מה זה mmWave? הסבר גבוה בפס 5G

ההשקה של טכנולוגיית 5G ברחבי העולם היה הרבה יותר מורכב מהסטנדרטים האלחוטיים שהגיעו קודם לכן. מכיוון ש-5G דורש רמות ביצועים חסרות תקדים, ספקים צריכים לנווט בים מסובך של תדרי רדיו כדי להבטיח שהם יכולים לספק המהירויות והכיסוי הטובים ביותר האפשריים.

טכנולוגיות GSM, 3G ו-4G/LTE ישנות יותר רצו בטווח צר יחסית של תדרים, מה שמותיר לספקים אפשרויות מוגבלות במקצת בפריסת הרשתות שלהם. בהשוואה, 5G מכסה את כל הספקטרום, מפס נמוך 600MHz ועד לתדרים גבוהים במיוחד של 47GHz.

התוצאה היא ש-5G נותן לספקים שפע של אפשרויות כיצד להפעיל בצורה הטובה ביותר את רשתות ה-5G שלהם, מה שמאפשר להם לנסות למצוא איזון אידיאלי בין כיסוי לביצועים. בנסיבות אידיאליות, זה יספק את ה-5G הטוב ביותר לכולם. עם זאת, בעולם האמיתי, הדברים מסובכים הרבה יותר.

מה זה mmWave?

בקצה העליון של טווח זה של ספקטרום ה-5G נמצא המקום שבו חיים התדרים של mmWave, או "גל מילימטר", הנעים בין 24GHz ל-47GHz. מבחינה טכנית, מילימטר גל מוגדר כטווח התדרים הגבוה במיוחד (EHF) בין 30GHz ל-300GHz, הנקרא כך מכיוון שאלו הם התדרים שבהם אורכי הגל קצרים כמו אחד מִילִימֶטֶר.

עם זאת, כמו עם ספקטרום ה-C, ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) הגדירה מחדש את הקצה התחתון של טווח mmWave בארה"ב כדי להתחיל בטווח העליון של Super High אזור תדר (SHF), החל מ-24GHz, עובר ל-EHF בדרך ל-47GHz, שהוא כרגע הקצה העליון של הספקטרום המוקצה עבור 5G.

ה-FCC מתכננת בסופו של דבר לתת רישיון ספקטרום גלי mmWave גבוה עוד יותר - הוא מסתכל על טווח ה-57-64GHz שאינו מורשה כרגע ותדרי 71GHz, 81GHz ו-92GHz בשימוש קל. עם זאת, זה עדיין סביר בעוד כמה שנים, במיוחד מכיוון שהספקים עדיין לא השתמשו בספקטרום ה-mmWave שכבר יש להם במלואו.

טווח לעומת מְהִירוּת

כמו כל מי שעבד איתו נתבי Wi-Fi ביתיים יודע, תדרים גבוהים יותר מספקים יותר רוחב פס למהירויות מהירות יותר, אבל זה בא על חשבון הטווח והכיסוי. האות של 2.4GHz מהנתב שלך כנראה יכסה את כל הבית שלך אבל במהירויות נמוכות יחסית, בעוד שה-5GHz תדרים מציעים ביצועים מצוינים למשחקים וסטרימינג, אך עשויים שלא להגיע למרתף או בחזרה חֶדֶר.

כך בדיוק פועלים חוקי הפיזיקה בכל הנוגע לגלי רדיו. תדרים גבוהים יותר מהירים יותר אך אינם יכולים לנסוע כמעט עד לתדרים הנמוכים והאיטיים יותר.

ספקי סלולר מתמודדים עם אותם אתגרים עם אספקת אותות חזקים ומהירים ללקוחות שלהם כפי שהייתם מתמודדים עם מציאת מקום אידיאלי לנתב ה-Wi-Fi שלכם. רק שהספקים צריכים להתמודד עם זה בקנה מידה הרבה יותר גדול.

שימוש בתדרים גבוהים יותר מאפשר לספקים לספק מהירויות מהירות יותר, אך הפשרה היא שהם צריכים לבנות יותר מגדלים ולמקם אותם קרוב יותר זה לזה כדי לספק כיסוי זהה לאות בתדר נמוך יותר היה.

מהירויות קוסמיות פנומנליות, טווח קטן

פעם, רצועת ה-mmWave 5G בתדר גבוה היה מה שרבים האמינו שיהיה העתיד של טכנולוגיית ה-5G. אחרי הכל, זה יכול לספק מהירויות מרשימות עד כדי גיחוך שעוברים הרבה מעבר למה שרוב שירותי הפס הרחב הקווי מסוגלים אפילו.

בתנאים אידיאליים, מהירויות 5G מעל תדרי mmWave יכולות להגיע ל-4Gbps, למרות שזה אופייני יותר למצוא מכשירים המרחפים באזור 500Mbps–1Gbps. עם זאת, אפילו מהירויות ה-mmWave האיטיות ביותר הן מהירות פי 3-4 מהביצועים הממוצעים של 5G הזמינים בעת שימוש בתדרים נמוכים יותר.

כפי שחלק מהספקים גילו במהירות, הבעיה היא שלתדרים הגבוהים ביותר הללו יש טווח קצר להחריד; מקלט משדר יחיד מסוג mmWave לא צפוי לספק כיסוי מוצק למשהו גדול בהרבה מבלוק עירוני.

זה לא אמור להיות מפתיע כשחושבים על כך שאותות mmWave מתחילים ב-24GHz - סדר גודל מעל התדרים הנהוגים לשימוש ב-Wi-Fi ותקשורת סלולרית.

עם זאת, זה מציב אותם מחוץ לטווח של כל דבר שבדרך כלל גורם להפרעות, במיוחד מכיוון שלכל דבר בתדרים הללו יש גם טווח קצר באופן דומה. בדרך כלל, תמצא את ספקטרום ה-EHF המשמש מערכות מזג אוויר לווייניות, מכ"ם נשק צבאי, מכ"ם מהירות משטרתי ומערכות בדיקה ביטחונית במחסומי נמל תעופה.

נוף mmWave

עם כל זה בחשבון, אין זה מפתיע שרוב הספקים לא עשו הרבה עם טכנולוגיית mmWave.

בין הספקים בארה"ב, רק Verizon הימר בכבדות על mmWave בפריסות ה-5G המוקדמות שלה. AT&T התעסקה בזה בזמן ש-T-Mobile בעיקר התרחקה מהספקטרום הזה.

ההימור של Verizon אפשר לה להתפאר במהירויות 5G מהירות להפליא בשלב מוקדם. דו"ח לשנת 2020 מאת OpenSignal הראתה ל-Verizon יתרון עולמי עצום, עם מהירויות הורדה ממוצעות יותר מפי שניים מהיריבה הקרובה ביותר שלה, LG U+ של דרום קוריאה.

עם זאת, הטריק במהירויות הגבוהות הללו היה ש-Verizon השתמשה בספקטרום mmWave באופן בלעדי עבור רשת ה-5G שלה. לספק לא היו רשתות 5G איטיות יותר בפס בינוני או נמוך יותר כדי לגרור את המספרים שלה למטה. זו הייתה רשת 5G Ultra Wideband של Verizon כפי שהייתה קיימת במקור. הוא פעל כמעט כולו על הספקטרום של 28GHz.

יתרה מכך, המהירויות של 506 מגה-ביט לשנייה של Verizon היו צריכות להגיע עם מוקדמות די גדולות - הן לא היו זמינות ל-99% מלקוחות הספק. הטווח הקצר ביותר של mmWave גרם לכך ש-Verizon לא פרסה אותו מעבר כמה מרכזים עירוניים מרכזיים, ו OpenSignal ציין כי הלקוחות של Verizon ניגשו לרשת mmWave 5G שלה רק כ-0.4% מהזמן. הדמות הזאת הוכפל ל-0.8% עד 2021, אבל זה עדיין אומר שהלקוחות של Verizon בילו יותר מ-99% מזמנם בחיבור 4G/LTE.

AT&T בחר בשימוש אסטרטגי יותר ב-mmWave. היא קיבלה רישיון בשלב מוקדם של ספקטרום 24GHz 5G, שנפרס בעיקר לשימוש עסקי בכמה ערים. מאוחר יותר, היא הורידה 1.2 מיליארד דולר כדי לרכוש נתח נכבד של ספקטרום 39GHz, אותו היא פרסה באופן פעיל יותר ללקוחותיה. AT&T מכנה את זה שירות 5G+ שלה.

מבחינה טכנית, ל-T-Mobile יש כמה פריסות mmWave בכמה ערים, אבל הספק לא מדבר על זה הרבה. ל-T-Mobile היה נתח נחמד של ספקטרום אמצע פס מהיר לשחק איתו הרבה לפני שהיריבות שלה הצליחו לשים את ידם הספקטרום הנחשק של להקת C, אז mmWave לא היה כמעט חשוב לתוכניות של הספק.

היתרונות של mmWave

במקום לבסס את כל רשת ה-5G שלה על mmWave כפי שעשתה Verizon, AT&T התמקדה בהגדלת 5G בתדר נמוך יותר עם תאי mmWave באזורים צפופים במיוחד כמו אצטדיונים ושדות תעופה.

זה מנצל את אחד היתרונות המשמעותיים ביותר של mmWave. התדרים הגבוהים ביותר לא רק מציעים רוחב פס גבוה יותר למשתמשים בודדים; כל רוחב הפס הנוסף הזה גם מאפשר לו להתמודד עם גודש בצורה הרבה יותר יעילה.

כדי להשתמש במתמטיקה פשוטה מדי, אם מקלט משדר mmWave יכול להציע תפוקה של עד 4Gbps למכשיר בודד, 40 מכשירים יכולים להשיג בקלות חיבורים יציבים של 100Mbps מבלי להאט זה את זה.

יתרה מכך, הטווח הקצר יותר של mmWave אומר שהספקים צריכים לפרוס הרבה יותר מקלטי משדר. עד ש-AT&T הציבה מספיק מקלטי משדר כדי לכסות אצטדיון כדורגל, היא יכולה לספק ביעילות 5G עם ביצועים גבוהים ל אלפי אנשים המשתתפים במשחק או אירוע.

באופן דומה, mmWave אידיאלי בשדות תעופה, לא רק בגלל מספר הנוסעים הגבוה שעובר דרך אבל גם בגלל שהתדרים האלה כל כך רחוקים מכל מה שמשתמשים בו בתעופה יש אין מחלוקת סביבם.

T-Mobile גם אמרה בשקט שהיא תמשיך לבנות את mmWave היכן שהגיוני לעשות זאת, אבל בניגוד ל-AT&T ו-Verizon, היא לא מתכננת לבדל את רשת mmWave שלה. לקוחות T-Mobile לא יראו סמל "5G+" או "5G UW" בטלפונים שלהם כשהם מחוברים ל-mmWave. במקום זאת, אנשים ב-T-Mobile יקבלו כיסוי וביצועים מוצקים בין אם הם יושבים בבית או משתתפים בסופרבול.

תדרי גל ממפתח

חלק מהספקים העניקו רישיון גם לנתחים אחרים של ספקטרום mmWave, אם כי רובו כנראה לא יהיה זמין לשימוש בקרוב.

לדוגמה, T-Mobile ו-Dish מחזיקות ברישיונות המהווים 99% מהספקטרום של 47GHz. לא ברור מה הספקים האלה מתכננים לעשות עם זה, במיוחד מכיוון שהוא יספק כיסוי גרוע עוד יותר מול 28GHz של Verizon ו-39GHz של AT&T.

באופן משמעותי יותר, אף סמארטפון צרכני לא יכול אפילו להגיע לתדרים של 47GHz כרגע. תפוחים מערך אייפון 13 ו דגמי ה-Galaxy S22 של סמסונג תומכים רק בקומץ של רצועות mmWave 5G, המיועדות ל-n257 (28GHz), n258 (26GHz), n260 (39GHz) ו-n261 (28GHz). מתוכם, רק n260 ו-n261 נמצאים בשימוש על ידי ספקים אמריקאים; האחרים מיועדים לתאימות עם שירותי mmWave 5G ברחבי העולם.

העתיד הוא C-band

עד כמה שספקטרום ה-mmWave נשמע מרגש בימים הראשונים של 5G, הספקים הבינו שלא שם טמון העתיד של טכנולוגיית ה-5G.

Verizon נאלצה ללמוד את הלקח הקשה מכולם, עם רשת 5G מוקדמת שלא הייתה קיימת ל-99% מלקוחותיה. Verizon עקבה אחרי זה עם "רשת 5G ארצית" בתדר נמוך יותר שחלקה שטח עם אותות 4G/LTE שלה. זה נתן ללקוחות את מחוון "5G" בטלפונים שלהם, אבל בדרך כלל סיפק מהירויות שלא היו טובות יותר מ-4G.

זה לא היה עד ש-Verizon יכלה לפרוס את זה ספקטרום C-band שהון ה-5G שלה באמת התחיל להשתנות. זו לא הייתה לגמרי אשמתה של Verizon; תחילה היה עליה להפיל 45 מיליארד דולר כדי להעניק רישיון לספקטרום ה-C להילחם בתעשיית התעופה זֶה חשש שזה יגרום לבעיות עם מכשירי מטוסים.

עם זאת, כאשר Verizon סוף סוף סובבה את המפתח ל-C-band החדש שלה בתחילת 2022, רבים יותר מלקוחותיה התחילו לראות מהירויות 5G אמיתיות. זו הייתה קפיצת מדרגה בביצועים ש-Verizon הפכה את רשת ה-C-band החדשה לחלק משירות Ultra Wideband 5G שלה.

בעוד AT&T היה להפעיל את שירות ה-C-band שלה בצורה הדרגתית יותר, לקוחות בערים הבודדות שבהן זה זמין גילו גם חיזוק מרשים במהירויות ה-5G שלהם.

אפילו T-Mobile, שכבר יש לה רשת 5G חזקה 2.5GHz Ultra Capacity, מתכננת להשתמש בספקטרום ה-C בתדר גבוה יותר כדי לתת ללקוחותיה דחיפה הכרחית באותם אזורים שבהם יש צורך בקיבולת רבה יותר.

בסופו של דבר, התפקיד של mmWave בטכנולוגיית 5G ציבורית הוא להגדיל את הרשתות הקיימות, לא להחליף אותן. הקיבולת האדירה של ספקטרום mmWave הופכת אותו לאידיאלי לאספקת 5G אמין במרכזי אוכלוסייה צפופים במיוחד. עם זאת, הטווח הקצר אומר שהוא לעולם לא יוכל לעמוד בפני עצמו. mmWave תמיד יתאים ביותר כאשר משתמשים בו כ"התחזקות" לחיזוק 5G באזורים מסוימים.

המלצות עורכים

• ההובלה העצומה של T-Mobile במהירויות 5G לא הולכת לשום מקום
• הנתב M6 Pro החדש של Netgear מאפשר לך להשתמש ב-5G מהיר בכל מקום שאתה הולך
• ה-5G של T-Mobile עדיין חסר תחרות - אבל האם המהירויות עלו ברמה?
• הנה כמה מהיר באמת 5G בסמסונג גלקסי S23 שלך
• Snapdragon X75 של קוואלקום פותח את העידן הבא של קישוריות 5G