Mikä taajuus on 5G? Kaikki eri 5G-alueet, selitetty

Jos olet miettinyt 5G näyttää monimutkaisemmalta kuin aiemmin tulleet soluteknologiat, et ole täysin väärässä. 5G lupaa nopeampaa suorituskykyä, parempaa kattavuutta ja kaikkialla olevia yhteyksiä seuraavan sukupolven virranlähteenä autonomiset autot ja älylaitteet. Tämän saavuttamiseksi sen on ylitettävä rajoja, mikä oli mahdollista vanhemmilla solukkotekniikoilla.

Tämä edellyttää myös 5G: tä toimiakseen paljon laajemmalla taajuusalueella. Loppujen lopuksi puhumme tekniikasta, jolla on potentiaalia vaihda kiinteät laajakaistayhteydet ja jopa monet perinteiset Wi-Fi-verkot. Tulevaisuudessa 5G-verkko ei ole asia, johon vain palaat, kun parempaa yhteyttä ei ole saatavilla – se voi hyvinkin olla paras mahdollinen yhteys.

Joten millä taajuudella 5G-verkko toimii? Siihen ei ole yksiselitteistä vastausta, mutta se ei myöskään ole niin monimutkaista kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää. 5G-verkot käyttävät monia eri taajuuksia, mutta nämä kaikki voidaan ryhmitellä kolmeen tiettyyn alueeseen, joista jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa.

Nopeuden ja kantaman kompromissi

Ennen kuin keskustelemme 5G: n käyttämistä taajuusalueista, on tärkeää ymmärtää, miksi niin monia erilaisia ​​taajuuksia tarvitaan. Vastaus tähän kysymykseen on jotain, jonka olet ehkä jo kokenut omassa kodissasi.

Moderni Wi-Fi-reitittimet toimii kahdella taajuudella: 2,4 GHz ja 5 GHz. Jos olet koskaan yrittänyt saada parhaan Wi-Fi-peiton kotiisi, olet luultavasti kohdannut radioaaltojen toiminnan perustavanlaatuisen todellisuuden. Saat hitaampia nopeuksia, kun olet yhteydessä 2,4 GHz: n verkkoon, mutta voit myös pysyä yhteydessä, vaikka eksyt kauemmaksi reitittimestä. Toisaalta 5 GHz: n kanava antaa sinulle paljon paremman suorituskyvyn, mutta et välttämättä pääse talosi toiseen päähän.

Vaikka näillä on luonnollisesti paljon lyhyempi kantama kuin solukkoradiatorneilla, samat periaatteet pätevät. Korkeammat taajuudet voivat kuljettaa enemmän dataa, mutta eivät kulje niin pitkälle eivätkä tunkeudu kiinteisiin esineisiin lähes yhtä hyvin. Alemmat taajuudet menevät paljon pidemmälle ja ovat vähemmän alttiita häiriöille, mutta ne ovat myös paljon hitaampia.

Mobiiliverkko-operaattoreiden on otettava nämä samat kompromissit huomioon rakentaessaan 5G-verkkojaan. Korkeimman taajuuden 5G-signaalit voivat tarjota älyttömän nopeat langattomat nopeudet mutta se ei voi kattaa paljon enempää kuin korttelin. Spektrin toisessa päässä matalataajuiset signaalit voivat kulkea kilometrien päähän eivät tarjoa suorituskykyä, joka on huomattavasti parempi kuin vanhemmat 4G/LTE-tekniikat.

Sub-6 vs. mmWave

Kun 5G otettiin käyttöön, teollisuus jakoi taajuudet kahteen yleisesti laajaan alueeseen: Sub-6 GHz (Sub-6) ja millimetriaalto (mmWave).

Kuten nimestä voi päätellä, Sub-6 taajuudet oli tarkoitettu sisältämään kaikki alle 6 GHz, kun taas 5G mmWave -taajuus alkoi noin 24 GHz: stä ja nousi sieltä.

Käytännössä Sub-6 5G: n varhaiset julkaisut säilyivät pääasiassa alle 2 GHz: n alueen. Koska näitä taajuuksia käytettiin jo 4G/LTE- ja jopa vanhemmissa 3G-verkoissa, operaattoreilla oli jo tarvittavat lisenssit käyttää niitä. Tämä helpotti 5G: n nopeaa käyttöönottoa olemassa olevien verkkojensa päällä, ja juuri näin T-Mobile ja AT&T tekivät.

Erityisesti AT&T ja T-Mobile määrittävät 5G-verkkonsa samoilla 850 MHz ja 1,9 GHz (1900 MHz) taajuuksilla. varhaisimmat "2G" GSM-verkot ja 700 MHz ja 1,7 GHz (1700 MHz) taajuudet, jotka otettiin käyttöön 3G: n ja LTE: n kanssa käyttöönottoja. AT&T tarjosi myös joitain 5G-palveluita 2,3 GHz: n alueella, kun taas T-Mobile laski 600 MHz: iin saadakseen entistä paremman kattavuuden "valtakunnalliseen" 5G-verkkoonsa.

Samaan aikaan Verizon päätti mennä päinvastaiseen suuntaan alkuperäisen 5G-julkaisunsa kanssa käyttämällä paljon nopeampaa 28 GHz mmWave-taajuutta. Tämä antoi Verizonille mahdollisuuden ylpeillä nopeimmilla nopeuksilla; vuosi 2020 OpenSignal Raportin mukaan Verizon oli maailmanlaajuisesti johtavassa asemassa, ja sen keskimääräinen latausnopeus oli 506 Mbps, koska sillä ei ollut Sub-6 5G-verkkoja, jotka olisivat laskeneet sen pistemäärää. Kuitenkin erittäin rajoitettu mmWave-taajuuksien alue tarkoitti alle 1 % Verizonin asiakkaista jopa näki yrityksen 5G-verkon näkyvän älypuhelimissaan.

Matalakaistaisen 5G: n haasteet

Matalakaista 5G antoi AT&T: n ja T-Mobilen saada verkkonsa toimimaan hyvin nopeasti, koska heidän ei tarvinnut odottaa uusia lisenssejä, ja he voivat myös hyödyntää olemassa olevaa 4G-infrastruktuuria. Kuitenkin tämä jälkimmäinen seikka tuli esiin varhainen 5G-suorituskyky on niin alamaista monille ihmisille.

Jotta 5G ja 4G voisivat toimia rauhanomaisesti rinnakkain samoilla taajuuksilla, operaattoreiden oli turvauduttava teknologiaan, joka tunnetaan nimellä Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Tämä uusi 5G-ominaisuus mahdollisti sen, että se pystyi välittämään radioaaltoja vanhemmalle 4G-liikenteelle.

Ongelma tässä on se, että 4G-verkot eivät tiedä mitään DSS: stä; 4G: tä ei ollut opetettu jakamaan, joten 5G-liikenteen piti aina astua kohteliaasti sivuun aina, kun 4G-liikennettä ilmaantui. Toisin sanoen vanhemmat ja hitaammat 4G-signaalit saivat aina etusijalle uudemman ja nopeamman 5G: n.

Tämä tarkoittaa, että sen lisäksi, että matalakaistaisten 5G-verkkojen rajoittui alhaisempien taajuuksien kapasiteettiin, ne joutuivat myös kamppailemaan koko 4G-liikenteelle näillä radioaalloilla. Ei ole ihme, että varhaiset 5G-verkot eivät pystyneet tarjoamaan nopeuksia, jotka olivat huomattavasti nopeampia kuin 4G.

Jopa silloin, kun Verizon vihdoin käynnisti matalakaistaisen valtakunnallisen 5G-verkkonsa vuoden 2020 lopulla tuodakseen 5G: n muihin 99 prosenttiin. asiakkaita, sen 5G-suorituskyky oli niin heikko, että jotkut asiantuntijat suosittelivat ihmisiä sammuttamaan 5G: n älypuhelimistaan ​​säästääkseen akun kesto.

Uusi keskikaistaspektri muuttaa pelin

Näiden ensimmäisten käyttöönottojen jälkeen tapahtui kaksi asiaa, jotka osoittivat, että alan asiantuntijat ovat saattaneet tehdä virheitä yhdistäessään kaikki alle 6 GHz: n taajuudet yhteen "Sub-6" -luokkaan.

Molemmissa näistä käytettiin a korkeamman taajuuden keskikaistaspektri, vaikka kuljettajat lähestyivät sitä kahdesta eri näkökulmasta.

Kiitokset sen vuoden 2020 fuusio Sprintin kanssa, T-Mobilella oli ässä hihassaan. Sprint oli tehnyt epätavallisen valinnan käyttää 4G/LTE-verkkoaan lähes yksinomaan 2,5 GHz: n taajuudella, joka ylittää selvästi muiden operaattorien ja vanhempien GSM- ja 3G-verkkojen käyttämän alueen.

Sen sijaan, että tämä vanha 4G/LTE-verkko olisi pitänyt yllä, T-Mobile poisti kaikki Sprintin tornit kirurgisesti. vapauttaa 2,5 GHz: n taajuuden käytettäväksi yksinomaan uusissa 5G-versioissa. Tämä antoi T-Mobilelle nopeampia taajuuksia pelata, joita 4G-signaalit eivät rasittaisi. Näin ollen 5G-liikenteellä oli selkeä reitti näillä aalloilla ilman tarvetta käyttää DSS: ää vanhemman 4G-liikenteen periksi. Tästä tuli selkäranka T-Mobilen 5G Ultra Capacity -verkko.

AT&T ja Verizon eivät olleet niin onnekkaita. Vaikka AT&T: llä oli jonkin verran 2,3 GHz: n taajuutta, se ei riittänyt vaikuttamaan. Sen sijaan molempien operaattoreiden oli odotettava, kunnes Federal Communications Commission (FCC) vapautti lisää taajuuksia ns. C-kaistan valikoima.

FCC: n huutokaupassa vuoden 2021 alussa Verizon pudotti 45,4 miljardia dollaria turvatakseen mahdollisimman suuren osan tästä taajuudesta. AT&T käytti myös yli 23 miljardia dollaria, ja jopa T-Mobile keräsi osan piirakasta 9,3 miljardilla dollarilla. Tämä antoi operaattoreille oikeuden käyttää 5G-verkkoja taajuuksilla 3,7 GHz ja 3,98 GHz.

Molemmat kantajat aloitti tämän uuden taajuuden hyödyntämisen aiemmin tänä vuonna, ja korkeammat taajuudet ovat jo osoittavat olevansa enemmän kuin kykeneviä tarjoamaan 5G: n alun perin lupaamaa nopeutta. Vaikka T-Mobilella on etumatka aiempien 2,5 GHz: n käyttöönottojensa ansiosta, Verizon on saavuttamassa nopeasti, eikä AT&T ole paljon jäljessä.

Vaikka nämä keskikaistan ja C-kaistan taajuudet ovat edelleen selvästi alle 6 GHz, ne ovat täysin eri luokkaa kuin matalakaistaiset taajuudet, jotka alun perin määrittelivät Sub-6-alueen.

Mihin mmWave sopii?

Vaikka keskialueen spektri on eronnut 5G: n suosikkipaikasta, joka tarjoaa parhaan valikoiman ja suorituskyvyn yhdistelmän, siellä on silti tilaa mmWave 5G-julkaisuissa.

Verizon saattoi tehdä taktisen virheen laittamalla kaikki munansa mmWave-koriin, mutta siinä oli hyvän idean ydin. Vain mmWave voi tarjota tarvittavan luotettavuuden ja suorituskyvyn tiheästi asutuilla alueilla.

AT&T ja T-Mobile ymmärsivät tämän ehkä paremmin. Molemmat ottivat mmWaven käyttöön strategisemmin, kattaen paikat, kuten stadionit, konserttisalit, lentokentät ja muut paikat, joihin tuhannet tai kymmenet tuhannet ihmiset todennäköisesti kokoontuvat.

Se on tällaisissa tilanteissa, joissa mmWave loistaa. 5G mmWavessa käytettyjen 28 GHz: n ja 39 GHz: n taajuuksien suurempi kapasiteetti tarkoittaa enemmän kaistanleveyttä monille laitteille. Jos olet koskaan turhautunut huonosta 4G-suorituskyvystä tai jopa "Ei signaalia" -ilmaisimesta osallistuessasi kiireiseen urheilutapahtumaan tai konserttiin, olet iloinen kuullessani, että mmWave ratkaisee tämän. Käyttämällä näitä korkeampia taajuuksia operaattorit voivat tarjoaa vankan 5G-suorituskyvyn tuhansille stadionin osallistujille hikoilematta.

5G-taajuussekoitus

Nyt on luultavasti ilmeistä, että 5G-verkoille ei ole yhtä täydellistä taajuutta. Jotta operaattorit voivat pitää 5G: n lupauksensa, heidän on käytettävä 5G-taajuuksien yhdistelmää olosuhteiden mukaan.

Sillä aikaa C-kaista ja muut keskikaistataajuudet on yleisimmin käytetty kaupunkialueilla, ne ovat ylivoimaisia ​​maaseudulle, jossa kantama on tärkeämpää kuin suorituskyky.

Tämän vuoksi matalakaistainen 5G tornit peittävät edelleen maaseutua, ja hyvä uutinen on, että kun yhä useammat ihmiset siirtyvät käyttämään 5G-älypuhelimia ja muita 4G-liikenteen määrä näillä taajuuksilla vähenee, mikä avaa tietä nopeammille 5G-nopeuksille jopa alemmilla taajuuksilla. taajuuksia.

Samaan aikaan operaattorit jatkavat nopeampien keskikaistaisten 5G-verkkojensa täydentämistä mmWave lähetin-vastaanottimet paikoissa, kuten stadioneilla ja lentokentillä, joissa tarvitaan lisäkapasiteettia suurten ihmisryhmien tukemiseen. Verizon ei myöskään aio sulkea alkuperäistä mmWave-verkkoaan, joka löytyy jo monista kaupunkien keskusta-alueista.

Mitä seuraavaksi 5G-taajuudelle?

Nämä kolme taajuusaluetta ovat vasta alkua. Operaattorit kilpailevat jo uusista 5G-taajuuksien lohkoista, vaikka kestää jonkin aikaa, ennen kuin kaikki osat saadaan paikoilleen.

Esimerkiksi neljäs pelaaja kentällä, Ruokalaji, voi päätyä pimeäksi hevoseksi tässä kilpailussa. Dish nousi äskettäin T-Mobile/Sprint-fuusion tuhkasta otti käyttöön uuden Smart 5G -verkkonsa joka käyttää vallankumouksellista uutta pilvipohjaista teknologiaa tehdäkseen 5G-palvelunsa käyttöönotosta nopeampaa ja edullisempaa koko maassa.

Astia on ollut lobbaavat FCC: tä 12 GHz: n kaistan avaamiseksi, vaikka se taistelee tällä hetkellä tästä spektristä Elon Muskin SpaceX Starlink -palvelun kanssa. On vaikea sanoa, kuinka 12 GHz sopii 5G-sekoitukseen – emme ole edes varmoja, miksi sitä kutsuttaisiin, koska se sijaitsee 6 GHz: ssä päättyvän Sub-6:n ja 24 GHz: stä alkavan mmWaven välissä.

Tästä 12 GHz: n taajuudesta voi kuitenkin tulla uusi makea paikka, joka tarjoaa vieläkin nopeampia nopeuksia uhraamatta lähes yhtä paljon kantamaa kuin 28 GHz mmWave.

Myös T-Mobile ja Dish omistaa kollektiivisesti lisenssejä 99 %:lle 47 GHz: n taajuudesta, vaikka ei ole vielä selvää, mitä kumpikaan operaattori aikoo tehdä sen kanssa. FCC aikoo myös lisensoida lisää mmWave-taajuuksia 57-64 GHz, 71 GHz, 81 GHz ja 92 GHz alueilla.

Kaikki operaattorit eivät aseta toiveitaan tähän erittäin korkean taajuuden (EHF) spektriin. T-Mobile on työskennellyt saavuttaa mmWave-tyyppiset nopeudet Sub-6-verkoissa käyttämällä uutta ominaisuutta, joka tunnetaan nimellä Carrier Aggregation -tekniikka. Kuten nimestä voi päätellä, tämä yhdistää useita matalakaistaisia ​​ja keskikaistaisia ​​5G-kanavia yhdistäen niiden kaistanleveyden.

Suurin este näille uusille aloitteille on kuitenkin siru- ja puhelinvalmistajien ottaminen kiinni. Qualcommin uusin Snapdragon X60 tarjoaa perustuen T-Mobilen operaattorien yhdistämisstrategialle, kun taas uudempi X65 ja X70 parantaa sitä. Tämä tarkoittaa iPhone 13, Galaxy S21, ja uudemmat mallit ovat valmiita siihen. Varhaisimmat 5G-puhelimet pitävät kuitenkin iPhone 12 ja Samsung Galaxy S20 Ultra ei pysty hyödyntämään sitä.

Uusi spektri on kokonaan toinen asia. Operaattorit voivat avata mitä tahansa FCC: n sallimaa taajuutta, mutta älypuhelimien on myös oltava valmiita tukevat näitä taajuuksia – ja useimmat eivät ylitä jo laajalti käytettyjä standardeja käyttöön.

Esimerkiksi markkinoilla ei ole vielä puhelimia, jotka tukevat 12 GHz: n taajuutta, jota Dish yrittää hankkia. koska kukaan muu ei käytä tätä taajuutta, Dishin olisi vakuutettava älypuhelinvalmistaja ryhtymään se. Sama pätee myös korkeamman taajuuden 47 GHz: n spektriin.

Siitä huolimatta matkapuhelinverkko-operaattoreiden ja laitevalmistajien välillä on riittävän tiivis suhde, että jos operaattorit rakentavat sen, älypuhelinten valmistajat tulevat. Kriittinen kohta on, että nämä asiat vievät aikaa, joten vaikka 5G-spektri epäilemättä laajenee lähivuosina, se ei tapahdu yhdessä yössä.

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
• Mikä on 5G UW? Puhelimesi kuvakkeen todellinen merkitys