Milyen frekvencia az 5G? Az összes különböző 5G tartomány, elmagyarázva

Ha gondolkodtál 5G bonyolultabbnak tűnik, mint a korábban megjelent cellás technológiák, nem tévedsz teljesen. Az 5G gyorsabb teljesítményt, jobb lefedettséget és mindenütt elérhető kapcsolatot ígér a következő generációs hálózatok energiaellátásához autonóm autók és okoseszközök. Ennek eléréséhez meg kell feszegetni a határokat annak, ami a régebbi cellás technológiákkal lehetséges volt.

Ehhez az is szükséges, hogy az 5G sokkal szélesebb frekvenciatartományban működjön. Végül is egy olyan technológiáról beszélünk, amelyben megvan a lehetőség vezetékes szélessávú kapcsolatok cseréje sőt még sok hagyományos Wi-Fi hálózat. A jövőben az 5G-hálózat nem lesz olyan, amivel egyszerűen visszaesik, ha nem áll rendelkezésre jobb kapcsolat – ez lehet a legjobb kapcsolat, amit kaphat.

Tehát milyen frekvencián működik egy 5G hálózat? Erre nincs egyértelmű válasz, de nem is olyan bonyolult, mint amilyennek első pillantásra tűnik. Az 5G hálózatok sok különböző frekvenciát használnak, de ezek mindegyike három meghatározott tartományba sorolható, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.

A sebesség és a hatótáv kompromisszuma

Mielőtt megvitatnánk az 5G által használt frekvenciatartományokat, elengedhetetlen megérteni, miért van szükség ennyi különböző frekvenciára. A válasz erre a kérdésre olyasvalami, amit már tapasztalt a saját otthonában.

Modern Wi-Fi routerek két frekvencián működik: 2,4 GHz és 5 GHz. Ha valaha is megpróbálta a legjobb Wi-Fi-lefedettséget elérni otthonában, valószínűleg találkozott a rádióhullámok működésének alapvető valóságával. Ha a 2,4 GHz-es hálózathoz csatlakozik, akkor a sebesség kisebb lesz, de akkor is kapcsolatban maradhat, ha távolabb kerül az útválasztótól. Másrészt az 5 GHz-es csatorna sokkal jobb teljesítményt nyújt, de előfordulhat, hogy nem jut el a ház másik végébe.

Bár ezek természetesen sokkal rövidebb hatótávolságúak, mint a cellás rádiótornyok, ugyanazok az elvek érvényesek. A magasabb frekvenciák több adatot hordozhatnak, de nem jutnak el olyan messzire, és nem hatolnak át szilárd tárgyakon. Az alacsonyabb frekvenciák sokkal messzebbre mennek, és kevésbé hajlamosak az interferenciára, de sokkal lassabbak is.

A mobilhálózat-üzemeltetőknek ugyanezeket a kompromisszumokat kell figyelembe venniük 5G hálózataik kiépítésekor. A legmagasabb frekvenciájú 5G jelek őrülten gyors vezeték nélküli sebességet biztosítanak de nem tud sokkal többet lefedni egy várostömbnél. A spektrum másik végén az alacsony frekvenciájú jelek mérföldekre is eljuthatnak, de nem kínálnak észrevehetően jobb teljesítményt, mint a régebbi 4G/LTE technológiák.

Sub-6 versus mmWave

Az 5G bevezetésekor az iparág két általánosan széles tartományra osztotta a frekvenciákat: 6 GHz alatti (6 GHz alatti) és milliméteres hullám (mmWave).

Ahogy a név is sugallja, a 6-os alatti frekvenciák a 6 GHz alatti frekvenciákat tartalmazzák, míg az 5G mmWave spektrum 24 GHz körül kezdődött, és onnan emelkedett.

Gyakorlatilag a Sub-6 5G korai bevezetése megmaradt főleg a 2 GHz-es tartomány alatt. Mivel ezeket a frekvenciákat már a 4G/LTE és még régebbi 3G hálózatok is használták, a szolgáltatók már rendelkeztek a használatukhoz szükséges licencekkel. Ez megkönnyítette az 5G gyors bevezetését a meglévő hálózatokon, és pontosan ezt tette a T-Mobile és az AT&T.

Pontosabban, az AT&T és a T-Mobile ugyanazon a 850 MHz-es és 1,9 GHz-es (1900 MHz-es) frekvencián hozza létre 5G-hálózatait a legkorábbi „2G” GSM-hálózatok, valamint a 700 MHz-es és 1,7 GHz-es (1700 MHz-es) frekvenciák, amelyek a 3G-vel és az LTE-vel együtt kerültek használatba kihelyezések. Az AT&T néhány 5G szolgáltatást is futott a 2,3 GHz-es tartományban, míg a T-Mobile 600 MHz-re csökkent, hogy még jobb lefedettséget biztosítson „országos” 5G hálózatához.

Eközben a Verizon úgy döntött, hogy az ellenkező irányba indul el a kezdeti 5G bevezetésével, a sokkal gyorsabb, 28 GHz-es mmWave frekvenciával. Ez lehetővé tette a Verizon számára, hogy a leggyorsabb sebességgel büszkélkedhessen; egy 2020 OpenSignal A jelentés szerint a Verizon világszerte az élen járt, átlagosan 506 Mbps letöltési sebességgel, mivel nem volt 6 alatti 5G hálózata, amely lerontotta volna a pontszámát. Az mmWave frekvenciák rendkívül korlátozott tartománya azonban azt jelentette a Verizon-ügyfelek kevesebb mint 1%-a még a cég 5G hálózatát is látták megjelenni okostelefonjaikon.

Az alacsony sávú 5G kihívásai

Alacsony sávú 5G Hagyja, hogy az AT&T és a T-Mobile nagyon gyorsan üzembe helyezze a hálózatát, mivel nem kellett várniuk az új licencekre, ráadásul a meglévő 4G infrastruktúrára is visszanyúlhattak. Azonban ez az utóbbi szempont volt az, ami miatt a korai 5G teljesítmény annyira letaglózó sok ember számára.

Annak érdekében, hogy az 5G és a 4G békésen egymás mellett élhessen ugyanazon a frekvencián, a szolgáltatóknak a dinamikus spektrummegosztás (Dynamic Spectrum Sharing, DSS) technológiához kellett fordulniuk. Ez az új 5G képesség lehetővé tette, hogy átadja a rádióhullámokat a régebbi 4G forgalomnak.

Ezzel az a probléma, hogy a 4G hálózatok semmit sem tudnak a DSS-ről; A 4G-t nem tanították meg a megosztásra, így az 5G forgalomnak mindig udvariasan félre kellett állnia, amikor megjelent a 4G forgalom. Más szóval, a régebbi és lassabb 4G jelek mindig elsőbbséget élveztek az újabb és gyorsabb 5G-vel szemben.

Ez azt jelenti, hogy amellett, hogy az alacsonyabb frekvenciák korlátozott kapacitása akadályozta őket, az alacsony sávú 5G-hálózatoknak meg kellett küzdeniük azzal is, hogy helyet adjanak a teljes 4G-forgalomnak ezen az éteren. Nem csoda, hogy a korai 5G hálózatok nem tudtak a 4G-nél észrevehetően gyorsabb sebességet biztosítani.

Még akkor is, amikor a Verizon 2020 végén végre bekapcsolta alacsony sávú országos 5G-hálózatát, hogy az 5G-t a hálózatának többi 99%-ában elérje. 5G teljesítménye olyan gyenge volt, hogy egyes szakértők azt javasolták, hogy az emberek kapcsolják ki az 5G-t okostelefonjukon, hogy takarékoskodjanak. elem élettartam.

Az új középsávos spektrum megváltoztatja a játékot

A kezdeti bevezetést követően két dolog történt, ami azt mutatta, hogy az iparági szakértők tévedtek, amikor az összes 6 GHz alatti frekvenciát egyetlen „Sub-6” kategóriába sorolták.

Mindkettő az a magasabb frekvenciájú középsávú spektrum, bár a fuvarozók két különböző oldalról közelítették meg.

Köszönet 2020-as egyesülése a Sprinttel, a T-Mobile-nak egy ász volt az ujjában. A Sprint azt a szokatlan döntést hozta, hogy 4G/LTE hálózatát szinte kizárólag 2,5 GHz-es spektrumsávon üzemelteti, ami jóval meghaladja a többi szolgáltató és a régebbi GSM és 3G hálózatok által használt tartományt.

Azonban ahelyett, hogy megtartotta volna ezt a régebbi 4G/LTE hálózatot, a T-Mobile sebészi úton leszerelte a Sprint összes tornyát. felszabadítja ezt a 2,5 GHz-es spektrumot, hogy kizárólag az új 5G bevezetésekben használható legyen. Ezáltal a T-Mobile gyorsabb frekvenciákat adott a játékhoz, amelyeket nem terhelnének a 4G jelek. Ennélfogva az 5G forgalomnak egyértelmű útja volt ezeken az adásokon anélkül, hogy DSS-t kellett volna alkalmazni a régebbi 4G forgalomnak való engedéshez. Ez lett a gerince A T-Mobile 5G Ultra Capacity hálózata.

Az AT&T és a Verizon nem volt ilyen szerencsés. Míg az AT&T-nek volt némi 2,3 GHz-es spektruma, nem volt elég a változáshoz. Ehelyett mindkét szolgáltatónak meg kellett várnia, amíg a Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) további spektrumot szabadít fel a jelenlegi ún. a C-sáv tartomány.

Egy 2021 elején lezajlott FCC aukción a Verizon 45,4 milliárd dollárt csökkent, hogy a lehető legtöbbet biztosítsa ebből a spektrumból. Az AT&T is több mint 23 milliárd dollárt költött, és még a T-Mobile is begyűjtött egy darabot a tortából 9,3 milliárd dollárért. Ez jogot adott a szolgáltatóknak 5G hálózatok működtetésére 3,7 GHz és 3,98 GHz közötti frekvenciákon.

Mindkét szállító az év elején elkezdte hasznosítani ezt az új spektrumot, és a magasabb frekvenciák már bebizonyították, hogy több mint képesek az 5G által ígért sebesség elérésére. Míg a T-Mobile előnyben van a korábbi 2,5 GHz-es telepítéseinek köszönhetően, a Verizon gyorsan felzárkózik, és az AT&T sem marad le sokkal.

Noha ezek a közép- és C-sávos frekvenciák még mindig jóval 6 GHz alatt vannak, teljesen más osztályba tartoznak, mint az alacsony sávú frekvenciák, amelyek kezdetben meghatározták a Sub-6 tartományt.

Hol fér bele az mmWave?

Bár a középkategóriás spektrum az 5G édes pontjaként tűnt ki, a tartomány és a teljesítmény legjobb keverékét kínálva, még mindig van hely mmWave az 5G bevezetésében.

Lehet, hogy a Verizon taktikai hibát követett el, amikor az összes tojását az mmWave kosárba tette, de volt egy jó ötlet magja. Csak az mmWave képes biztosítani a sűrűn lakott területeken szükséges megbízhatóságot és teljesítményt.

Az AT&T és a T-Mobile talán jobban megértette ezt. Mindkettő stratégiailag fejlesztette ki az mmWave-et, és olyan helyekre terjedt ki, mint a stadionok, koncerttermek, repülőterek és más olyan helyek, ahol valószínűleg emberek ezrei vagy tízezrei gyűlnek össze.

Ilyen helyzetekben az mmWave ragyog. Az 5G mmWave-hez használt 28 GHz-es és 39 GHz-es frekvenciák nagyobb kapacitása nagyobb sávszélességet jelent sokkal több eszköz számára. Ha valaha is csalódott volt a gyenge 4G teljesítmény vagy akár a „Nincs jel” jelzés miatt, amikor egy forgalmas sporteseményen vagy koncerten vesz részt, örömmel fogja tudni, hogy az mmWave megoldja ezt. E magasabb frekvenciák használatával a hordozók képesek szilárd 5G teljesítményt nyújt több ezer résztvevőnek egy stadionban anélkül, hogy izzadna.

Az 5G frekvencia mix

Valószínűleg mára nyilvánvaló, hogy nincs tökéletes frekvencia az 5G hálózatok számára. Ahhoz, hogy a szolgáltatók teljesíthessék, amit az 5G ígér, a körülményeknek megfelelően vegyes 5G spektrumot kell használniuk.

Míg C-sáv és egyéb középsávú frekvenciák városi területeken lesz a leggyakrabban alkalmazott, ezek túlzásba esnek a vidéki lefedettséghez, ahol a hatótáv fontosabb, mint a teljesítmény.

Ez az oka alacsony sávú 5G a tornyok továbbra is eltakarják a vidéket, és a jó hír az, hogy ahogy egyre többen térnek át az 5G okostelefonokra és egyéb eszközök, a 4G forgalom mennyisége ezeken a frekvenciákon csökkenni fog, ami utat nyit a gyorsabb 5G sebességhez még az alacsonyabb frekvenciákon is. frekvenciák.

Eközben a szolgáltatók továbbra is kiegészítik gyorsabb középsávú 5G hálózataikat mmWave adó-vevők olyan helyeken, mint a stadionok és repülőterek, ahol extra kapacitásra van szükség nagy embercsoportok támogatásához. A Verizon nem tervezi az eredeti mmWave hálózat leállítását, amely már sok városi belvárosban megtalálható.

Mi a következő lépés az 5G-spektrummal?

Ez a három frekvenciatartomány csak a kezdet. A szolgáltatók már versenyeznek az 5G spektrum új blokkjaiért, bár időbe telhet, amíg az összes darab a helyére kerül.

Például egy negyedik játékos a pályán, Tál, végül egy sötét ló lehet ebben a versenyben. A T-Mobile/Sprint egyesülés hamvaiból felemelkedő Dish nemrég bekapcsolta új Smart 5G hálózatát amely forradalmian új felhő alapú technológiát használ, hogy gyorsabbá és megfizethetőbbé tegye 5G szolgáltatásának országszerte történő bevezetését.

Dish volt lobbizni az FCC-nél a 12 GHz-es sáv megnyitása érdekében, bár jelenleg ezen a spektrumért harcol Elon Musk SpaceX Starlink szolgáltatásával. Nehéz megmondani, hogy a 12 GHz hogyan illeszkedik majd az 5G-s keverékhez – még azt sem tudjuk, minek nevezzük, mivel a 6 GHz-en megálló Sub-6 és a 24 GHz-en kezdődő mmWave közötti hatalmas résben él.

Ez a 12 GHz-es spektrum azonban új édes ponttá válhat, amely még nagyobb sebességet biztosít anélkül, hogy közel akkora hatótávolságot kellene feláldoznia, mint a 28 GHz-es mmWave.

T-Mobile és Dish is közösen birtokolnak licenceket a 47 GHz-es spektrum 99%-ára, bár még nem világos, hogy bármelyik szolgáltató mit tervez ezzel. Az FCC további mmWave spektrumot is tervez engedélyezni az 57-64 GHz-es, 71 GHz-es, 81 GHz-es és 92 GHz-es tartományban.

Nem minden szolgáltató fekteti reményeit ebbe a rendkívül magas frekvenciájú (EHF) spektrumba. A T-Mobile dolgozott ezen mmWave-szerű sebesség elérése a Sub-6 hálózatokon a Carrier Aggregation technológia néven ismert új funkció használatával. Ahogy a név is sugallja, ez több mély- és középsávú 5G csatornát köt össze, kombinálva a sávszélességüket.

Azonban ezeknek az új kezdeményezéseknek a legnagyobb akadálya a chip- és telefongyártók felzárkóztatása lesz. A Qualcomm legújabb Snapdragon X60 alaptámogatást kínál a T-Mobile Carrier Aggregation stratégiájához, míg az újabb X65 és X70 javítani ezen. Ez azt jelenti, hogy a iPhone 13, Galaxy S21, és az újabb modellek készen állnak rá. A legkorábbi 5G telefonok azonban szeretik a iPhone 12 és a Samsung Galaxy S20 Ultra nem fogja tudni kihasználni.

Az új spektrum teljesen más kérdés. A szolgáltatók bármilyen spektrumot megnyithatnak, amit az FCC lehetővé tesz számukra, de az okostelefonoknak is készen kell állniuk erre támogatja ezeket a frekvenciákat – és a legtöbb nem lépi túl a már széles körben alkalmazott szabványokat bevetve.

Például még nincs olyan telefon a piacon, amely támogatja azt a 12 GHz-es sávot, amelyet a Dish meg akar szerezni, és mivel ezt a frekvenciát senki más nem használja, Dishnek meg kell győznie egy okostelefon-gyártót, hogy csatlakozzon azt. Ugyanez igaz a magasabb frekvenciájú, 47 GHz-es spektrumra is.

Ennek ellenére elég szoros kapcsolat van a mobilhálózat-üzemeltetők és a hardvergyártók között, hogy ha a szolgáltatók megépítik, akkor jönnek az okostelefon-gyártók. A kritikus pont az, hogy ezekhez a dolgokhoz idő kell, így bár az 5G spektrum kétségtelenül bővülni fog a következő néhány évben, ez nem fog egyik napról a másikra megtörténni.

Szerkesztői ajánlások

• A T-Mobile óriási előnye az 5G sebesség terén nem vezet sehova
• A Netgear új M6 Pro útválasztója lehetővé teszi a gyors 5G használatát, bárhol is jár
• A T-Mobile 5G-je még mindig páratlan – de a sebességek megtorpantak?
• Íme, milyen gyors valójában az 5G a Samsung Galaxy S23 készüléken
• Mi az 5G UW? A telefon ikonjának valódi jelentése