Mikä on mmWave? Korkeakaistainen 5G selitetty

Käyttöönotto 5G tekniikkaa ympäri maailmaa on ollut huomattavasti monimutkaisempi kuin aiemmin tulleet langattomat standardit. Koska 5G vaatii ennennäkemättömän suorituskyvyn, operaattoreiden on navigoitava hankalalla radiotaajuuksien merellä varmistaakseen, että ne voivat toimittaa parhaat mahdolliset nopeudet ja kattavuus.

Vanhemmat GSM-, 3G- ja 4G/LTE-tekniikat toimivat suhteellisen kapealla taajuuskaistalla, mikä jätti operaattoreille jonkin verran rajalliset valinnat verkkojensa käyttöönotossa. Verrattuna, 5G kattaa koko spektrin matalakaistaisesta 600 MHz: stä erittäin korkeisiin 47 GHz: n taajuuksiin.

Tuloksena on, että 5G tarjoaa operaattoreille runsaasti vaihtoehtoja 5G-verkkojensa käyttöönottamiseksi parhaiten, jolloin he voivat yrittää löytää ihanteellisen tasapainon peiton ja suorituskyvyn välillä. Ihanteellisissa olosuhteissa tämä tarjoaisi parhaan 5G: n kaikille. Todellisessa maailmassa asiat ovat kuitenkin huomattavasti monimutkaisempia.

Mikä on mmWave?

5G-spektrin tämän alueen yläpäässä elävät mmWave- eli "millimetriaalto"-taajuudet 24 GHz: stä 47 GHz: iin. Teknisesti sanottuna millimetri aalto määritellään äärimmäisen korkean taajuuden (EHF) alueeksi 30 GHz - 300 GHz, joka on nimetty, koska näillä taajuuksilla aallonpituudet ovat yhtä lyhyitä kuin yksi. millimetri.

Kuitenkin, kuten C-kaistan spektri, Federal Communications Commission (FCC) määritteli uudelleen mmWave-alueen alemman pään Yhdysvalloissa alkaen Super High -alueen yläalueelta. Taajuusalue (SHF) alkaen 24 GHz, siirtyy EHF: ksi matkalla 47 GHz: iin, joka on tällä hetkellä taajuudelle varatun taajuuden yläpää. 5G.

FCC aikoo lisensoida lopulta vielä korkeamman mmWave-spektrin – se tarkastelee tällä hetkellä lisensoimatonta 57–64 GHz: n aluetta ja vähän käytettyjä 71 GHz: n, 81 GHz: n ja 92 GHz: n taajuuksia. Se on kuitenkin todennäköisesti vielä muutaman vuoden päässä, varsinkin kun operaattorit eivät ole vielä käyttäneet täysimääräisesti käytössään olevaa mmWave-spektriä.

Alue vs. nopeus

Kuten kuka tahansa, joka on työskennellyt kodin Wi-Fi-reitittimet tietää, korkeammat taajuudet tarjoavat enemmän kaistanleveyttä nopeampia nopeuksia varten, mutta tämä tapahtuu kantaman ja peiton kustannuksella. Reitittimestäsi tuleva 2,4 GHz: n signaali kattaa todennäköisesti koko kotisi, mutta suhteellisen huonoilla nopeuksilla, kun taas 5 GHz taajuudet tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn pelaamiseen ja suoratoistoon, mutta ne eivät välttämättä pääse kellariisi tai takaisin huone.

Juuri näin fysiikan lait toimivat radioaaltojen suhteen. Korkeammat taajuudet ovat nopeampia, mutta eivät voi kulkea läheskään yhtä pitkälle kuin matalammat ja hitaammat taajuudet.

Matkapuhelinoperaattorit kohtaavat samat haasteet voimakkaiden ja nopeiden signaalien toimittamisessa asiakkailleen kuin löytäisit ihanteellisen paikan Wi-Fi-reitittimellesi. Lentoyhtiöiden on vain käsiteltävä tätä paljon suuremmassa mittakaavassa.

Korkeampien taajuuksien käyttö mahdollistaa operaattorien nopeamman nopeuden, mutta kompromissi on se, että heidän on pakko rakentaa lisää torneja ja sijoittaa ne lähemmäksi toisiaan tarjotaksesi saman peiton kuin matalataajuisella signaalilla olisi.

Ilmiömäiset kosmiset nopeudet, pieni valikoima

Aikoinaan korkeataajuinen mmWave 5G -kaista oli se, mitä monet uskoivat olevan 5G-teknologian tulevaisuus. Loppujen lopuksi se voi toimittaa naurettavan vaikuttavia nopeuksia jotka ylittävät sen, mihin useimmat kiinteät laajakaistapalvelut pystyvät.

Ihanteellisissa olosuhteissa 5G-nopeudet mmWave-taajuuksilla voivat saavuttaa 4Gbps, vaikka se on tyypillisemmin löytää laitteita, jotka leijuvat 500 Mbps–1 Gbps vyöhykkeellä. Hitaimmillaankin mmWave-nopeudet ovat kuitenkin 3–4 kertaa nopeampia kuin keskimääräinen 5G-suorituskyky käytettäessä matalampia taajuuksia.

Kuten jotkut kantoaallot nopeasti havaitsivat, ongelmana on, että näillä erittäin korkeilla taajuuksilla on masentavan lyhyt kantama; yksi mmWave-lähetin-vastaanotin ei todennäköisesti tarjoa vankkaa kattavuutta mihinkään paljon suurempaa kuin korttelia.

Tämän ei pitäisi olla yllättävää, kun otat huomioon, että mmWave-signaalit alkavat 24 GHz: stä – suuruusluokkaa suurempi kuin taajuudet, joita tavallisesti käytetään Wi-Fi- ja matkapuhelinviestinnässä.

Tämä kuitenkin asettaa ne selvästi kaiken alueen ulkopuolelle, mikä tyypillisesti aiheuttaisi häiriöitä, varsinkin kun kaikilla näillä taajuuksilla on myös yhtä lyhyt kantama. Yleensä löydät EHF-spektrin, jota käyttävät satelliittisääjärjestelmät, sotilasasetutkat, poliisin nopeustutkat ja turvatarkastusjärjestelmät lentokenttien tarkastuspisteissä.

mmWave-maisema

Kaiken tämän mielessä ei ole yllättävää, että useimmat operaattorit eivät ole tehneet paljon mmWave-tekniikalla.

Yhdysvaltalaisista operaattoreista vain Verizon panostaa voimakkaasti mmWaveen sen varhaisissa 5G-asetuksissa. AT&T harrasti sitä, kun taas T-Mobile pääosin välttyi tuolta spektriltä.

Verizonin uhkapeli mahdollisti sen huikean nopean 5G-nopeuden jo varhain. Vuoden 2020 raportti OpenSignal osoitti Verizonin massiivisella maailmanlaajuisella johtoasemalla, jonka keskimääräinen latausnopeus on yli kaksi kertaa nopeampi kuin sen lähin kilpailija, eteläkorealainen LG U+.

Näiden suurten nopeuksien temppu oli kuitenkin se, että Verizon käytti mmWave-taajuutta yksinomaan 5G-verkkoonsa. Operaattorilla ei ollut hitaampia keski- tai matalakaistaisia ​​5G-verkkoja, jotka veivät sen numeroita alas. Tämä oli Verizonin 5G Ultra Wideband Network sellaisena kuin se alun perin oli olemassa. Se toimi lähes kokonaan 28 GHz: n taajuudella.

Lisäksi Verizonin 506 Mbps: n nopeuksien piti tulla melko suurella tarkennuksella – ne eivät olleet saatavilla 99 %:lle operaattorin asiakkaista. Erittäin lyhyt mmWaven kantama tarkoitti, että Verizon ei ollut ottanut sitä käyttöön pidemmälle muutama suuri kaupunkikeskus, ja OpenSignal huomautti, että Verizonin asiakkaat pääsivät sen mmWave 5G -verkkoon vain noin 0,4 % ajasta. Tämä kuvio kaksinkertaistui 0,8 prosenttiin vuoteen 2021 mennessä, mutta se tarkoitti silti, että Verizonin asiakkaat viettivät yli 99 % ajastaan ​​4G/LTE-yhteydellä.

AT&T valitsi mmWaven strategisemman käytön. Se oli lisensoinut jo varhain osan 24 GHz: n 5G-taajuuksista, pääasiassa yrityskäyttöön muutamissa kaupungeissa. Myöhemmin se pudotti 1,2 miljardia dollaria hankkiakseen huomattavan osan 39 GHz: n taajuuksista, jota se on aktiivisemmin käyttänyt asiakkailleen. AT&T kutsuu tätä 5G+ -palvelukseen.

Teknisesti ottaen T-Mobilella on mmWave-käyttöönottoa muutamassa kaupungissa, mutta operaattori ei puhu siitä kovin paljon. T-Mobilella oli mukava osa nopeaa keskikaistaspektriä pelata kauan ennen kuin sen kilpailijat pääsivät käsiksi haluttu C-kaistaspektri, joten mmWave ei ole ollut läheskään yhtä tärkeä operaattorin suunnitelmille.

mmWaven edut

Sen sijaan, että perustaisi koko 5G-verkkonsa mmWaveen, kuten Verizon teki, AT&T on keskittynyt laajentamaan matalataajuista 5G-verkkoaan mmWave-soluilla. erittäin tiheillä alueilla, kuten stadioneilla ja lentokentillä.

Tämä hyödyntää yhtä mmWaven merkittävimmistä eduista. Erittäin korkeat taajuudet eivät vain tarjoa suurempaa kaistanleveyttä yksittäisille käyttäjille; Kaikki tämä ylimääräinen kaistanleveys antaa sen myös käsitellä ruuhkautumista paljon tehokkaammin.

Jos mmWave-lähetin-vastaanotin pystyy tarjoamaan jopa 4 Gbps: n siirtonopeuden yhdelle laitteelle, 40 laitetta voi helposti saada vakaat 100 Mbps yhteydet hidastamatta toisiaan.

Lisäksi mmWaven lyhyempi kantama tarkoittaa, että kantajien on otettava käyttöön paljon enemmän lähetin-vastaanottimia. Kun AT&T on asentanut tarpeeksi lähetin-vastaanottimia kattamaan jalkapallostadionin, se pystyy toimittamaan tehokkaasti korkean suorituskyvyn 5G: tä tuhannet ihmiset osallistuvat peliin tai tapahtumaan.

Samoin mmWave on ihanteellinen lentoasemille, ei pelkästään ohikulkevien matkustajien suuren määrän vuoksi kautta vaan myös siksi, että nuo taajuudet ovat niin kaukana kaikesta ilmailussa käytetystä siellä on niiden ympärillä ei ole kiistaa.

T-Mobile on myös hiljaa sanonut, että se jatkaa mmWaven rakentamista siellä, missä se on järkevää, mutta toisin kuin AT&T ja Verizon, se ei aio erottaa mmWave-verkkoaan. T-Mobilen asiakkaat eivät näe "5G+"- tai "5G UW" -symbolia puhelimissaan, kun ne on yhdistetty mmWaveen. Sen sijaan T-Mobilen käyttäjät saavat vankan kattavuuden ja suorituskyvyn riippumatta siitä, istuvatko he kotona tai osallistuvat Super Bowliin.

Keskeiset mmWave-taajuudet

Jotkut operaattorit ovat lisensoineet myös muita mmWave-spektrin osia, vaikka suurinta osaa niistä ei todennäköisesti ole saatavilla käytettäväksi lähiaikoina.

Esimerkiksi T-Mobilella ja Dishillä on lisenssit, jotka kattavat 99 % 47 GHz: n taajuudesta. On epäselvää, mitä nämä operaattorit aikovat tehdä tämän kanssa, varsinkin kun se tarjoaa vielä huonomman peiton Verizonin 28 GHz: n ja AT&T: n 39 GHz: n taajuuksilla.

Mikä vielä tärkeämpää, yksikään kuluttajien älypuhelin ei voi saavuttaa edes 47 GHz: n taajuuksia juuri nyt. Applen iPhone 13 mallisto ja Samsungin Galaxy S22 -mallit tukevat vain kourallista mmWave 5G -taajuuksia, joiden nimi on n257 (28 GHz), n258 (26 GHz), n260 (39 GHz) ja n261 (28 GHz). Näistä vain n260 ja n261 ovat Yhdysvaltain operaattorien käytössä; muut ovat yhteensopivia mmWave 5G -palveluiden kanssa maailmanlaajuisesti.

Tulevaisuus on C-kaista

Niin jännittävältä kuin mmWave-spektri kuulostikin 5G: n ensimmäisinä päivinä, operaattorit ovat ymmärtäneet, ettei 5G-teknologian tulevaisuus ole siinä.

Verizonin oli opittava tämä opetus vaikeimmin, sillä varhainen 5G-verkko oli olematon 99 prosentille sen asiakkaista. Verizon seurasi sitä matalataajuisella "Nationwide 5G Networkilla", joka jakoi tilaa 4G/LTE-signaalien kanssa. Tämä antoi asiakkaille 5G-ilmaisimen puhelimiinsa, mutta yleensä nopeudet eivät olleet parempia kuin 4G.

Vasta Verizon saattoi ottaa sen käyttöön C-kaistan spektri että sen 5G-omaisuus alkoi todella muuttua. Tämä ei ollut täysin Verizonin vika; sen täytyi ensin pudottaa 45 miljardia dollaria lisensoidakseen C-kaistan spektrin taistelemaan lentoteollisuutta vastaan että pelkäsivät sen aiheuttavan ongelmia lentokoneiden kanssa.

Siitä huolimatta, kun Verizon vihdoin käänsi uuden C-kaistansa avaimen vuoden 2022 alussa, monet sen asiakkaat alkoi nähdä todellisia 5G-nopeuksia. Se oli niin suuri suorituskyvyn harppaus, että Verizon teki uuden C-kaistaverkon osaksi Ultra Wideband 5G -palveluaan.

Vaikka AT&T on ollut ottaa C-kaistapalvelunsa käyttöön asteittain, asiakkaat niissä harvoissa kaupungeissa, joissa se on saatavilla, ovat myös havainneet vaikuttavan lisäyksen 5G-nopeuksiinsa.

Jopa T-Mobile, jolla on jo omansa vahva 2,5 GHz Ultra Capacity 5G-verkko, aikoo käyttää korkeamman taajuuden C-kaistan spektriä antaakseen asiakkailleen tarvittavan tehosteen niillä alueilla, joilla tarvitaan lisää kapasiteettia.

Loppujen lopuksi mmWaven rooli julkisessa 5G-tekniikassa on täydentää olemassa olevia verkkoja, ei korvata niitä. Massiivinen mmWave-spektrin kapasiteetti tekee siitä ihanteellisen luotettavan 5G: n toimittamiseen erittäin tiheissä asutuskeskuksissa. Lyhyen kantaman ansiosta se ei kuitenkaan koskaan pysty seisomaan yksin. mmWave on aina sopivin, kun sitä käytetään "tehostimena" 5G: n vahvistamiseen tietyillä alueilla.

Toimittajien suositukset

• T-Mobilen valtava etumatka 5G-nopeuksissa ei katoa mihinkään
• Netgearin uuden M6 Pro -reitittimen avulla voit käyttää nopeaa 5G: tä missä tahansa
• T-Mobilen 5G on edelleen vertaansa vailla – mutta ovatko nopeudet tasaantuneet?
• Tässä on kuinka nopea 5G Samsung Galaxy S23:ssa todella on
• Qualcommin Snapdragon X75 aloittaa 5G-yhteyksien seuraavan aikakauden