Što je mmWave? Objašnjenje visokopojasnog 5G

Uvođenje 5G tehnologija diljem svijeta znatno je složeniji od bežičnih standarda koji su se pojavili prije. Budući da 5G zahtijeva neviđene razine performansi, operateri se moraju snalaziti u lukavom moru radijskih frekvencija kako bi bili sigurni da mogu isporučiti najbolje moguće brzine i pokrivenost.

Starije tehnologije GSM, 3G i 4G/LTE radile su unutar relativno uskog pojasa frekvencija, ostavljajući operaterima donekle ograničen izbor u postavljanju svojih mreža. Usporedbe radi, 5G pokriva cijeli spektar, od niskopojasnih 600MHz do ekstremno visokih 47GHz frekvencija.

Rezultat je da 5G nositeljima usluga pruža mnoštvo opcija kako na najbolji način razviti svoje 5G mreže, dopuštajući im da pokušaju postići idealnu ravnotežu između pokrivenosti i performansi. U idealnim okolnostima, ovo bi omogućilo najbolji 5G za sve. Međutim, u stvarnom svijetu stvari su znatno kompliciranije.

Što je mmWave?

Na gornjem kraju ovog raspona 5G spektra nalaze se mmWave ili "milimetarski valovi", frekvencije koje se kreću od 24 GHz do 47 GHz. Tehnički rečeno, milimetar val se definira kao raspon ekstremno visoke frekvencije (EHF) od 30GHz do 300GHz, nazvan tako jer su to frekvencije kod kojih su valne duljine kratke od jedne milimetar.

Međutim, kao i kod C-pojasni spektar, Federalna komisija za komunikacije (FCC) redefinirala je donju granicu mmWave raspona u SAD-u kako bi počela u gornjem rasponu Super High Frekvencijska (SHF) zona, počevši od 24 GHz, prelazi u EHF na putu do 47 GHz, što je trenutno gornji kraj spektra dodijeljen za 5G.

FCC planira licencirati čak i viši mmWave spektar na kraju - gleda na raspon od 57–64 GHz koji trenutno nije licenciran i slabo korištene frekvencije od 71 GHz, 81 GHz i 92 GHz. Međutim, to je još vjerojatno za nekoliko godina, osobito jer operateri tek trebaju u potpunosti iskoristiti mmWave spektar koji već imaju.

Raspon vs. ubrzati

Kao i svatko tko je radio s kućni Wi-Fi usmjerivači zna, više frekvencije daju veću propusnost za veće brzine, ali to dolazi nauštrb dometa i pokrivenosti. Signal od 2,4 GHz s vašeg usmjerivača vjerojatno će pokriti cijeli vaš dom, ali pri relativno niskim brzinama, dok će signal od 5 GHz frekvencije nude izvrsne performanse za igranje i strujanje, ali možda neće doći do vašeg podruma ili natrag soba.

Upravo tako funkcioniraju zakoni fizike kada su u pitanju radiovalovi. Više frekvencije su brže, ali ne mogu doprijeti ni približno tako daleko kao niže i sporije frekvencije.

Mobilni operateri suočavaju se s istim izazovima s isporukom jakih i brzih signala svojim korisnicima kao i vi s pronalaženjem idealnog mjesta za svoj Wi-Fi usmjerivač. Samo što se prijevoznici moraju nositi s tim u mnogo većoj mjeri.

Korištenje viših frekvencija omogućuje prijevoznicima da isporuče veće brzine, ali kompromis je u tome što oni moraju izgradite više tornjeva i postavite ih bliže jedan drugom kako biste osigurali istu pokrivenost kao signal niže frekvencije bi.

Fenomenalne kozmičke brzine, mali domet

Svojedobno je visokofrekventni mmWave 5G pojas bio ono za što su mnogi vjerovali da će biti budućnost 5G tehnologije. Na kraju krajeva, to može isporučiti smiješno impresivne brzine koji daleko nadilaze ono za što je većina žičnih širokopojasnih usluga uopće sposobna.

Pod idealnim uvjetima, 5G brzine preko mmWave frekvencija mogu doseći 4Gbps, iako je tipičnije je pronaći uređaje koji lebde u zoni od 500Mbps–1Gbps. Međutim, čak su i najsporije mmWave brzine 3-4 puta veće od prosječne izvedbe 5G dostupne pri korištenju nižih frekvencija.

Kao što su neki nositelji brzo otkrili, problem je u tome što te ekstremno visoke frekvencije imaju deprimirajuće kratak domet; jedan mmWave primopredajnik vjerojatno neće pružiti solidnu pokrivenost za bilo što veće od gradske četvrti.

To ne bi trebalo biti iznenađujuće kada uzmete u obzir da mmWave signali počinju na 24 GHz - red veličine iznad frekvencija koje se obično koriste za Wi-Fi i mobilne komunikacije.

Međutim, to ih stavlja daleko izvan dometa bilo čega što bi obično uzrokovalo smetnje, osobito zato što sve na tim frekvencijama također ima sličan kratak domet. Obično ćete pronaći EHF spektar koji koriste satelitski meteorološki sustavi, vojni radari za oružje, policijski radari za mjerenje brzine i sigurnosni sustavi pregleda na kontrolnim točkama zračnih luka.

Krajolik mmWave

Imajući sve to na umu, ne čudi da većina operatera nije učinila mnogo s mmWave tehnologijom.

Od američkih operatera samo Verizon uvelike se kladio na mmWave u svojim ranim implementacijama 5G. AT&T se okušao u tome dok se T-Mobile uglavnom klonio tog spektra.

Verizonovo kockanje omogućilo mu je da se rano pohvali nevjerojatno velikim brzinama 5G. Izvješće iz 2020 OpenSignal pokazao je Verizonu veliko globalno vodstvo, s prosječnom brzinom preuzimanja više nego dvostruko većom od svog sljedećeg najbližeg rivala, južnokorejskog LG U+.

Međutim, trik s ovim velikim brzinama bio je u tome što je Verizon koristio mmWave spektar isključivo za svoju 5G mrežu. Operater nije imao sporije srednjepojasne ili niskopojasne 5G mreže koje bi smanjile njegov broj. Ovo je Verizonova 5G Ultra Wideband mreža kakva je izvorno postojala. Radio je gotovo u potpunosti na spektru od 28 GHz.

Nadalje, Verizonove brzine od 506 Mbps trebale su imati prilično veliki kvalifikator - nisu bile dostupne za 99% korisnika operatera. Izuzetno mali domet mmWavea značio je da ga Verizon nije primijenio dalje nekoliko velikih urbanih centara, i OpenSignal primijetio je da su korisnici Verizona njegovoj mmWave 5G mreži pristupali samo oko 0,4% vremena. Ova brojka udvostručio na 0,8% do 2021, ali to je i dalje značilo da su korisnici Verizona više od 99% svog vremena proveli na 4G/LTE vezi.

AT&T odlučio za više stratešku upotrebu mmWave. Rano je licencirao dio spektra od 24 GHz 5G, primarno postavljen za poslovnu upotrebu u nekoliko gradova. Kasnije je smanjio iznos od 1,2 milijarde dolara kako bi stekao znatan dio spektra od 39 GHz, koji je aktivnije implementirao svojim klijentima. AT&T ovo naziva svojom 5G+ uslugom.

Tehnički govoreći, T-Mobile ima neke implementacije mmWavea u nekoliko gradova, ali operater o tome ne govori puno. T-Mobile je imao dobar dio brzog srednjepojasnog spektra s kojim se mogao poigrati mnogo prije nego što su se njegovi rivali mogli dočepati željeni C-pojasni spektar, tako da mmWave nije bio ni približno toliko važan za planove prijevoznika.

Prednosti mmWave

Umjesto da cijelu svoju 5G mrežu temelji na mmWaveu kao što je to učinio Verizon, AT&T se usredotočio na proširenje svoje nižefrekventne 5G s mmWave ćelijama u iznimno gustim područjima poput stadiona i zračnih luka.

Ovo iskorištava jednu od najznačajnijih prednosti mmWave. Ekstremno visoke frekvencije ne nude samo veću propusnost za pojedinačne korisnike; sva ta dodatna širina pojasa također mu omogućuje mnogo učinkovitije rješavanje zagušenja.

Da upotrijebimo neku previše pojednostavljenu matematiku, ako mmWave primopredajnik može ponuditi do 4Gbps protoka za jedan uređaj, 40 uređaja može lako dobiti stabilne veze od 100Mbps bez međusobnog usporavanja.

Nadalje, kraći domet mmWave znači da prijevoznici moraju postaviti mnogo više primopredajnika. Do vremena kad AT&T postavi dovoljno primopredajnika za pokrivanje nogometnog stadiona, može učinkovito isporučiti 5G visokih performansi tisuće ljudi koji posjećuju utakmicu ili događaj.

Slično tome, mmWave je idealan u zračnim lukama, ne samo zbog velikog broja putnika koji prolaze kroz nego i zato što su te frekvencije toliko udaljene od svega što se koristi u zrakoplovstvu da postoji nema kontroverzi oko njih.

T-Mobile je također potiho rekao da će nastaviti s izgradnjom mmWavea tamo gdje to ima smisla, ali za razliku od AT&T-a i Verizona, ne planira diferencirati svoju mmWave mrežu. Korisnici T-Mobilea neće vidjeti simbol "5G+" ili "5G UW" na svojim telefonima kada su povezani na mmWave. Umjesto toga, ljudi na T-Mobileu dobit će solidnu pokrivenost i performanse bilo da sjede kod kuće ili posjećuju Super Bowl.

Ključne mmWave frekvencije

Neki su operateri licencirali i druge dijelove mmWave spektra, iako većina vjerojatno neće biti dostupna za upotrebu u skorije vrijeme.

Na primjer, T-Mobile i Dish posjeduju licence koje pokrivaju 99% spektra od 47 GHz. Nejasno je što ti operateri planiraju učiniti s ovim, osobito jer će pružiti još goru pokrivenost u odnosu na Verizon 28GHz i AT&T 39GHz.

Što je još važnije, niti jedan potrošački pametni telefon trenutno ne može dosegnuti frekvencije od 47 GHz. Appleov iPhone 13 linija i Samsungovi modeli Galaxy S22 podržavaju samo nekoliko mmWave 5G pojaseva, koji su označeni kao n257 (28GHz), n258 (26GHz), n260 (39GHz) i n261 (28GHz). Od njih, samo n260 i n261 koriste američki prijevoznici; ostali su za kompatibilnost s mmWave 5G uslugama na globalnoj razini.

Budućnost je C-pojas

Koliko god mmWave spektar zvučao uzbudljivo u prvim danima 5G, operateri su shvatili da tu nije budućnost 5G tehnologije.

Verizon je tu lekciju morao naučiti najteže od svih, s ranom 5G mrežom koja nije postojala za 99% njegovih korisnika. Verizon je to slijedio s nižefrekventnom "Nationwide 5G Network" koja dijeli prostor sa svojim 4G/LTE signalima. To je kupcima dalo indikator "5G" na njihovim telefonima, ali su općenito isporučivale brzine koje nisu bile bolje od 4G.

Tek kada je Verizon uspio implementirati svoj C-pojasni spektar da se njegova 5G sreća doista počela mijenjati. To nije bila u potpunosti Verizonova krivnja; najprije je morala odbaciti 45 milijardi dolara za licenciranje spektra C-pojasa, zatim boriti se protiv zrakoplovne industrije da bojao se da će izazvati probleme s instrumentima zrakoplova.

Unatoč tome, kada je Verizon početkom 2022. napokon okrenuo ključ svog novog C-pojasa, mnogo više njegovih korisnika počeo viđati prave 5G brzine. Bio je to takav skok u performansama da je Verizon novu mrežu C-pojasa učinio dijelom svoje Ultra Wideband 5G usluge.

Dok je AT&T bio postupnije uvođenje usluge C-pojasa, korisnici u nekoliko gradova u kojima je to dostupno također su otkrili impresivno povećanje svojih 5G brzina.

Čak i T-Mobile, koji već ima svoje jaka 5G mreža ultra kapaciteta od 2,5 GHz, planira koristiti višefrekventni C-pojasni spektar kako bi svojim korisnicima dao potreban poticaj u onim područjima gdje je potreban veći kapacitet.

Na kraju, uloga mmWavea u javnoj 5G tehnologiji je proširiti postojeće mreže, a ne zamijeniti ih. Ogromni kapacitet mmWave spektra čini ga idealnim za isporuku pouzdane 5G u iznimno gusto naseljenim centrima. Međutim, mali domet znači da nikad neće moći samostalno stajati. mmWave će uvijek biti najprikladniji kada se koristi kao "power-up" za jačanje 5G u određenim područjima.

Preporuke urednika

• Velika prednost T-Mobilea u 5G brzinama ne ide nikamo
• Netgearov novi M6 Pro router omogućuje vam korištenje brze 5G mreže gdje god idete
• T-Mobileov 5G još uvijek nema premca — ali jesu li brzine stale?
• Evo koliko je 5G stvarno brz na vašem Samsung Galaxy S23
• Qualcommov Snapdragon X75 uvod u sljedeću eru 5G povezivosti