Qu'est-ce que la 5G à bande basse? Sous-6 expliqué

Il ne fait guère de doute que 5G promet de changer la façon dont nous communiquons, vivons et travaillons de manière assez importante. Contrairement aux technologies cellulaires d'antan, la 5G offre des capacités et des performances qui étaient autrefois le domaine exclusif des réseaux filaires. Il n'est donc pas surprenant que le déploiement de ces réseaux avancés soit devenu plus complexe que tout ce qui a précédé.

Pour offrir ce dont la 5G est vraiment capable, les opérateurs sans fil ont dû travailler sur une gamme beaucoup plus large de fréquences radio spectre, depuis les fréquences inférieures où vivaient les réseaux cellulaires GSM d'origine, jusqu'à celles utilisées par les systèmes radar et satellites.

Bien que les opérateurs sans fil se soient efforcés d'utiliser le plus haut milieu de gamme et ondes millimétriques (Onde mm) fréquences pour les avantages qu'elles offrent, c'est dans la partie la plus basse de la zone sous-6 GHz que la plupart des déploiements 5G ont commencé.

La raison en était assez simple. Ces fréquences de bande basse sont là où les plus anciennes GSM, 3G, et 4G/LTE technologies ont vécu au cours des deux dernières décennies. Cela signifie que les opérateurs disposaient déjà des licences nécessaires pour ce spectre. Ils avaient également déployé des milliers de tours cellulaires qui pouvaient être reconfigurées pour fournir la 5G sans avoir besoin d'un équipement entièrement nouveau.

Qu'est-ce que la 5G à bande basse ?

Les fréquences à bande basse sont techniquement définies comme celles inférieures à 1 GHz. Cependant, dans le contexte du sans fil transporteurs, cela couvre tout en dessous de 2,3 GHz - les fréquences où GSM, 3G et LTE ont historiquement vivait.

En Amérique du Nord, les services GSM d'origine utilisaient presque exclusivement les fréquences 850 MHz et 1,9 GHz (1900 MHz). Plus tard, avec la 3G et la LTE, tous les opérateurs américains se sont étendus aux fréquences 700 MHz et 1,7 GHz, tandis qu'AT&T est également monté dans la gamme 2,3 GHz, T-Mobile a ajouté 600 MHz à l'extrémité inférieure, Sprint a également mis en place sur le 2,5 GHz groupe. Certains opérateurs au Canada et au Mexique ont également déployé des services LTE à 2,6 GHz, mais cette fréquence plus élevée n'était pas autorisée pour une utilisation cellulaire aux États-Unis à cette époque.

Cependant, à part Sprint, tous les principaux opérateurs américains se sont généralement tenus aux quatre fréquences principales: 700 MHz, 800 MHz, 1,7 GHz et 1,9 GHz. Quand T-Mobile a fusionné avec Sprint début 2020, son réseau 2,5 GHz 4G/LTE a été fermé afin que ces fréquences puissent être réutilisées pour Le service 5G à bande médiane Ultra Capacity de T-Mobile.

Lorsque AT&T et T-Mobile ont commencé à déployer leurs réseaux 5G, ils se sont tenus aux fréquences qu'ils utilisaient déjà et pour lesquelles ils avaient des licences. AT&T a déployé sa 5G à 850 MHz et T-Mobile a déployé son réseau national en utilisant son spectre de 600 MHz. Verizon est allé dans l'autre sens et a tout d'abord évité les basses fréquences. Au lieu de cela, il a choisi la fréquence beaucoup plus élevée Onde mm spectre, lui donnant un avantage de vitesse considérable au prix d'une couverture abyssale.

Que signifie Sub-6 ?

Le terme sous-6 est devenu quelque peu déroutant, car il était initialement utilisé pour désigner toutes les fréquences inférieures à 6 GHz, contrairement à Onde mm, qui commence à 24 GHz.

Alors que la différence entre les fréquences inférieures à 6 GHz et mmWave est assez stupéfiante, lorsque l'industrie a commencé à utiliser le terme sous-6, la Federal Communications Commission (FCC) n'avait pas encore fait le fréquences moyennes de la bande C disponible pour une utilisation 5G. Une fois que les opérateurs ont commencé à déployer la 5G dans la gamme 2,5-4 GHz, il est devenu clair que toutes les fréquences inférieures à 6 GHz ne méritaient pas d'être regroupées, et certaines personnes utilisent désormais la sous-6 pour se référer uniquement à la 5G à bande basse.

Ce n'est pas universellement vrai, cependant. Beaucoup souligneront à juste titre que puisque Sub-6 signifie toujours Sub-6GHz, cela devrait s'appliquer à toutes les fréquences inférieures à 6GHz, y compris des fréquences plus rapides comme la bande C ou même un spectre supérieur de 4 à 5 GHz qui pourraient un jour être libérées, ainsi que 600 MHz plus lents bande basse. Par conséquent, sous-6 est devenu un terme imprécis, et il est préférable de se référer au spectre 5G en tant que bande basse et bande médiane, car il existe des différences significatives entre les deux gammes de fréquences.

Le compromis bande basse

Les fréquences à bande basse étaient des fruits à portée de main pour la plupart des opérateurs pour commencer leurs déploiements 5G. Ils avaient déjà les licences de spectre nécessaires de la FCC et au moins certains équipements radio et tours compatibles en place.

Plus important encore, cependant, le spectre à bande basse a permis aux opérateurs de déployer la 5G sur une plage beaucoup plus large. Les basses fréquences voyagent plus loin et ne sont pas aussi sujettes aux interférences de choses comme les bâtiments et les arbres.

Malheureusement, le compromis était que ces fréquences n'offraient pas un avantage de vitesse significatif par rapport aux réseaux 4G/LTE déjà en place.

De la même manière qu'un routeur Wi-Fi multibande offre une portée étendue avec des vitesses plus lentes sur la bande 2,4 GHz que sur la bande 5 GHz, les signaux cellulaires dans la gamme 600 MHz et 850 MHz peuvent parcourir de grandes distances, mais ils ne sont pas très rapide.

Cette stratégie a permis à T-Mobile d'être le premier opérateur à mettre en place un réseau 5G national dans les 50 États. Ces signaux de 600 MHz pourraient parcourir une longue distance, permettant à T-Mobile de couvrir beaucoup plus de territoire avec moins de tours. Cependant, en tant que Signal ouvert Un rapport du début de 2020 a montré que les vitesses n'étaient pas considérablement meilleures que celles du réseau 4G/LTE de T-Mobile.

Pendant ce temps, les transporteurs d'autres pays comme la Corée du Sud avaient choisi d'utiliser bande médiane spectre pour leurs déploiements 5G, avec des chiffres plus impressionnants, tandis que Verizon est en tête des classements grâce à son utilisation de Onde mm. Cependant, il est également important de noter que les vitesses de 500 Mbps de Verizon n'étaient disponibles que pour 0,4 % de ses clients. Sprint a également montré de meilleurs chiffres grâce à son spectre médian de 2,5 GHz.

Verizon est arrivé en retard à la fête, mais il a aussi a finalement déployé un réseau 5G national à bande basse fin 2020 pour apporter la 5G aux 99% restants de ses clients. Pour sa bande basse 5G, Verizon a choisi les bandes 850 MHz, 1,9 GHz et 1,7-2,1 GHz.

Partager les ondes

Le problème n'était pas seulement les fréquences inférieures utilisées par AT&T et T-Mobile. Étant donné que la technologie 5G est plus avancée que la 4G/LTE, elle devrait fonctionner plus rapidement même à 600 MHz et 850 MHz.

Cependant, lorsque AT&T et T-Mobile ont déployé la 5G sur ces fréquences, ils ne pouvaient pas simplement désactiver les services 4G/LTE qui y fonctionnaient déjà. Ils devaient trouver un moyen de faire coexister pacifiquement la 5G avec ces anciennes technologies sans fil.

Ils se sont donc tournés vers une technologie connue sous le nom de Dynamic Spectrum Sharing (DSS), une fonctionnalité de la 5G qui a été explicitement conçue pour la laisser fonctionner aux côtés de la 4G/LTE sur les mêmes fréquences. En termes simples, DSS permet aux données 5G d'être insérées dans toutes les lacunes inutilisées des transmissions 4G/LTE.

L'utilisation de DSS a permis aux déploiements 5G de se déployer beaucoup plus rapidement en tirant parti de la capacité 4G/LTE inutilisée, mais elle présentait également un énorme inconvénient. DSS est une fonctionnalité 5G, donc les signaux 5G savaient comment partager les ondes avec les signaux 4G/LTE, mais LTE n'avait jamais appris à partager.

Par conséquent, le DSS 5G est obligé de céder le passage aux signaux 4G/LTE, qui ont toujours la priorité. Sur un réseau 4G/LTE occupé ou encombré, les performances 5G en souffrent.

Sur Verizon, les résultats de DSS étaient si mauvais que Sascha Segan de PCMag dit aux utilisateurs d'iPhone de Verizon de désactiver la 5G, qualifiant le DSS de "système désespérément lent" après que des tests ont révélé que le DSS 5G de l'opérateur n'était presque jamais plus rapide que la 4G, et était en fait plus lent dans les grandes villes comme New York et Chicago.

Le spectre de repli

Malheureusement, le problème est que les opérateurs veulent pousser la perception d'offrir la 5G. Ils veulent que les gens voient l'icône "5G" s'allumer sur leurs smartphones, même si elle n'offre pas des performances meilleures que celles du réseau 4G/LTE. Considérez le coup monté par AT&T il y a quelques années avec son réseau « 5G Evolution », donnant à ses clients une icône "5G E" pour son réseau 4G/LTE légèrement amélioré.

Laissant de côté la bêtise d'AT&T, voir un "5G" sur votre téléphone signifie généralement que vous êtes connecté à un véritable réseau 5G. Cependant, cela ne signifie pas que vous verrez des vitesses 5G impressionnantes. Si vous utilisez des fréquences 5G à bande basse, vous obtiendrez des vitesses 5G à bande basse qui ne seront généralement pas bien meilleures que la 4G/LTE.

Néanmoins, alors même que les opérateurs déploient des réseaux plus rapides en utilisant spectre médian et bande C, il y aura toujours une place pour la 5G à bande basse. Avec la vaste gamme offerte par le spectre 600 MHz-850 MHz, ce sont ces fréquences sur lesquelles les opérateurs continueront de compter pour couvrir les zones moins peuplées. Cela ne vaut tout simplement pas la peine d'installer des dizaines de nouvelles tours pour couvrir un nombre relativement restreint de clients.

Les transporteurs utilisaient une stratégie similaire même à l'époque du GSM. Au Canada, 1,9 GHz était utilisé exclusivement dans les grands centres urbains, tandis que 850 MHz était utilisé pour la couverture rurale. Des problèmes de licence de fréquence ont empêché cette approche d'être utilisée aussi largement aux États-Unis. Cependant, les transporteurs se sont toujours penchés vers l'utilisation de fréquences plus élevées dans les villes et de fréquences plus basses à la campagne dans la mesure du possible.

Maintenant que les opérateurs disposent de bandes de fréquences médianes raisonnablement larges, les déploiements de la 5G suivent des lignes encore plus dramatiques. La plupart des clients 5G seront couverts par le spectre de la bande médiane, avec une capacité plus rapide et plus élevée Onde mm déployés dans des zones denses où la congestion du réseau est un problème, comme les stades et les aéroports. La 5G à bande basse deviendra effectivement le spectre de repli pour garantir que vous obtenez toujours la 5G lorsqu'il n'y a rien de mieux disponible.

La bonne nouvelle est que les vitesses 5G à bande basse devraient s'améliorer à mesure que de plus en plus de personnes passent aux smartphones 5G et quittent la 4G/LTE technologie derrière, évitant les problèmes de congestion car 5G DSS n'a plus à céder autant d'espace aux anciens cellulaires les technologies. Finalement, la 4G/LTE sera entièrement mise hors service, même si nous serons probablement passés à la 6G d'ici là.

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