Τι συχνότητα είναι το 5G; Όλες οι διαφορετικές σειρές 5G, εξηγούνται

Αν έχετε σκεφτεί 5G φαίνεται πιο περίπλοκη από τις τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας που ήρθαν πριν, δεν έχετε εντελώς λάθος. Το 5G υπόσχεται ταχύτερη απόδοση, καλύτερη κάλυψη και πανταχού παρούσα συνδεσιμότητα για την τροφοδοσία της επόμενης γενιάς αυτόνομα αυτοκίνητα και έξυπνες συσκευές. Για να το πετύχει αυτό, πρέπει να ξεπεράσει τα όρια του τι ήταν δυνατό με παλαιότερες τεχνολογίες κινητής τηλεφωνίας.

Αυτό απαιτεί επίσης το 5G για να λειτουργεί σε ένα πολύ ευρύτερο φάσμα συχνοτήτων. Εξάλλου, μιλάμε για μια τεχνολογία που έχει τη δυνατότητα αντικαταστήστε τις ενσύρματες ευρυζωνικές συνδέσεις και ακόμα πολλά παραδοσιακά δίκτυα Wi-Fi. Στο μέλλον, ένα δίκτυο 5G δεν θα είναι κάτι στο οποίο απλώς υποχωρείτε όταν δεν υπάρχει καλύτερη σύνδεση – μπορεί κάλλιστα να είναι η καλύτερη σύνδεση που μπορείτε να αποκτήσετε.

Λοιπόν, σε ποια συχνότητα λειτουργεί ένα δίκτυο 5G; Δεν υπάρχει μια απλή απάντηση σε αυτό, αλλά δεν είναι επίσης τόσο περίπλοκο όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά. Τα δίκτυα 5G χρησιμοποιούν πολλές διαφορετικές συχνότητες, αλλά όλες αυτές μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις συγκεκριμένες περιοχές, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Ανταλλαγή ταχύτητας και εμβέλειας

Πριν συζητήσουμε τις περιοχές συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται από το 5G, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε γιατί χρειάζονται τόσες πολλές διαφορετικές συχνότητες. Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι κάτι που μπορεί να έχετε ήδη βιώσει στο σπίτι σας.

Μοντέρνο Δρομολογητές Wi-Fi λειτουργούν σε δύο συχνότητες: 2,4 GHz και 5 GHz. Εάν έχετε προσπαθήσει ποτέ να έχετε την καλύτερη κάλυψη Wi-Fi στο σπίτι σας, πιθανότατα έχετε αντιμετωπίσει μια θεμελιώδη πραγματικότητα για το πώς λειτουργούν τα ραδιοκύματα. Θα έχετε μικρότερες ταχύτητες όταν είστε συνδεδεμένοι στο δίκτυό σας 2,4 GHz, αλλά μπορείτε επίσης να παραμείνετε συνδεδεμένοι ακόμα και όταν απομακρυνθείτε περισσότερο από το δρομολογητή. Από την άλλη, το κανάλι 5 GHz σου δίνει πολύ καλύτερη απόδοση, αλλά μπορεί να μην φτάσεις στην άλλη άκρη του σπιτιού σου.

Ενώ αυτοί έχουν φυσικά πολύ μικρότερη εμβέλεια από τους πύργους κυψελοειδούς ραδιοφώνου, ισχύουν οι ίδιες αρχές. Οι υψηλότερες συχνότητες μπορούν να μεταφέρουν περισσότερα δεδομένα, αλλά δεν ταξιδεύουν τόσο μακριά και δεν διεισδύουν σχεδόν σε στερεά αντικείμενα. Οι χαμηλότερες συχνότητες πηγαίνουν πολύ πιο μακριά και είναι λιγότερο επιρρεπείς σε παρεμβολές, αλλά είναι επίσης πολύ πιο αργές.

Οι φορείς εκμετάλλευσης δικτύων κινητής τηλεφωνίας πρέπει να λάβουν υπόψη αυτές τις ίδιες ανταλλαγές κατά την κατασκευή των δικτύων τους 5G. Τα σήματα 5G υψηλότερης συχνότητας μπορούν να παρέχουν απίστευτα γρήγορες ασύρματες ταχύτητες αλλά δεν μπορεί να καλύψει πολύ περισσότερα από ένα αστικό τετράγωνο. Στο άλλο άκρο του φάσματος, τα σήματα χαμηλής συχνότητας μπορούν να πάνε για μίλια αλλά μην προσφέρουν απόδοση που είναι αισθητά καλύτερη από τις παλαιότερες τεχνολογίες 4G/LTE.

Sub-6 έναντι mmWave

Όταν κυκλοφόρησε το 5G, η βιομηχανία χώρισε τις συχνότητες σε δύο γενικά ευρείες περιοχές: Sub-6GHz (Sub-6) και κύμα χιλιοστού (mmWave).

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι συχνότητες Sub-6 προορίζονταν να περιλαμβάνουν όλες εκείνες κάτω από τα 6 GHz, ενώ το φάσμα 5G mmWave ξεκινούσε περίπου στα 24 GHz και ανέβαινε από εκεί.

Σε πρακτικούς όρους, οι πρώιμες κυκλοφορίες Sub-6 5G παρέμειναν κυρίως κάτω από το εύρος των 2 GHz. Δεδομένου ότι αυτές οι συχνότητες χρησιμοποιούνταν ήδη από 4G/LTE και ακόμη παλαιότερα δίκτυα 3G, οι πάροχοι είχαν ήδη τις απαραίτητες άδειες χρήσης τους. Αυτό διευκόλυνε τη γρήγορη ανάπτυξη του 5G πάνω από τα υπάρχοντα δίκτυά τους, και αυτό ακριβώς έκαναν η T-Mobile και η AT&T.

Συγκεκριμένα, η AT&T και η T-Mobile εγκατέστησαν τα δίκτυά τους 5G στις ίδιες συχνότητες 850MHz και 1,9GHz (1900MHz) που χρησιμοποιούνται από το τα παλαιότερα δίκτυα GSM "2G" και οι συχνότητες 700MHz και 1.7GHz (1700MHz) που χρησιμοποιήθηκαν με το 3G και το LTE κυκλοφορίες. Η AT&T έτρεχε επίσης ορισμένες υπηρεσίες 5G στην περιοχή των 2,3 GHz, ενώ η T-Mobile μειώθηκε στα 600 MHz για να έχει ακόμη καλύτερη κάλυψη για το «εθνικό» δίκτυο 5G της.

Εν τω μεταξύ, η Verizon αποφάσισε να προχωρήσει στην αντίθετη κατεύθυνση με την αρχική της κυκλοφορία 5G, χρησιμοποιώντας την πολύ ταχύτερη συχνότητα mmWave 28 GHz. Αυτό επέτρεψε στη Verizon να υπερηφανεύεται για τις μεγαλύτερες ταχύτητες. ένα 2020 OpenSignal Η αναφορά είχε την Verizon να προηγείται παγκοσμίως, με μέσες ταχύτητες λήψης 506 Mbps, καθώς δεν είχε δίκτυα 5G Sub-6 για να μειώσει τη βαθμολογία της. Ωστόσο, το εξαιρετικά περιορισμένο εύρος συχνοτήτων mmWave σήμαινε λιγότερο από το 1% των πελατών της Verizon είδαν ακόμη και το δίκτυο 5G της εταιρείας να εμφανίζεται στα smartphone τους.

Οι προκλήσεις του 5G χαμηλής ζώνης

5G χαμηλής ζώνης αφήστε την AT&T και την T-Mobile να ξεκινήσουν και να λειτουργήσουν τα δίκτυά τους πολύ γρήγορα, καθώς δεν χρειαζόταν να περιμένουν νέες άδειες, ενώ θα μπορούσαν επίσης να κάνουν piggyback στην υπάρχουσα υποδομή 4G. Ωστόσο, είναι αυτό το τελευταίο σημείο που επισημάνθηκε Η πρώιμη απόδοση 5G είναι τόσο συντριπτική για πολλούς ανθρώπους.

Για να συνυπάρχουν ειρηνικά το 5G και το 4G στις ίδιες συχνότητες, οι πάροχοι έπρεπε να στραφούν σε μια τεχνολογία γνωστή ως Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Αυτή η νέα δυνατότητα 5G του επέτρεψε να αποδίδει τα ραδιοκύματα σε παλαιότερη κυκλοφορία 4G.

Το πρόβλημα με αυτό είναι ότι τα δίκτυα 4G δεν γνωρίζουν τίποτα για το DSS. Το 4G δεν είχε διδαχτεί πώς να μοιράζεται, επομένως ήταν πάντα μέχρι την κυκλοφορία 5G να παραμερίζεται ευγενικά όποτε εμφανιζόταν κίνηση 4G. Με άλλα λόγια, τα παλαιότερα και πιο αργά σήματα 4G είχαν πάντα προτεραιότητα έναντι του νεότερου και ταχύτερου 5G.

Αυτό σημαίνει ότι εκτός από την περιορισμένη χωρητικότητα των χαμηλότερων συχνοτήτων, τα δίκτυα 5G χαμηλής ζώνης έπρεπε επίσης να αντιμετωπίσουν τη δημιουργία θέσης για όλη την κίνηση 4G σε αυτά τα ραδιοκύματα. Δεν είναι περίεργο ότι τα πρώτα δίκτυα 5G δεν μπορούσαν να προσφέρουν ταχύτητες αισθητά μεγαλύτερες από το 4G.

Ακόμη και όταν η Verizon ενεργοποίησε τελικά το Nationwide 5G δίκτυό της χαμηλής ζώνης στα τέλη του 2020 για να φέρει το 5G στο άλλο 99% του πελάτες, η απόδοσή του στο 5G ήταν τόσο κακή που ορισμένοι ειδικοί συνέστησαν στους ανθρώπους να απενεργοποιήσουν το 5G στα smartphone τους για εξοικονόμηση διάρκεια ζωής μπαταρίας.

Το νέο φάσμα μεσαίας ζώνης αλλάζει το παιχνίδι

Μετά από αυτές τις αρχικές κυκλοφορίες, συνέβησαν δύο πράγματα που έδειξαν ότι οι ειδικοί του κλάδου μπορεί να έκαναν λάθος συγκεντρώνοντας όλες τις συχνότητες κάτω των 6 GHz σε μια ενιαία κατηγορία «Sub-6».

Και τα δύο αφορούσαν τη χρήση του α φάσμα μεσαίας ζώνης υψηλότερης συχνότητας, αν και οι μεταφορείς το προσέγγισαν από δύο διαφορετικές οπτικές γωνίες.

Χάρη σε η συγχώνευσή του το 2020 με τη Sprint, η T-Mobile είχε έναν άσο στο μανίκι της. Η Sprint είχε κάνει την ασυνήθιστη επιλογή να λειτουργεί το δίκτυό της 4G/LTE σχεδόν αποκλειστικά σε ένα φάσμα 2,5 GHz, πολύ πάνω από το εύρος που χρησιμοποιούν οι άλλοι πάροχοι και τα παλαιότερα δίκτυα GSM και 3G.

Ωστόσο, αντί να διατηρήσει αυτό το παλαιότερο δίκτυο 4G/LTE, η T-Mobile παροπλίστηκε χειρουργικά όλους τους πύργους της Sprint, ελευθερώνοντας αυτό το φάσμα 2,5 GHz που θα χρησιμοποιηθεί αποκλειστικά σε νέες εκδόσεις 5G. Αυτό έδωσε στην T-Mobile πιο γρήγορες συχνότητες για παιχνίδι που δεν θα επιβαρύνονταν από σήματα 4G. Ως εκ τούτου, η κίνηση 5G είχε μια σαφή διαδρομή σε αυτά τα ραδιοκύματα χωρίς την ανάγκη χρήσης DSS για να υποχωρήσει σε παλαιότερη κυκλοφορία 4G. Αυτό έγινε η ραχοκοκαλιά του Δίκτυο 5G Ultra Capacity της T-Mobile.

Η AT&T και η Verizon δεν ήταν τόσο τυχερές. Ενώ η AT&T είχε κάποιο φάσμα 2,3 GHz, δεν είχε αρκετό για να κάνει τη διαφορά. Αντίθετα, και οι δύο αερομεταφορείς έπρεπε να περιμένουν έως ότου η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών (FCC) ελευθερώσει λίγο περισσότερο φάσμα σε αυτό που σήμερα είναι γνωστό ως το εύρος της ζώνης C.

Μια δημοπρασία της FCC στις αρχές του 2021 είδε τη Verizon να ρίξει 45,4 δισεκατομμύρια δολάρια για να εξασφαλίσει όσο περισσότερο από αυτό το φάσμα μπορούσε. Η AT&T ξόδεψε επίσης πάνω από 23 δισεκατομμύρια δολάρια και ακόμη και η T-Mobile πήρε ένα κομμάτι από την πίτα για 9,3 δισεκατομμύρια δολάρια. Αυτό έδωσε στους παρόχους το δικαίωμα να εκτελούν δίκτυα 5G σε συχνότητες μεταξύ 3,7 GHz και 3,98 GHz.

Και οι δύο μεταφορείς άρχισε να χρησιμοποιεί αυτό το νέο φάσμα νωρίτερα φέτος, και οι υψηλότερες συχνότητες είναι ήδη αποδεικνύοντας ότι είναι περισσότερο από ικανοί να προσφέρουν τις ταχύτητες που υποσχόταν εξαρχής το 5G. Ενώ η T-Mobile έχει ένα προβάδισμα χάρη στις προηγούμενες αναπτύξεις της στα 2,5 GHz, η Verizon πλησιάζει γρήγορα και η AT&T δεν είναι πολύ πίσω.

Ενώ αυτές οι συχνότητες της μεσαίας ζώνης και της ζώνης C εξακολουθούν να είναι πολύ κάτω από τα 6 GHz, βρίσκονται σε μια εντελώς διαφορετική κατηγορία από τις συχνότητες χαμηλής ζώνης που αρχικά καθόρισαν το εύρος του Sub-6.

Πού ταιριάζει το mmWave;

Παρόλο που το φάσμα μεσαίας εμβέλειας έχει διακριθεί ως το γλυκό σημείο για το 5G, προσφέροντας τον καλύτερο συνδυασμό εμβέλειας και απόδοσης, υπάρχει ακόμα χώρος για mmWave σε κυκλοφορία 5G.

Η Verizon μπορεί να έκανε ένα λάθος τακτικής βάζοντας όλα τα αυγά της στο καλάθι mmWave, αλλά είχε τον πυρήνα μιας καλής ιδέας. Μόνο το mmWave μπορεί να παρέχει την αξιοπιστία και την απόδοση που απαιτούνται σε πυκνοκατοικημένες περιοχές.

Η AT&T και η T-Mobile ίσως το κατάλαβαν καλύτερα. Και οι δύο ανέπτυξαν το mmWave πιο στρατηγικά, καλύπτοντας μέρη όπως στάδια, αίθουσες συναυλιών, αεροδρόμια και άλλα μέρη όπου είναι πιθανό να συγκεντρωθούν χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες άτομα.

Είναι σε καταστάσεις όπως αυτή όπου το mmWave λάμπει. Η μεγαλύτερη χωρητικότητα των συχνοτήτων 28 GHz και 39 GHz που χρησιμοποιούνται για 5G mmWave σημαίνει μεγαλύτερο εύρος ζώνης για πολλές περισσότερες συσκευές. Εάν έχετε απογοητευτεί ποτέ από την κακή απόδοση 4G ή ακόμα και από την ένδειξη "No Signal" όταν παρακολουθείτε ένα πολυάσχολο αθλητικό γεγονός ή συναυλία, θα χαρείτε να μάθετε ότι το mmWave το λύνει αυτό. Χρησιμοποιώντας αυτές τις υψηλότερες συχνότητες, οι φορείς μπορούν παρέχει σταθερή απόδοση 5G σε χιλιάδες παρευρισκόμενους σε ένα στάδιο χωρίς να ιδρώνουν.

Το μείγμα συχνοτήτων 5G

Είναι πιθανώς προφανές μέχρι τώρα ότι δεν υπάρχει μια τέλεια συχνότητα για να λειτουργούν τα δίκτυα 5G. Για να επιτύχουν οι πάροχοι ό, τι υπόσχεται το 5G, πρέπει να χρησιμοποιούν ένα μείγμα φάσματος 5G ανάλογα με τις περιστάσεις.

Ενώ C-band και άλλες μεσαίες συχνότητες θα αναπτυχθούν πιο συχνά σε αστικές περιοχές, αυτές είναι υπερβολικές για την αγροτική κάλυψη όπου η εμβέλεια είναι πιο σημαντική από την απόδοση.

Αυτός είναι ο λόγος 5G χαμηλής ζώνης οι πύργοι θα συνεχίσουν να καλύπτουν την ύπαιθρο και τα καλά νέα είναι ότι όσο περισσότεροι άνθρωποι μετακινούνται σε smartphone 5G και άλλα συσκευές, η κυκλοφορία 4G σε αυτές τις συχνότητες θα μειωθεί, ανοίγοντας το δρόμο για μεγαλύτερες ταχύτητες 5G ακόμη και στις χαμηλότερες συχνότητες.

Εν τω μεταξύ, οι πάροχοι θα συνεχίσουν να συμπληρώνουν τα ταχύτερα δίκτυά τους 5G μεσαίας ζώνης mmWave πομποδέκτες σε μέρη όπως στάδια και αεροδρόμια όπου απαιτείται επιπλέον χωρητικότητα για την υποστήριξη μεγάλων ομάδων ανθρώπων. Η Verizon επίσης δεν σκοπεύει να κλείσει το αρχικό της δίκτυο mmWave που βρίσκεται ήδη σε πολλές αστικές περιοχές στο κέντρο της πόλης.

Τι ακολουθεί για το φάσμα 5G;

Αυτές οι τρεις περιοχές συχνοτήτων είναι μόνο η αρχή. Οι πάροχοι ανταγωνίζονται ήδη για νέα μπλοκ φάσματος 5G, αν και θα χρειαστεί λίγος χρόνος για να τοποθετηθούν όλα τα κομμάτια.

Για παράδειγμα, ένας τέταρτος παίκτης στο γήπεδο, Πιάτο, θα μπορούσε να καταλήξει να είναι ένα σκοτεινό άλογο σε αυτόν τον αγώνα. Αναδύεται από τις στάχτες της συγχώνευσης T-Mobile/Sprint, το Dish πρόσφατα ενεργοποίησε το νέο της δίκτυο Smart 5G που χρησιμοποιεί επαναστατική νέα τεχνολογία που βασίζεται στο cloud για να καταστήσει ταχύτερη και πιο προσιτή την ανάπτυξη της υπηρεσίας 5G σε ολόκληρη τη χώρα.

Το πιάτο ήταν ασκώντας πίεση στην FCC για να ανοίξει η ζώνη των 12 GHz, αν και αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε διαμάχη για αυτό το φάσμα με την υπηρεσία SpaceX Starlink του Elon Musk. Είναι δύσκολο να πούμε πώς τα 12 GHz θα ταιριάζουν στο μείγμα 5G - δεν είμαστε καν σίγουροι πώς να το ονομάσουμε αφού ζει στο τεράστιο χάσμα μεταξύ Sub-6, που σταματά στα 6 GHz και mmWave, που ξεκινά από 24 GHz.

Ωστόσο, αυτό το φάσμα των 12 GHz θα μπορούσε να γίνει ένα νέο γλυκό σημείο, παρέχοντας ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες χωρίς να θυσιάζει σχεδόν τόσο μεγάλη εμβέλεια όσο το mmWave των 28 GHz.

T-Mobile και Dish επίσης συλλογικά κατέχουν άδειες για το 99% του φάσματος των 47 GHz, αν και δεν είναι ακόμη σαφές τι σχεδιάζει να κάνει με αυτό ο ένας από τους δύο μεταφορείς. Η FCC σχεδιάζει επίσης να αδειοδοτήσει περισσότερο φάσμα mmWave στις περιοχές 57-64GHz, 71GHz, 81GHz και 92GHz.

Δεν εναποθέτει κάθε φορέας τις ελπίδες του σε αυτό το εξαιρετικά υψηλής συχνότητας (EHF) φάσμα. Η T-Mobile εργάζεται επιτυγχάνοντας ταχύτητες που μοιάζουν με mmWave σε δίκτυα Sub-6 χρησιμοποιώντας μια νέα δυνατότητα γνωστή ως τεχνολογία Carrier Aggregation. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό συνδέει πολλά κανάλια 5G χαμηλής και μεσαίας ζώνης μεταξύ τους, συνδυάζοντας το εύρος ζώνης τους.

Ωστόσο, το μεγαλύτερο εμπόδιο σε αυτές τις νέες πρωτοβουλίες θα περιμένει τους κατασκευαστές τσιπ και τηλεφώνων να καλύψουν τη διαφορά. Το πιο πρόσφατο της Qualcomm Snapdragon X60 προσφέρει βασική υποστήριξη για τη στρατηγική συγκέντρωσης κινητής τηλεφωνίας της T-Mobile, ενώ το νεότερο X65 και Χ70 βελτιώστε αυτό. Αυτό σημαίνει το iPhone 13, Galaxy S21, και πιο πρόσφατα μοντέλα είναι έτοιμα για αυτό. Ωστόσο, τα πρώτα τηλέφωνα 5G όπως το iPhone 12 και Samsung Galaxy S20 Ultra δεν θα μπορέσει να το εκμεταλλευτεί.

Το νέο φάσμα είναι εντελώς άλλο θέμα. Οι πάροχοι μπορούν να ανοίξουν οποιοδήποτε φάσμα θα τους επιτρέψει η FCC, αλλά τα smartphone πρέπει επίσης να είναι έτοιμα υποστηρίζουν αυτές τις συχνότητες — και οι περισσότερες δεν υπερβαίνουν τα πρότυπα που έχουν ήδη ευρέως αναπτυχθεί.

Για παράδειγμα, δεν υπάρχουν ακόμη τηλέφωνα στην αγορά που να υποστηρίζουν τη ζώνη των 12 GHz που προσπαθεί να αποκτήσει η Dish και δεδομένου ότι αυτή η συχνότητα δεν χρησιμοποιείται από κανέναν άλλον, το Dish θα έπρεπε να πείσει έναν κατασκευαστή smartphone να συμμετάσχει το. Το ίδιο ισχύει και με το φάσμα 47 GHz υψηλότερης συχνότητας.

Ωστόσο, υπάρχει μια αρκετά στενή σχέση μεταξύ των φορέων εκμετάλλευσης δικτύων κινητής τηλεφωνίας και των κατασκευαστών υλικού, ώστε αν οι πάροχοι την κατασκευάσουν, θα έρθουν και οι κατασκευαστές smartphone. Το κρίσιμο σημείο είναι ότι αυτά τα πράγματα χρειάζονται χρόνο, οπότε ενώ το φάσμα 5G θα επεκταθεί αναμφίβολα τα επόμενα χρόνια, δεν θα συμβεί από τη μια μέρα στην άλλη.

Συστάσεις των συντακτών

• Το τεράστιο προβάδισμα της T-Mobile στις ταχύτητες 5G δεν οδηγεί πουθενά
• Ο νέος δρομολογητής M6 Pro της Netgear σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε το γρήγορο 5G όπου κι αν πάτε
• Το 5G της T-Mobile εξακολουθεί να είναι απαράμιλλο - αλλά έχουν αυξηθεί οι ταχύτητες;
• Δείτε πόσο γρήγορο είναι πραγματικά το 5G στο Samsung Galaxy S23 σας
• Τι είναι το 5G UW; Το πραγματικό νόημα πίσω από το εικονίδιο στο τηλέφωνό σας