Apa itu mmWave? 5G pita tinggi menjelaskan

Peluncuran dari teknologi 5G di seluruh dunia jauh lebih kompleks daripada standar nirkabel sebelumnya. Karena 5G menuntut tingkat kinerja yang belum pernah terjadi sebelumnya, operator harus menavigasi lautan frekuensi radio yang rumit untuk memastikan mereka dapat mengirimkannya kecepatan dan jangkauan terbaik.

Teknologi GSM, 3G, dan 4G/LTE yang lebih lama berjalan dalam pita frekuensi yang relatif sempit, membuat operator memiliki pilihan yang agak terbatas dalam menggelar jaringan mereka. Dengan perbandingan, 5G mencakup seluruh spektrum, dari frekuensi rendah 600MHz hingga frekuensi 47GHz yang sangat tinggi.

Hasilnya adalah bahwa 5G memberi operator banyak pilihan tentang cara terbaik meluncurkan jaringan 5G mereka, memungkinkan mereka untuk mencoba keseimbangan ideal antara jangkauan dan kinerja. Dalam keadaan ideal, ini akan memberikan 5G terbaik untuk semua orang. Namun, di dunia nyata, banyak hal yang jauh lebih rumit.

Apa itu mmWave?

Di ujung atas rentang spektrum 5G ini adalah tempat frekuensi mmWave, atau "gelombang milimeter", berjalan dari 24GHz hingga 47GHz. Secara teknis, milimeter gelombang didefinisikan sebagai Rentang Frekuensi Sangat Tinggi (EHF) dari 30GHz hingga 300GHz, dinamakan demikian karena itu adalah frekuensi di mana panjang gelombang menjadi sesingkat satu milimeter.

Namun, seperti halnya spektrum C-band, Federal Communications Commission (FCC) mendefinisikan kembali ujung bawah kisaran mmWave di AS untuk memulai pada kisaran atas Super Tinggi Zona Frekuensi (SHF), mulai dari 24GHz, menyeberang ke EHF menuju 47GHz, yang saat ini merupakan ujung atas spektrum yang dialokasikan untuk 5G.

FCC berencana untuk melisensikan spektrum mmWave yang lebih tinggi pada akhirnya — FCC melihat rentang 57–64GHz yang saat ini tidak berlisensi dan frekuensi 71GHz, 81GHz, dan 92GHz yang jarang digunakan. Namun, kemungkinan itu masih beberapa tahun lagi, terutama karena operator belum menggunakan spektrum mmWave yang sudah mereka miliki sepenuhnya.

Rentang vs. kecepatan

Sebagai siapa pun yang telah bekerja dengan router Wi-Fi rumah tahu, frekuensi yang lebih tinggi memberikan lebih banyak bandwidth untuk kecepatan yang lebih cepat, tetapi ini mengorbankan jangkauan dan jangkauan. Sinyal 2.4GHz dari router Anda kemungkinan akan menutupi seluruh rumah Anda tetapi dengan kecepatan yang relatif buruk, sedangkan 5GHz frekuensi menawarkan kinerja luar biasa untuk bermain game dan streaming, tetapi mungkin tidak sampai ke ruang bawah tanah atau punggung Anda ruang.

Beginilah cara kerja hukum fisika dalam hal gelombang radio. Frekuensi yang lebih tinggi lebih cepat tetapi tidak dapat bergerak sejauh frekuensi yang lebih rendah dan lebih lambat.

Operator seluler menghadapi tantangan yang sama dengan mengirimkan sinyal yang kuat dan cepat kepada pelanggan mereka karena Anda akan menemukan tempat yang ideal untuk router Wi-Fi Anda. Hanya saja operator harus menangani ini dalam skala yang jauh lebih besar.

Menggunakan frekuensi yang lebih tinggi memungkinkan operator untuk memberikan kecepatan yang lebih cepat, tetapi pengorbanannya adalah mereka harus melakukannya membangun lebih banyak menara dan menempatkannya lebih dekat untuk memberikan jangkauan yang sama dengan sinyal frekuensi rendah akan.

Kecepatan kosmik yang fenomenal, jangkauan yang sangat kecil

Pada suatu waktu, band mmWave 5G frekuensi tinggi adalah apa yang diyakini banyak orang sebagai masa depan teknologi 5G. Lagi pula, itu bisa memberikan kecepatan yang sangat mengesankan yang melampaui kemampuan sebagian besar layanan broadband kabel.

Dalam kondisi ideal, kecepatan 5G melalui frekuensi mmWave dapat mencapai 4Gbps, meskipun demikian lebih umum untuk menemukan perangkat melayang di zona 500Mbps–1Gbps. Namun, bahkan kecepatan mmWave yang paling lambat pun 3–4 kali lebih cepat daripada rata-rata kinerja 5G yang tersedia saat menggunakan frekuensi yang lebih rendah.

Seperti yang dengan cepat ditemukan oleh beberapa operator, masalahnya adalah bahwa frekuensi yang sangat tinggi ini memiliki jangkauan yang sangat pendek; transceiver mmWave tunggal tidak mungkin memberikan cakupan yang solid untuk apa pun yang jauh lebih besar daripada blok kota.

Itu seharusnya tidak mengejutkan ketika Anda mempertimbangkan bahwa sinyal mmWave dimulai pada 24GHz — urutan besarnya di atas frekuensi yang biasa digunakan untuk Wi-Fi dan komunikasi seluler.

Namun, itu menempatkan mereka jauh dari jangkauan apa pun yang biasanya menyebabkan gangguan, terutama karena semua yang ada di frekuensi itu juga memiliki jangkauan yang sama pendeknya. Biasanya, Anda akan menemukan spektrum EHF yang digunakan oleh sistem cuaca satelit, radar senjata militer, radar kecepatan polisi, dan sistem pemeriksaan keamanan di pos pemeriksaan bandara.

Pemandangan mmWave

Dengan mengingat semua itu, tidak mengherankan jika sebagian besar operator tidak melakukan banyak hal dengan teknologi mmWave.

Di antara operator AS, hanya Verizon bertaruh besar-besaran pada mmWave dalam penerapan 5G awalnya. AT&T mencoba-cobanya sementara T-Mobile menghindari spektrum itu.

Taruhan Verizon memungkinkannya untuk membanggakan kecepatan 5G yang sangat cepat sejak dini. Laporan tahun 2020 oleh OpenSignal menunjukkan Verizon memimpin secara global, dengan kecepatan pengunduhan rata-rata lebih dari dua kali lebih cepat dari pesaing terdekat berikutnya, LG U+ Korea Selatan.

Namun, trik untuk kecepatan tinggi ini adalah Verizon menggunakan spektrum mmWave secara eksklusif untuk jaringan 5G-nya. Operator tidak memiliki jaringan 5G midband atau low-band yang lebih lambat untuk menurunkan jumlahnya. Ini adalah Jaringan 5G Ultra Wideband Verizon seperti aslinya. Itu berjalan hampir seluruhnya pada spektrum 28GHz.

Selanjutnya, kecepatan 506Mbps Verizon harus hadir dengan kualifikasi yang cukup besar — ​​kecepatan tersebut tidak tersedia untuk 99% pelanggan operator. Rentang mmWave yang sangat pendek berarti bahwa Verizon tidak menerapkannya lebih jauh beberapa pusat kota besar, Dan OpenSignal mencatat bahwa pelanggan Verizon hanya mengakses jaringan mmWave 5G sekitar 0,4% dari keseluruhan waktu. Angka ini dua kali lipat menjadi 0,8% pada tahun 2021, tetapi itu tetap berarti bahwa pelanggan Verizon menghabiskan lebih dari 99% waktunya di koneksi 4G/LTE.

AT&T memilih penggunaan mmWave yang lebih strategis. Itu telah melisensikan sebagian spektrum 24GHz 5G sejak awal, terutama digunakan untuk penggunaan bisnis di beberapa kota. Kemudian, turun $1,2 miliar untuk memperoleh bagian yang cukup besar dari spektrum 39GHz, yang lebih aktif disebarkan ke pelanggannya. AT&T menyebutnya sebagai layanan 5G+.

Secara teknis, T-Mobile memang memiliki beberapa penerapan mmWave di beberapa kota, tetapi operator tidak banyak membicarakannya. T-Mobile memiliki spektrum midband cepat yang bagus untuk dimainkan jauh sebelum para pesaingnya bisa mendapatkannya spektrum C-band yang didambakan, jadi mmWave tidak sepenting rencana operator.

Manfaat mmWave

Alih-alih mendasarkan seluruh jaringan 5G pada mmWave seperti yang dilakukan Verizon, AT&T berfokus untuk menambah 5G frekuensi rendahnya dengan sel mmWave di daerah yang sangat padat seperti stadion dan bandara.

Ini memanfaatkan salah satu manfaat mmWave yang paling signifikan. Frekuensi yang sangat tinggi tidak hanya menawarkan bandwidth yang lebih tinggi untuk pengguna individu; semua bandwidth ekstra itu juga memungkinkannya menangani kemacetan jauh lebih efektif.

Untuk menggunakan beberapa matematika yang terlalu disederhanakan, jika transceiver mmWave dapat menawarkan throughput hingga 4Gbps ke satu perangkat, 40 perangkat dapat dengan mudah mendapatkan koneksi 100Mbps yang stabil tanpa memperlambat satu sama lain.

Selanjutnya, rentang mmWave yang lebih pendek berarti bahwa operator harus menggunakan lebih banyak transceiver. Pada saat AT&T telah memasang transceiver yang cukup untuk menutupi stadion sepak bola, AT&T dapat secara efisien menghadirkan 5G berperforma tinggi ke ribuan orang menghadiri pertandingan atau acara.

Demikian pula, mmWave sangat ideal di bandara, bukan hanya karena banyaknya penumpang yang lewat melalui tetapi juga karena frekuensi tersebut sangat jauh dari apa pun yang digunakan dalam penerbangan itu ada tidak ada kontroversi seputar mereka.

T-Mobile juga diam-diam mengatakan bahwa mereka akan terus membangun mmWave jika masuk akal untuk melakukannya, tetapi tidak seperti AT&T dan Verizon, mereka tidak berencana untuk membedakan jaringan mmWave-nya. Pelanggan T-Mobile tidak akan melihat simbol "5G+" atau "5G UW" di ponsel mereka saat terhubung ke mmWave. Sebaliknya, orang-orang di T-Mobile akan mendapatkan liputan dan kinerja yang solid baik saat mereka duduk di rumah atau menghadiri Super Bowl.

Frekuensi mmWave kunci

Beberapa operator juga telah melisensikan potongan spektrum mmWave lainnya, meskipun sebagian besar kemungkinan tidak akan tersedia untuk digunakan dalam waktu dekat.

Misalnya, T-Mobile dan Dish memiliki lisensi yang mencapai 99% dari spektrum 47GHz. Tidak jelas apa yang akan dilakukan oleh operator tersebut dengan ini, terutama karena ini akan memberikan jangkauan yang lebih buruk terhadap 28GHz Verizon dan 39GHz AT&T.

Lebih penting lagi, tidak ada smartphone konsumen yang dapat mencapai frekuensi 47GHz saat ini. Apel jajaran iPhone 13 Dan Model Samsung Galaxy S22 hanya mendukung beberapa band mmWave 5G, yang ditetapkan sebagai n257 (28GHz), n258 (26GHz), n260 (39GHz), dan n261 (28GHz). Dari jumlah tersebut, hanya n260 dan n261 yang digunakan oleh operator AS; yang lainnya untuk kompatibilitas dengan layanan mmWave 5G secara global.

Masa depan adalah C-band

Betapapun menariknya spektrum mmWave terdengar di hari-hari pertama 5G, operator telah menyadari bahwa bukan di situ letak masa depan teknologi 5G.

Verizon harus mempelajari pelajaran itu yang paling sulit, dengan jaringan 5G awal yang tidak ada untuk 99% pelanggannya. Verizon mengikutinya dengan “Jaringan 5G Nasional” frekuensi rendah yang berbagi ruang dengan sinyal 4G/LTE-nya. Ini memberi pelanggan indikator "5G" di ponsel mereka tetapi umumnya memberikan kecepatan yang tidak lebih baik dari 4G.

Tidak sampai Verizon dapat menerapkannya spektrum C-band bahwa keberuntungan 5G-nya benar-benar mulai berubah. Ini bukan sepenuhnya kesalahan Verizon; pertama-tama harus mengeluarkan $ 45 miliar untuk melisensikan spektrum C-band pertempuran industri penerbangan itu dikhawatirkan akan menimbulkan masalah pada instrumen pesawat.

Namun demikian, ketika Verizon akhirnya mengaktifkan C-band barunya pada awal tahun 2022, lebih banyak pelanggannya mulai melihat kecepatan 5G yang sebenarnya. Sungguh lompatan dalam kinerja sehingga Verizon menjadikan jaringan C-band baru sebagai bagian dari layanan Ultra Wideband 5G-nya.

Sementara AT&T telah meluncurkan layanan C-band secara lebih bertahap, pelanggan di beberapa kota yang menyediakannya juga menemukan peningkatan yang mengesankan dalam kecepatan 5G mereka.

Bahkan T-Mobile, yang sudah memilikinya jaringan 5G Kapasitas Ultra 2,5 GHz yang kuat, berencana untuk menggunakan spektrum C-band frekuensi lebih tinggi untuk memberi pelanggannya peningkatan yang diperlukan di area yang memerlukan lebih banyak kapasitas.

Pada akhirnya, peran mmWave dalam teknologi 5G publik adalah untuk menambah jaringan yang ada, bukan menggantikannya. Kapasitas besar spektrum mmWave membuatnya ideal untuk menghadirkan 5G yang andal di pusat populasi yang sangat padat. Namun, jarak pendek berarti tidak akan pernah bisa berdiri sendiri. mmWave akan selalu paling cocok bila digunakan sebagai "penyalaan" untuk mendukung 5G di area tertentu.

Rekomendasi Editor

• Keunggulan besar T-Mobile dalam kecepatan 5G tidak akan kemana-mana
• Router M6 Pro baru Netgear memungkinkan Anda menggunakan 5G cepat ke mana pun Anda pergi
• 5G T-Mobile masih tak tertandingi — tetapi apakah kecepatannya stabil?
• Inilah seberapa cepat 5G pada Samsung Galaxy S23 Anda sebenarnya
• Snapdragon X75 Qualcomm mengantarkan era konektivitas 5G berikutnya