Jaká je frekvence 5G? Všechny různé rozsahy 5G, vysvětleno

Pokud jste přemýšleli 5G Zdá se, že je to složitější než mobilní technologie, které byly dříve, nemýlíte se. 5G slibuje rychlejší výkon, lepší pokrytí a všudypřítomnou konektivitu pro napájení nové generace autonomní auta a chytrých zařízení. Aby toho dosáhl, potřebuje posunout hranice toho, co bylo možné se staršími buněčnými technologiemi.

To také vyžaduje, aby 5G fungovalo v mnohem širším rozsahu frekvencí. Koneckonců, mluvíme o technologii, která má potenciál nahradit kabelová širokopásmová připojení a dokonce mnoho tradičních Wi-Fi sítí. Síť 5G v budoucnu nebude něčím, na co se budete spolehnout, když nebude k dispozici lepší připojení – může to být velmi dobře to nejlepší připojení, jaké můžete získat.

Na jaké frekvenci tedy funguje síť 5G? Na to neexistuje jediná přímá odpověď, ale také to není tak složité, jak se na první pohled zdá. Sítě 5G využívají mnoho různých frekvencí, ale všechny lze seskupit do tří specifických rozsahů, z nichž každý má své výhody a nevýhody.

Kompromis rychlosti a dosahu

Než probereme frekvenční rozsahy používané 5G, je nezbytné pochopit, proč je potřeba tolik různých frekvencí. Odpověď na tuto otázku je něco, co jste již možná zažili ve svém vlastním domě.

Moderní Wi-Fi routery pracuje na dvou frekvencích: 2,4 GHz a 5 GHz. Pokud jste se někdy pokoušeli získat nejlepší pokrytí Wi-Fi ve vaší domácnosti, pravděpodobně jste narazili na základní realitu toho, jak fungují rádiové vlny. Při připojení k síti 2,4 GHz dosáhnete nižší rychlosti, ale můžete také zůstat ve spojení, i když se vzdálíte od routeru. Na druhou stranu vám 5GHz kanál poskytuje mnohem lepší výkon, ale možná se nedostanete na druhý konec vašeho domu.

I když mají přirozeně mnohem kratší dosah než mobilní rádiové věže, platí stejné principy. Vyšší frekvence mohou přenášet více dat, ale necestují tak daleko a nepronikají téměř tak dobře do pevných předmětů. Nižší frekvence jdou mnohem dále a jsou méně náchylné k rušení, ale jsou také mnohem pomalejší.

Operátoři mobilních sítí musí při budování svých sítí 5G zvážit stejné kompromisy. Signály 5G s nejvyšší frekvencí mohou poskytovat šíleně vysoké bezdrátové rychlosti ale nemůže pokrýt mnohem víc než městský blok. Na druhém konci spektra mohou nízkofrekvenční signály jít na míle daleko nenabízejí výkon, který je znatelně lepší než starší technologie 4G/LTE.

Sub-6 versus mmWave

Když se 5G zavádělo, průmysl rozděloval frekvence do dvou obecně širokých rozsahů: Méně než 6 GHz (Sub-6) a milimetrová vlna (mmWave).

Jak název napovídá, frekvence Sub-6 měly zahrnovat všechny frekvence pod 6 GHz, zatímco spektrum 5G mmWave začalo na přibližně 24 GHz a odtud stoupalo.

Z praktického hlediska zůstaly první verze Sub-6 5G hlavně v pásmu 2 GHz. Vzhledem k tomu, že tyto frekvence již využívaly 4G/LTE a ještě starší 3G sítě, měli již operátoři potřebné licence k jejich využívání. Díky tomu bylo snadné rychle zavést 5G nad jejich stávající sítě, a to je přesně to, co T-Mobile a AT&T udělali.

Konkrétně AT&T a T-Mobile nastavily své sítě 5G na stejných frekvencích 850 MHz a 1,9 GHz (1900 MHz), které používají nejstarší „2G“ sítě GSM a frekvence 700 MHz a 1,7 GHz (1700 MHz), které se začaly používat s 3G a LTE zavádění. Společnost AT&T také provozovala některé služby 5G v pásmu 2,3 ​​GHz, zatímco T-Mobile snížil na 600 MHz, aby získal ještě lepší pokrytí pro svou „celostátní“ síť 5G.

Mezitím se Verizon rozhodl jít opačným směrem se svým počátečním zavedením 5G pomocí mnohem rychlejší 28GHz mmWave frekvence. To umožnilo Verizonu pochlubit se nejvyšší rychlostí; rok 2020 OpenSignal Verizon měl celosvětově dobré vedení s průměrnou rychlostí stahování 506 Mb/s, protože neměl žádné sítě Sub-6 5G, které by jeho skóre snížily. To však znamenalo extrémně omezený rozsah frekvencí mmWave méně než 1 % zákazníků společnosti Verizon dokonce se na jejich smartphonech objevila síť 5G společnosti.

Výzvy nízkopásmového 5G

Nízkopásmové 5G Nechte AT&T a T-Mobile velmi rychle zprovoznit své sítě, protože nemuseli čekat na nové licence, a navíc se mohli připojit ke stávající infrastruktuře 4G. Nicméně, je to poslední bod, který byl uveden raný výkon 5G tak ohromující pro mnoho lidí.

Aby 5G a 4G pokojně koexistovaly na stejných frekvencích, museli se operátoři obrátit na technologii známou jako Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Tato nová schopnost 5G mu umožnila poskytnout vysílání staršímu provozu 4G.

Problém je v tom, že sítě 4G neznají nic o DSS; 4G nebylo naučeno, jak sdílet, takže bylo vždy na provozu 5G, aby zdvořile ustoupil, kdykoli se objevil provoz 4G. Jinými slovy, starší a pomalejší signály 4G měly vždy přednost před novějšími a rychlejšími 5G.

To znamená, že kromě toho, že jim bránila omezená kapacita nižších frekvencí, musely nízkopásmové sítě 5G také bojovat s tím, že uvolní místo pro veškerý provoz 4G na těchto vlnách. Není divu, že rané sítě 5G nedokázaly poskytovat rychlosti, které byly výrazně rychlejší než 4G.

I když Verizon na konci roku 2020 konečně zapnul svou nízkopásmovou celostátní síť 5G, aby přinesl 5G ostatním 99 % svých sítí. jeho 5G výkon byl tak slabý, že někteří odborníci doporučovali lidem vypnout 5G na svých chytrých telefonech, aby ušetřili životnost baterie.

Nové středopásmové spektrum mění hru

Po tomto počátečním zavedení se staly dvě věci, které ukázaly, že odborníci v oboru možná udělali chybu, když sloučili všechny frekvence pod 6 GHz do jediné kategorie „Sub-6“.

Oba tyto zahrnovaly použití a vyšší frekvence středního pásma, i když k němu dopravci přistupovali ze dvou různých úhlů.

Díky jeho sloučení se společností Sprint v roce 2020, měl T-Mobile eso v rukávu. Sprint učinil neobvyklou volbu provozovat svou 4G/LTE síť téměř výhradně na pásmu 2,5 GHz spektra, což je výrazně nad rozsahem používaným ostatními operátory a staršími GSM a 3G sítěmi.

Namísto zachování této starší sítě 4G/LTE však T-Mobile chirurgicky vyřadil z provozu všechny věže Sprint, uvolnění spektra 2,5 GHz pro použití výhradně v nových zaváděních 5G. Díky tomu si T-Mobile mohl hrát s rychlejšími frekvencemi, které by nebyly zatíženy signály 4G. Provoz 5G měl tedy na těchto vlnách jasnou cestu, aniž by bylo nutné používat DSS, aby se přizpůsobil staršímu provozu 4G. To se stalo páteří Síť T-Mobile 5G Ultra Capacity.

AT&T a Verizon takové štěstí neměli. Zatímco AT&T mělo nějaké spektrum 2,3 GHz, nemělo to dost na to, aby to změnilo. Místo toho museli oba operátoři počkat, až Federální komise pro komunikace (FCC) uvolní další spektrum v oblasti, která je nyní známá jako rozsah C-pásma.

Aukce FCC na začátku roku 2021 přinesla společnosti Verizon pokles o 45,4 miliardy dolarů, aby zajistil co největší část tohoto spektra. AT&T také utratila přes 23 miliard dolarů a dokonce i T-Mobile si vybral kousek koláče za 9,3 miliardy dolarů. To dalo operátorům právo provozovat sítě 5G na frekvencích mezi 3,7 GHz a 3,98 GHz.

Oba dopravci začala toto nové spektrum dobře využívat začátkem tohoto rokua vyšší frekvence již jsou prokázali, že jsou více než schopni poskytovat rychlosti, které 5G na prvním místě slibovalo. Zatímco T-Mobile má náskok díky dřívějšímu nasazení na 2,5 GHz, Verizon ho rychle dohání a AT&T nezůstává o mnoho pozadu.

Zatímco tyto frekvence středního pásma a C-pásma jsou stále výrazně pod 6 GHz, jsou ve zcela jiné třídě než nízkopásmové frekvence, které původně definovaly rozsah Sub-6.

Kam zapadá mmWave?

Přestože spektrum středního dosahu se vyznamenalo jako sladké místo pro 5G a nabízí nejlepší kombinaci rozsahu a výkonu, stále je zde místo pro mmWave v zavádění 5G.

Verizon možná udělal taktickou chybu, když vložil všechna svá vejce do košíku mmWave, ale jádro to mělo dobrý nápad. Pouze mmWave může poskytnout spolehlivost a výkon potřebný v hustě obydlených oblastech.

AT&T a T-Mobile to možná pochopili lépe. Oba zavedli mmWave strategičtěji a pokryli místa, jako jsou stadiony, koncertní haly, letiště a další místa, kde se pravděpodobně shromažďují tisíce nebo desetitisíce lidí.

Je to v situacích, jako je tato, kdy mmWave září. Vyšší kapacita 28GHz a 39GHz frekvencí používaných pro 5G mmWave znamená větší šířku pásma pro mnohem více zařízení. Pokud jste někdy byli frustrovaní špatným výkonem 4G nebo dokonce indikátorem „No Signal“ při návštěvě rušné sportovní akce nebo koncertu, budete rádi, když víte, že mmWave to řeší. Použitím těchto vyšších frekvencí mohou dopravci poskytovat solidní výkon 5G tisícům návštěvníků na stadionu, aniž by se zapotili.

Mix frekvencí 5G

Pravděpodobně je nyní zřejmé, že neexistuje žádná dokonalá frekvence, na které by sítě 5G fungovaly. Aby operátoři splnili to, co 5G slibuje, musí podle okolností používat kombinaci 5G spektra.

Zatímco C-pásmo a další středopásmové frekvence budou nejčastěji nasazovány v městských oblastech, ty jsou přehnané pro pokrytí venkova, kde je dosah důležitější než výkon.

To je důvod, proč nízkopásmové 5G věže budou i nadále pokrývat krajinu a dobrou zprávou je, že čím více lidí přechází na 5G smartphony a další zařízení, objem provozu 4G na těchto frekvencích se sníží, čímž se připraví cesta pro vyšší rychlosti 5G i na nižších frekvence.

Mezitím budou operátoři nadále doplňovat své rychlejší středopásmové sítě 5G mmWave vysílače/přijímače na místech, jako jsou stadiony a letiště, kde je potřeba další kapacita pro podporu velkých skupin lidí. Verizon také neplánuje vypnout svou původní síť mmWave, která se již nachází v mnoha městských oblastech.

Co bude dál se spektrem 5G?

Tyto tři frekvenční rozsahy jsou jen začátek. Operátoři již soupeří o nové bloky spektra 5G, i když bude nějakou dobu trvat, než budou všechny části umístěny.

Například čtvrtý hráč v poli, Jídlo, mohl skončit jako černý kůň v tomto dostihu. Dish nedávno povstal z popela fúze T-Mobile/Sprint zapnul svou novou chytrou 5G síť která využívá novou revoluční cloudovou technologii, která umožňuje rychlejší a dostupnější zavádění svých 5G služeb po celé zemi.

Miska byla lobování FCC za otevření pásma 12 GHz, ačkoli v současné době o toto spektrum bojuje se službou SpaceX Starlink Elona Muska. Těžko říct, jak se 12GHz vejde do 5G mixu – nejsme si ani jisti, jak to nazvat, protože žije v obrovské mezeře mezi Sub-6, která končí na 6GHz, a mmWave, která začíná na 24GHz.

Toto 12GHz spektrum by se však mohlo stát novým sladkým místem, které by poskytovalo ještě vyšší rychlosti, aniž by obětovalo téměř takový rozsah jako 28GHz mmWave.

T-Mobile a Dish také společně vlastní licence pro 99 % 47GHz spektra, i když zatím není jasné, co s tím oba dopravce plánují dělat. FCC také plánuje licencovat další spektrum mmWave v pásmech 57–64 GHz, 71 GHz, 81 GHz a 92 GHz.

Ne každý dopravce vkládá své naděje do tohoto extrémně vysokofrekvenčního (EHF) spektra. T-Mobile na tom pracuje dosahování rychlostí podobných mmWave v sítích Sub-6 pomocí nové funkce známé jako technologie Carrier Aggregation. Jak název napovídá, spojuje dohromady více nízkopásmových a středopásmových 5G kanálů a kombinuje jejich šířku pásma.

Největší překážkou těchto nových iniciativ však bude čekat na to, až výrobci čipů a telefonů dohoní. Nejnovější od Qualcommu Snapdragon X60 nabízí základní podporu pro strategii Carrier Aggregation společnosti T-Mobile, zatímco novější X65 a X70 zlepšit se v tom. To znamená iPhone 13, Galaxy S21a jsou na to připraveny novější modely. Nicméně, nejstarší 5G telefony jako iPhone 12 a Samsung Galaxy S20 Ultra nebude schopen toho využít.

Nové spektrum je úplně jiná věc. Dopravci mohou otevřít jakékoli spektrum, které jim FCC umožní, ale chytré telefony na to musí být také připraveny podporovat tyto frekvence – a většina z nich nepřekračuje standardy, které již byly široce rozšířeny nasazeno.

Například na trhu zatím nejsou žádné telefony, které by podporovaly pásmo 12 GHz, které se Dish snaží získat, a protože tuto frekvenci nepoužívá nikdo jiný, Dish by musel přesvědčit výrobce chytrých telefonů, aby nastoupil to. Totéž platí pro vysokofrekvenční spektrum 47 GHz.

Mezi operátory mobilních sítí a výrobci hardwaru však existuje dostatečně těsný vztah, že pokud je dopravci postaví, přijdou výrobci smartphonů. Kritickým bodem je, že tyto věci vyžadují čas, takže i když se spektrum 5G v příštích několika letech nepochybně rozšíří, nestane se to přes noc.

Doporučení redakce

• Obrovský náskok T-Mobile v rychlostech 5G nikam nevede
• Nový router M6 Pro od společnosti Netgear vám umožní používat rychlé 5G, ať jste kdekoli
• 5G T-Mobile je stále bezkonkurenční – ale rychlost se ustálila?
• Zde se dozvíte, jak rychlé je 5G na vašem Samsung Galaxy S23
• Co je 5G UW? Skutečný význam ikony na vašem telefonu