сладко място, осигурявайки още по-високи скорости, без да се жертва почти толкова обхват, колкото 28GHz mmWave.

T-Mobile и Dish също колективно притежават лицензи за 99% от 47GHz спектър, въпреки че все още не е ясно какво планира да направи всеки от операторите с това. FCC също планира да лицензира повече mmWave спектър в диапазоните 57-64GHz, 71GHz, 81GHz и 92GHz.

Не всеки оператор възлага надежди на този изключително високочестотен (EHF) спектър. T-Mobile работи върху постигане на скорости, подобни на mmWave, в мрежи Sub-6 използвайки нова функция, известна като Carrier Aggregation технология. Както подсказва името, това свързва множество нискочестотни и средночестотни 5G канали заедно, комбинирайки тяхната честотна лента.

Въпреки това, най-голямата пречка пред тези нови инициативи ще бъде изчакването производителите на чипове и телефони да наваксат. Най-новото на Qualcomm Snapdragon X60 предлага базова поддръжка за стратегията Carrier Aggregation на T-Mobile, докато по-новите X65 и X70 подобри това. Това означава, че iPhone 13, Galaxy S21, а по-новите модели са готови за това. Въпреки това, най-ранните 5G телефони като iPhone 12 и Samsung Galaxy S20 Ultra няма да можете да се възползвате от него.

Новият спектър е съвсем друг въпрос. Операторите могат да отворят всеки спектър, който FCC им позволи, но смартфоните също трябва да са готови за това поддържат тези честоти - и повечето не надхвърлят стандартите, които вече са широко разпространени разгърнати.

Например, все още няма телефони на пазара, които да поддържат честотната лента от 12 GHz, която Dish се опитва да придобие, и тъй като тази честота не се използва от никой друг, Dish ще трябва да убеди производител на смартфони да се присъедини към то. Същото важи и за по-високочестотния спектър от 47GHz.

Въпреки това има достатъчно тясна връзка между операторите на мобилни мрежи и производителите на хардуер, така че ако операторите го изградят, производителите на смартфони ще дойдат. Критичният момент е, че тези неща отнемат време, така че въпреки че 5G спектърът несъмнено ще се разшири през следващите няколко години, това няма да стане за една нощ.

Препоръки на редакторите

• Огромната преднина на T-Mobile в скоростите на 5G не отива никъде
• Новият рутер M6 Pro на Netgear ви позволява да използвате бърз 5G навсякъде, където отидете
• 5G на T-Mobile все още е несравним – но дали скоростите са стабилни?
• Ето колко бърз е всъщност 5G на вашия Samsung Galaxy S23
• Какво е 5G UW? Истинското значение зад иконата на вашия телефон