Mis sagedus on 5G? Kõik erinevad 5G vahemikud, selgitatud

Kui olete mõelnud 5G tundub keerulisem kui varasemad mobiilsidetehnoloogiad, te ei eksi täielikult. 5G lubab kiiremat jõudlust, paremat katvust ja üldlevinud ühenduvust järgmise põlvkonna toiteks autonoomsed autod ja nutiseadmed. Selle saavutamiseks peab see nihutama vanemate mobiilsidetehnoloogiate piire.

See nõuab ka 5G toimimist palju laiemal sagedusvahemikul. Lõppude lõpuks räägime tehnoloogiast, millel on potentsiaali asendada traadiga lairibaühendused ja isegi paljud traditsioonilised WiFi-võrgud. Tulevikus ei saa 5G-võrk lihtsalt tagasi pöörduda, kui paremat ühendust pole saadaval – see võib vägagi olla parim ühendus.

Niisiis, millisel sagedusel 5G võrk töötab? Sellele pole ühest otsest vastust, kuid see pole ka nii keeruline, kui esmapilgul tundub. 5G võrgud kasutavad paljusid erinevaid sagedusi, kuid need kõik saab rühmitada kolme kindlasse vahemikku, millest igaühel on oma plussid ja miinused.

Kiiruse ja ulatuse kompromiss

Enne 5G kasutatavate sagedusvahemike arutamist on oluline mõista, miks on vaja nii palju erinevaid sagedusi. Vastus sellele küsimusele on midagi, mida olete võib-olla juba oma kodus kogenud.

Kaasaegne Wi-Fi ruuterid töötab kahel sagedusel: 2,4 GHz ja 5 GHz. Kui olete kunagi püüdnud oma kodus parimat WiFi-levi saada, olete tõenäoliselt kohanud raadiolainete tööpõhimõtteid. Kui olete oma 2,4 GHz võrguga ühendatud, on kiirus aeglasem, kuid saate ühenduses püsida ka siis, kui olete ruuterist kaugemal. Teisest küljest annab 5 GHz kanal teile palju parema jõudluse, kuid te ei pruugi oma maja teise otsa jõuda.

Kuigi nende leviala on loomulikult palju lühem kui mobiilsidemastidel, kehtivad samad põhimõtted. Kõrgemad sagedused võivad kanda rohkem andmeid, kuid ei liigu nii kaugele ega tungi peaaegu sama hästi läbi tahkete objektide. Madalamad sagedused ulatuvad palju kaugemale ja on vähem häirete suhtes altid, kuid need on ka palju aeglasemad.

Mobiilsideoperaatorid peavad oma 5G võrkude ehitamisel arvestama nende samade kompromissidega. Kõrgeima sagedusega 5G signaalid võivad pakkuda meeletult kiiret juhtmevaba kiirust kuid see ei saa hõlmata palju rohkem kui linnaosa. Spektri teises otsas võivad madala sagedusega signaalid ulatuda kilomeetrite kaugusele, kuid ei paku vanematest 4G/LTE tehnoloogiatest märgatavalt paremat jõudlust.

Sub-6 versus mmWave

Kui 5G levis, jagas tööstus sagedused kaheks üldiselt laiaks vahemikuks: Sub-6 GHz (Sub-6) ja millimeeterlaine (mmWave).

Nagu nimigi viitab, pidid alam-6 sagedused hõlmama kõiki alla 6 GHz sagedusi, samas kui 5G mmWave spekter algas umbes 24 GHz ja tõusis sealt edasi.

Praktikas jäid Sub-6 5G varased väljalasked alles peamiselt alla 2 GHz vahemiku. Kuna neid sagedusi kasutasid juba 4G/LTE ja isegi vanemad 3G võrgud, olid operaatoritel nende kasutamiseks juba vajalikud litsentsid. See tegi 5G kiire kasutuselevõtu olemasolevatele võrkudele lihtsaks ja just seda tegid T-Mobile ja AT&T.

Täpsemalt seadistasid AT&T ja T-Mobile oma 5G võrgud samadele 850 MHz ja 1,9 GHz (1900 MHz) sagedustele, mida kasutavad varaseimad 2G GSM-võrgud ning 700 MHz ja 1,7 GHz (1700 MHz) sagedused, mis võeti kasutusele 3G ja LTE puhul levitamine. AT&T osutas ka mõningaid 5G teenuseid sagedusalas 2,3 GHz, samas kui T-Mobile langes 600 MHz-ni, et saada veelgi paremat katvust üleriigilise 5G võrgu jaoks.

Vahepeal otsustas Verizon minna oma esialgse 5G kasutuselevõtuga vastupidises suunas, kasutades palju kiiremat 28 GHz mmWave sagedust. See võimaldas Verizonil kiidelda suurimate kiirustega; a 2020 OpenSignal Aruandes oli Verizon maailmas kindlalt juhtpositsioonil, keskmise allalaadimiskiirusega 506 Mbps, kuna tal ei olnud ühtegi 5G-võrku, mis alamb kuuendat kuud, et oma tulemust langetada. Äärmiselt piiratud mmWave sageduste ulatus tähendas aga vähem kui 1% Verizoni klientidest isegi nägid, et ettevõtte 5G võrk ilmus nende nutitelefonidesse.

Madala sagedusala 5G väljakutsed

Madalriba 5G Laske AT&T-l ja T-Mobile'il oma võrgud väga kiiresti tööle panna, kuna nad ei pidanud ootama uusi litsentse, lisaks said nad kasutada ka olemasolevat 4G infrastruktuuri. Siiski oli see viimane punkt, mis tõi esile varajane 5G jõudlus on nii ebaaus paljude inimeste jaoks.

Et 5G ja 4G rahumeelselt samadel sagedustel koos eksisteeriksid, pidid operaatorid kasutama tehnoloogiat, mida tuntakse dünaamilise spektri jagamise (DSS) nime all. See uus 5G-võimalus võimaldas tal edastada eetrit vanemale 4G-liiklusele.

Probleem on selles, et 4G võrgud ei tea DSS-ist midagi; 4G-d ei õpetatud jagama, seega oli 5G-liiklus alati viisakalt kõrvale astuda, kui 4G-liiklus ilmus. Teisisõnu, vanemad ja aeglasemad 4G signaalid said alati uuema ja kiirema 5G eelise.

See tähendab, et lisaks madalamate sageduste piiratud läbilaskevõimele takistasid madala sagedusala 5G-võrgud võitlema ka kogu 4G-liikluse nende eetris leidmise eest. Pole ime, et varased 5G võrgud ei suutnud pakkuda kiirust, mis oli märgatavalt kiirem kui 4G.

Isegi siis, kui Verizon lõpuks 2020. aasta lõpus oma madala sagedusalaga üleriigilise 5G võrgu sisse lülitas, et tuua 5G ülejäänud 99% oma võrgust. klientidele, oli selle 5G jõudlus nii kehv, et mõned eksperdid soovitasid säästmiseks oma nutitelefonides 5G välja lülitada. aku kestvus.

Uus keskriba spekter muudab mängu

Pärast neid esialgseid kasutuselevõttu juhtus kaks asja, mis näitasid, et tööstuse eksperdid võisid eksida, koondades kõik alla 6 GHz sagedused ühte kategooriasse "Sub-6".

Mõlemad hõlmasid a kõrgema sagedusega keskriba spekter, kuigi vedajad lähenesid sellele kahe erineva nurga alt.

Tänu selle 2020. aasta ühinemine Sprintiga, T-Mobile'il oli äss varrukas. Sprint oli teinud ebatavalise valiku, et käitada oma 4G/LTE-võrku peaaegu eranditult 2,5 GHz spektril, mis ületab tunduvalt teiste operaatorite ning vanemate GSM- ja 3G-võrkude kasutatavat vahemikku.

Kuid selle vanema 4G/LTE võrgu hoidmise asemel eemaldas T-Mobile kirurgiliselt kõik Sprinti tornid, vabastades selle 2,5 GHz spektri kasutamiseks ainult uutes 5G versioonides. See andis T-Mobile'ile mängimiseks kiiremad sagedused, mida 4G-signaalid ei koormaks. Seega oli 5G-liiklusel nendel lainetel selge tee, ilma et oleks vaja vanemale 4G-liiklusele järeleandmiseks kasutada DSS-i. Sellest sai selgroog T-Mobile'i 5G Ultra Capacity võrk.

AT&T ja Verizon ei olnud nii õnnelik. Kuigi AT&T-l oli 2,3 GHz spekter, ei piisanud sellest, et midagi muuta. Selle asemel pidid mõlemad operaatorid ootama, kuni föderaalne kommunikatsioonikomisjon (FCC) vabastab veel spektri, mida nüüd nimetatakse C-riba vahemik.

2021. aasta alguses toimunud FCC oksjonil langes Verizon 45,4 miljardit dollarit, et tagada võimalikult suur osa sellest spektrist. AT&T kulutas ka üle 23 miljardi dollari ja isegi T-Mobile korjas tüki pirukast 9,3 miljardi dollari eest. See andis operaatoritele õiguse käitada 5G võrke sagedustel 3,7–3,98 GHz.

Mõlemad kandjad hakkas seda uut spektrit hästi kasutama selle aasta alguses, ja kõrgemad sagedused on juba olemas tõestanud end enam kui suutelisena pakkuma kiirust, mida 5G alguses lubas. Kuigi T-Mobile on tänu oma varasematele 2,5 GHz kasutuselevõtule edumaa, on Verizon kiiresti järele jõudmas ja AT&T pole palju enam maha jäänud.

Kuigi need kesk- ja C-riba sagedused on endiselt tunduvalt alla 6 GHz, on need täiesti erinevas klassis madalatest sagedustest, mis algselt määratlesid ala-6 vahemiku.

Kuhu mmWave sobib?

Kuigi keskklassi spekter on silma paistnud kui 5G parim koht, pakkudes parimat vahemiku ja jõudluse kombinatsiooni, on siiski koht mmWave 5G levitamisel.

Verizon võis teha taktikalise vea, pannes kõik oma munad mmWave'i korvi, kuid sellel oli hea idee tuum. Ainult mmWave suudab pakkuda tiheasustusaladel vajalikku töökindlust ja jõudlust.

AT&T ja T-Mobile said sellest ehk paremini aru. Mõlemad levitasid mmWave'i strateegilisemalt, hõlmates selliseid kohti nagu staadionid, kontserdisaalid, lennujaamad ja muud kohad, kuhu tõenäoliselt kogunevad tuhanded või kümned tuhanded inimesed.

See on sellistes olukordades, kus mmWave paistab. 5G mmWave jaoks kasutatavate 28 GHz ja 39 GHz sageduste suurem läbilaskevõime tähendab rohkemate seadmete jaoks rohkem ribalaiust. Kui olete kunagi pingelisel spordiüritusel või kontserdil osaledes pettumust valmistanud kehva 4G jõudluse või isegi signaali puudumise tõttu, on teil hea meel teada saada, et mmWave lahendab selle probleemi. Neid kõrgemaid sagedusi kasutades saavad kandjad pakkuda tuhandetele staadionil osalejatele kindlat 5G jõudlust ilma higistamata.

5G sageduste segu

Tõenäoliselt on praeguseks ilmne, et 5G võrkude jaoks pole ühtegi ideaalset sagedust. Selleks, et operaatorid saaksid täita 5G lubadusi, peavad nad vastavalt asjaoludele kasutama 5G spektri kombinatsiooni.

Kuigi C-riba ja muud keskriba sagedused on kõige sagedamini kasutatavad linnapiirkondades, need on maapiirkondade leviala jaoks ülemäärased, kus ulatus on olulisem kui jõudlus.

See on põhjus, miks madala sagedusega 5G tornid katavad maapiirkondi ka edaspidi ja hea uudis on see, et kui rohkem inimesi läheb üle 5G nutitelefonide ja muude seadmetes väheneb 4G liiklus nendel sagedustel, sillutades teed kiirematele 5G kiirustele isegi madalamatel sagedustel. sagedused.

Vahepeal jätkavad operaatorid oma kiiremate keskriba 5G võrkude täiendamist mmWave transiiverid sellistes kohtades nagu staadionid ja lennujaamad, kus suurte inimrühmade toetamiseks on vaja lisavõimsust. Verizon ei kavatse ka sulgeda oma algset mmWave'i võrku, mis on juba leitud paljudes kesklinna piirkondades.

Mis saab 5G spektri järgmiseks?

Need kolm sagedusvahemikku on alles algus. Vedajad võistlevad juba uute 5G spektriplokkide pärast, kuigi kõigi tükkide paika panemine võtab aega.

Näiteks neljas mängija väljakul, Nõu, võib selles võidusõidus olla tume hobune. T-Mobile'i/Sprinti ühinemise tuhast tõusnud Dish hiljuti lülitas sisse oma uue Smart 5G võrgu mis kasutab revolutsioonilist uut pilvepõhist tehnoloogiat, et muuta 5G-teenuse levitamine kogu riigis kiiremaks ja soodsamaks.

Roog on olnud lobitööd FCC-s 12 GHz sagedusala avamiseks, kuigi see on praegu võitluses selle spektri üle Elon Muski teenusega SpaceX Starlink. Raske on öelda, kuidas 12 GHz 5G segusse mahub – me pole isegi kindlad, kuidas seda nimetada, kuna see asub 6 GHz juures peatuva Sub-6 ja sagedusel 24 GHz algava mmWave'i vahel.

Sellest 12 GHz spektrist võib aga saada uus magus koht, mis pakub veelgi suuremat kiirust, ohverdamata peaaegu sama palju leviala kui 28 GHz mmWave.

Samuti T-Mobile ja Dish omavad ühiselt litsentse 99% 47 GHz spektrist, kuigi pole veel selge, mida kumbki operaator kavatseb sellega peale hakata. FCC kavatseb litsentsida ka rohkem mmWave'i spektrit sagedusvahemikus 57–64 GHz, 71 GHz, 81 GHz ja 92 GHz.

Mitte iga operaator ei pane oma lootusi sellele ülikõrge sageduse (EHF) spektrile. T-Mobile on selle kallal töötanud mmWave-laadse kiiruse saavutamine Sub-6 võrkudes kasutades uut funktsiooni, mida tuntakse Carrier Aggregation tehnoloogiana. Nagu nimigi viitab, seob see mitu madala ja keskmise sagedusala 5G kanalit, ühendades nende ribalaiuse.

Suurim takistus nendele uutele algatustele on aga kiibi- ja telefonitootjate järelejõudmise ootamine. Qualcommi uusim Snapdragon X60 pakub baastuge T-Mobile'i operaatorite koondamise strateegiale, samas kui uuem X65 ja X70 seda parandada. See tähendab, iPhone 13, Galaxy S21, ja uuemad mudelid on selleks valmis. Varaseimatele 5G-telefonidele meeldib aga iPhone 12 ja Samsung Galaxy S20 Ultra ei saa seda ära kasutada.

Uus spekter on hoopis teine ​​teema. Operaatorid saavad avada mis tahes spektri, mida FCC neile võimaldab, kuid ka nutitelefonid peavad olema selleks valmis toetavad neid sagedusi – ja enamik neist ei ületa standardeid, mis on juba laialt levinud kasutusele võetud.

Näiteks ei ole turul veel ühtegi telefoni, mis toetaks 12 GHz sagedusala, mida Dish üritab omandada, ja kuna keegi teine ​​seda sagedust ei kasuta, peaks Dish veenma nutitelefoni tootjat seda. Sama kehtib ka kõrgema sagedusega 47 GHz spektri puhul.

Sellegipoolest on mobiilsideoperaatorite ja riistvaratootjate vahel piisavalt tihe suhe, et kui operaatorid selle ehitavad, tulevad nutitelefonide tootjad. Kriitiline punkt on see, et need asjad võtavad aega, nii et kuigi 5G spekter lähiaastatel kahtlemata laieneb, ei juhtu see üleöö.

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
• Mis on 5G UW? Teie telefoni ikooni tegelik tähendus