Mis on mmWave? Kõrgriba 5G selgitatud

Väljalaskmine 5G tehnoloogia kogu maailmas on olnud tunduvalt keerulisem kui varasemad traadita ühenduse standardid. Kuna 5G nõuab enneolematut jõudlust, peavad operaatorid navigeerima keerulises raadiosageduste meres, et tagada nende edastamine. parimad võimalikud kiirused ja katvus.

Vanemad GSM-, 3G- ja 4G/LTE-tehnoloogiad töötasid suhteliselt kitsas sagedusribas, jättes operaatoritele oma võrkude juurutamisel mõnevõrra piiratud valikuvõimalused. Võrdluseks, 5G hõlmab kogu spektrit, alates madalast sagedusalast 600 MHz kuni ülikõrgete 47 GHz sagedusteni.

Tulemuseks on see, et 5G pakub operaatoritele palju võimalusi oma 5G-võrkude parimaks kasutuselevõtuks, võimaldades neil proovida ideaalset tasakaalu leviala ja jõudluse vahel. Ideaalsetes tingimustes pakuks see kõigile parimat 5G-d. Reaalses maailmas on asjad aga tunduvalt keerulisemad.

Mis on mmWave?

5G spektri selle vahemiku ülemises otsas on mmWave'i ehk "millimeeterlaine" sagedused, mis ulatuvad 24 GHz kuni 47 GHz. Tehniliselt öeldes, millimeeter laine on määratletud kui ülikõrge sagedus (EHF) vahemikus 30 GHz kuni 300 GHz, mis on nimetatud seetõttu, et need on sagedused, mille lainepikkused muutuvad lühikeseks kui üks millimeeter.

Siiski, nagu ka C-riba spekterFöderaalne Sidekomisjon (FCC) määratles USA-s uuesti mmWave'i vahemiku alumise otsa, alustades superkõrge vahemiku ülemisest vahemikust. Sagedusala (SHF) alates 24 GHz, mis läheb üle EHF-iks teel 47 GHz-ni, mis on praegu eraldatud spektri tipp 5G.

FCC kavatseb lõpuks litsentsida veelgi suurema mmWave spektri – see vaatleb 57–64 GHz vahemikku, mis on praegu litsentseerimata, ja vähekasutatud 71 GHz, 81 GHz ja 92 GHz sagedusi. Tõenäoliselt on see siiski veel mõne aasta pärast, eriti kuna operaatorid ei ole veel täielikult ära kasutanud juba olemasolevat mmWave'i spektrit.

Vahemik vs. kiirust

Nagu igaüks, kes on koos töötanud kodused WiFi-ruuterid teab, et kõrgemad sagedused pakuvad suurema kiiruse jaoks rohkem ribalaiust, kuid see tuleb leviala ja leviala arvelt. Teie ruuteri 2,4 GHz signaal katab tõenäoliselt kogu teie kodu, kuid suhteliselt kehva kiirusega, samas kui 5 GHz sagedused pakuvad suurepärast jõudlust mängimiseks ja voogesitamiseks, kuid ei pruugi teie keldrisse või tagasi jõuda tuba.

Just nii töötavad füüsikaseadused raadiolainete puhul. Kõrgemad sagedused on kiiremad, kuid ei jõua nii kaugele kui madalamad ja aeglasemad sagedused.

Mobiilsideoperaatorid seisavad silmitsi klientidele tugevate ja kiirete signaalide edastamisega samade väljakutsetega, nagu otsiksite oma WiFi-ruuterile ideaalset kohta. Lihtsalt vedajad peavad sellega tegelema palju suuremas ulatuses.

Kõrgemate sageduste kasutamine võimaldab operaatoritel pakkuda suuremat kiirust, kuid kompromiss on see, et nad peavad seda tegema ehitage rohkem torne ja asetage need üksteisele lähemale, et pakkuda sama katvust kui madalama sagedusega signaal oleks.

Fenomenaalsed kosmilised kiirused, väike ulatus

Kunagi oli paljude arvates 5G tehnoloogia tulevik kõrgsageduslik mmWave 5G sagedusriba. Lõppude lõpuks suudab see toimetada naeruväärselt muljetavaldavad kiirused mis ulatuvad palju kaugemale sellest, milleks enamik juhtmega lairibateenuseid isegi suutelised on.

Ideaalsetes tingimustes võib 5G kiirus üle mmWave sageduste ulatuda 4 Gbps-ni, kuigi see on tüüpilisem on leida seadmeid, mis hõljuvad tsoonis 500Mbps–1Gbps. Kuid isegi kõige aeglasemad mmWave'i kiirused on madalamate sageduste kasutamisel 3–4 korda kiiremad kui keskmine 5G jõudlus.

Nagu mõned kandjad kiiresti avastasid, on probleem selles, et nendel ülikõrgetel sagedustel on masendavalt lühike ulatus; üks mmWave transiiver ei paku tõenäoliselt kindlat katvust linnaosast palju suurematele asjadele.

See ei tohiks olla üllatav, kui arvate, et mmWave'i signaalid algavad sagedusest 24 GHz - suurusjärgu võrra kõrgemad sagedustest, mida tavaliselt kasutatakse Wi-Fi ja mobiilside jaoks.

See aga asetab need levialast välja kõigest, mis tavaliselt häireid põhjustaks, eriti kuna kõik nendel sagedustel on samuti sarnaselt lühikese ulatusega. Tavaliselt leiate EHF-spektri, mida kasutavad satelliit-ilmasüsteemid, sõjaväerelvade radar, politsei kiirusradar ja turvakontrollisüsteemid lennujaamade kontrollpunktides.

mmWave maastik

Seda kõike silmas pidades pole üllatav, et enamik operaatoreid pole mmWave tehnoloogiaga palju ära teinud.

USA operaatorite hulgas on ainult Verizon panustage suuresti mmWave'ile selle varases 5G juurutamises. AT&T tegeles sellega, samas kui T-Mobile hoidus sellest spektrist peamiselt eemale.

Verizoni hasartmäng võimaldas tal juba varakult kiidelda hämmastavalt kiire 5G kiirusega. 2020. aasta aruanne OpenSignal näitas Verizonile tohutut ülemaailmset edumaa, mille keskmine allalaadimiskiirus on üle kahe korra kiirem kui tema lähim rivaal, Lõuna-Korea LG U+.

Nende suurte kiiruste trikk oli aga see, et Verizon kasutas mmWave'i spektrit eranditult oma 5G võrgu jaoks. Operaatoril ei olnud aeglasemaid kesk- ega madalaribalisi 5G-võrke, et oma numbreid alla tõmmata. See oli Verizoni 5G ülilairibavõrk, nagu see algselt eksisteeris. See töötas peaaegu täielikult 28 GHz spektris.

Lisaks pidi Verizoni 506 Mbps kiirusega kaasnema üsna suur täpsustus – need polnud saadaval 99% operaatori klientidest. mmWave'i äärmiselt lühike ulatus tähendas, et Verizon ei olnud seda kaugemale kasutusele võtnud mõned suuremad linnakeskusedja OpenSignal märkis, et Verizoni kliendid pääsesid oma mmWave 5G võrgule ligi ainult umbes 0,4% ajast. See kujund 2021. aastaks kahekordistus 0,8%-ni, kuid see tähendas siiski, et Verizoni kliendid veetsid rohkem kui 99% oma ajast 4G/LTE-ühendusele.

AT&T valis mmWave'i strateegilisema kasutamise. See oli varakult litsentsinud osa 24 GHz 5G spektrist, mida kasutati peamiselt äriliseks kasutamiseks mõnes linnas. Hiljem langes see 1,2 miljardit dollarit, et omandada märkimisväärne osa 39 GHz spektrist, mida ta on oma klientidele aktiivsemalt juurutanud. AT&T nimetab seda oma 5G+ teenuseks.

Tehniliselt öeldes on T-Mobile'il mõned mmWave'i juurutused mõnes linnas, kuid operaator ei räägi sellest eriti palju. T-Mobile'il oli kena tükk kiiret keskriba spektrit, millega mängida juba ammu enne, kui konkurendid said oma käed külge panna ihaldatud C-riba spekter, seega pole mmWave olnud operaatori plaanide jaoks peaaegu sama oluline.

mmWave'i eelised

Selle asemel, et rajada kogu oma 5G võrk mmWave'ile, nagu Verizon tegi, on AT&T keskendunud oma madalama sagedusega 5G täiendamisele mmWave'i rakkudega. eriti tihedates piirkondades nagu staadionid ja lennujaamad.

See kasutab ära mmWave'i üht kõige olulisemat eelist. Äärmiselt kõrged sagedused ei paku ainult üksikutele kasutajatele suuremat ribalaiust; kogu see täiendav ribalaius võimaldab tal ka ummikuid palju tõhusamalt toime tulla.

Lihtsustatud matemaatika kasutamiseks võib öelda, et kui mmWave'i transiiver suudab ühele seadmele pakkuda kuni 4 Gbps läbilaskevõimet, saavad 40 seadet hõlpsasti stabiilse 100 Mbps ühenduse ilma üksteist aeglustamata.

Lisaks tähendab mmWave'i lühem ulatus, et operaatorid peavad kasutusele võtma palju rohkem transiivereid. Selleks ajaks, kui AT&T on jalgpallistaadioni katmiseks välja pannud piisavalt transiivereid, suudab see tõhusalt edastada suure jõudlusega 5G tuhanded inimesed, kes osalevad mängul või üritusel.

Samamoodi on mmWave ideaalne lennujaamades, mitte ainult suure reisijate arvu tõttu läbi vaid ka seetõttu, et need sagedused on nii kaugel kõigest, mida lennunduses kasutatakse seal on nende ümber pole vaidlusi.

T-Mobile on ka vaikselt öelnud, et jätkab mmWave'i väljatöötamist seal, kus see on mõttekas, kuid erinevalt AT&T-st ja Verizonist ei kavatse ta oma mmWave'i võrku eristada. T-Mobile'i kliendid ei näe oma telefonis sümbolit „5G+” või „5G UW”, kui need on ühendatud mmWave'iga. Selle asemel saavad T-Mobile'i kasutajad kindlat levi ja jõudlust olenemata sellest, kas nad istuvad kodus või osalevad Super Bowlil.

Võtme mmWave sagedused

Mõned operaatorid on litsentsinud ka muid mmWave'i spektri osi, kuigi enamik neist ei ole tõenäoliselt niipea kasutamiseks saadaval.

Näiteks T-Mobile'il ja Dishil on litsentsid, mis moodustavad 99% 47 GHz spektrist. On ebaselge, mida need operaatorid kavatsevad sellega teha, eriti kuna see pakub veelgi halvemat katvust Verizoni 28 GHz ja AT&T 39 GHz vastu.

Veelgi olulisem on see, et ükski tarbijatele mõeldud nutitelefon ei jõua praegu isegi 47 GHz sageduseni. Apple'i oma iPhone 13 valik ja Samsungi Galaxy S22 mudelid toetab vaid käputäis mmWave 5G ribasid, mis on tähistatud kui n257 (28 GHz), n258 (26 GHz), n260 (39 GHz) ja n261 (28 GHz). Nendest ainult n260 ja n261 kasutavad USA operaatorid; teised on mõeldud ühilduvuseks mmWave 5G teenustega kogu maailmas.

Tulevik on C-riba

Nii põnevalt kui ka mmWave'i spekter 5G esimestel päevadel kõlas, on operaatorid mõistnud, et 5G tehnoloogia tulevik pole selles.

Verizon pidi selle õppetunni kõige raskemini õppima, kuna varase 5G-võrguga ei olnud 99% klientidest olemas. Verizon järgnes sellele madalama sagedusega üleriigilise 5G võrguga, mis jagas ruumi oma 4G/LTE signaalidega. See andis klientidele telefonis 5G-indikaatori, kuid üldiselt ei saavutatud kiirust, mis ei olnud parem kui 4G.

Alles siis, kui Verizon sai selle kasutusele võtta C-riba spekter et selle 5G õnn hakkas tõesti muutuma. See ei olnud täielikult Verizoni süü; C-riba spektri litsentsimiseks pidi see kõigepealt langetama 45 miljardit dollarit võidelda lennutööstusega et kartis, et see tekitab probleeme lennukiinstrumentidega.

Sellegipoolest, kui Verizon lõpuks 2022. aasta alguses oma uue C-riba võtme keeras, oli palju rohkem tema kliente hakkas nägema tõelist 5G kiirust. See oli nii suur jõudlushüpe, et Verizon muutis uue C-riba võrgu oma Ultra Wideband 5G teenuse osaks.

Kuigi AT&T on olnud C-riba teenuse järkjärgulise kasutuselevõtuga, on ka kliendid nendes vähestes linnades, kus see on saadaval, avastanud oma 5G kiiruse muljetavaldava tõusu.

Isegi T-Mobile, millel juba on oma tugev 2,5 GHz Ultra Capacity 5G võrk, kavatseb kasutada kõrgema sagedusega C-riba spektrit, et anda oma klientidele vajalik tõuge nendes piirkondades, kus on vaja rohkem võimsust.

Lõpuks on mmWave'i roll avalikus 5G-tehnoloogias olemasolevaid võrke täiendada, mitte asendada. MmWave'i spektri tohutu võimsus muudab selle ideaalseks usaldusväärse 5G pakkumiseks äärmiselt tihedates asustuskeskustes. Lühiulatus tähendab aga, et see ei suuda kunagi iseseisvalt seista. mmWave on alati kõige sobivam, kui seda kasutatakse 5G tugevdamiseks teatud piirkondades.

Toimetajate soovitused

• T-Mobile'i tohutu edumaa 5G kiiruste osas ei kao kuhugi
• Netgeari uus ruuter M6 Pro võimaldab teil kasutada kiiret 5G-d kõikjal, kuhu lähete
• T-Mobile'i 5G on endiselt võrreldamatu – aga kas kiirused on langenud?
• Siit saate teada, kui kiire 5G teie Samsung Galaxy S23-s tegelikult on
• Qualcommi Snapdragon X75 juhatab sisse 5G-ühenduvuse järgmise ajastu