考えていたら 5G 以前の携帯電話技術よりも複雑に思えますが、完全に間違っているわけではありません。 5G は、次世代の電力供給に向けて、より高速なパフォーマンス、より優れたカバレッジ、ユビキタス接続を約束します。 自動運転車 そしてスマートデバイス。 これを達成するには、古い携帯電話技術で可能だった限界を押し上げる必要があります。
コンテンツ
- 速度と範囲のトレードオフ
- サブ6対ミリ波
- ローバンド 5G の課題
- 新しいミッドバンドスペクトルがゲームを変える
- ミリ波はどこに当てはまりますか?
- 5G 周波数ミックス
- 5G スペクトルの次は何でしょうか?
これには、5G がより広範囲の周波数で動作する必要もあります。 結局のところ、私たちは次のような可能性を秘めたテクノロジーについて話しているのです。 有線ブロードバンド接続を置き換える そしてさらに 多くの従来の Wi-Fi ネットワーク. 将来的には、5G ネットワークは、より良い接続が利用できない場合に単に頼りになるものではなくなり、入手できる最良の接続になる可能性があります。
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では、5G ネットワークはどの周波数で動作するのでしょうか? これに対する単純な答えはありませんが、一見したほど複雑ではありません。 5G ネットワークはさまざまな周波数を使用しますが、これらはすべて 3 つの特定の範囲にグループ化でき、それぞれに長所と短所があります。
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速度と範囲のトレードオフ
5G で使用される周波数範囲について説明する前に、なぜこれほど多くの異なる周波数が必要なのかを理解することが重要です。 その質問に対する答えは、あなたもすでにご家庭で経験しているかもしれません。
モダン Wi-Fiルーター 2.4GHz と 5GHz の 2 つの周波数で動作します。 自宅で最高の Wi-Fi 通信範囲を確保しようとしたことがあるなら、おそらく電波の仕組みに関する基本的な現実に遭遇したことがあるでしょう。 2.4GHz ネットワークに接続すると速度は遅くなりますが、ルーターから離れた場合でも接続を維持できます。 一方、5GHz チャネルはパフォーマンスがはるかに優れていますが、家の反対側に到達できない可能性があります。
これらの通信範囲は当然ながら携帯電話の電波塔よりもはるかに短くなりますが、同じ原理が当てはまります。 周波数が高くなるとより多くのデータを伝送できますが、それほど遠くまで伝わらず、固体の物体もほとんど透過しません。 低い周波数はより遠くまで到達し、干渉を受けにくくなりますが、速度も非常に遅くなります。
モバイル ネットワーク事業者は、5G ネットワークを構築する際に、これらと同じトレードオフを考慮する必要があります。 最高周波数の 5G 信号は非常に速い無線速度を提供します ただし、都市ブロック以上をカバーすることはできません. スペクトルの対極では、低周波信号は何マイルも遠くまで届きますが、 古い 4G/LTE テクノロジーよりも顕著に優れたパフォーマンスを提供しない.
サブ6対ミリ波
5G が展開されていたとき、業界は周波数を 2 つの一般的に広い範囲に分割しました。 サブ6GHz(サブ6) と ミリ波（mmWave）.
名前が示すように、Sub-6 周波数は 6GHz 未満のすべての周波数を含むことを意図していましたが、5G ミリ波スペクトルは約 24GHz で始まり、そこから上昇していきました。
実際的な観点から言えば、Sub-6 5G の初期展開は維持されました。 主に2GHz未満の範囲. これらの周波数はすでに 4G/LTE、さらには古い 3G ネットワークで使用されていたため、通信事業者はそれらを使用するために必要なライセンスをすでに持っていました。 これにより、既存のネットワーク上に 5G を迅速に展開することが容易になり、T-Mobile と AT&T はまさにそれを実行しました。
具体的には、AT&T と T-Mobile は、同じ 850MHz および 1.9GHz (1900MHz) 周波数で 5G ネットワークをセットアップします。 初期の「2G」GSM ネットワークと、3G および LTE で使用されるようになった 700MHz および 1.7GHz (1700MHz) 周波数 ロールアウト。 AT&T も一部の 5G サービスを 2.3 GHz 範囲で実行しましたが、T-Mobile は「全国的な」5G ネットワークのカバレッジをさらに向上させるために 600 MHz まで下げました。
一方、Verizon は、最初の 5G 展開では逆の方向に進み、はるかに高速な 28 GHz ミリ波周波数を使用することを決定しました。 これにより、Verizon は最速の速度を誇ることができました。 2020年 オープンシグナル レポートでは、Verizon が世界的に大きくリードしており、スコアを引き下げる Sub-6 5G ネットワークがなかったため、平均ダウンロード速度は 506Mbps でした。 ただし、ミリ波周波数の範囲が非常に限られているため、 Verizon 顧客の 1% 未満 同社の 5G ネットワークがスマートフォンに表示されるのを見た人もいます。
ローバンド 5G の課題
ローバンド5G AT&T と T-Mobile は、新しいライセンスを待つ必要がなく、既存の 4G インフラストラクチャに便乗することもできるため、非常に迅速にネットワークを立ち上げて稼働させることができました。 ただし、後者の点が問題を引き起こしました 初期の 5G パフォーマンスは圧倒的すぎる 多くの人にとって。
5G と 4G を同じ周波数で平和的に共存させるために、通信事業者はダイナミック スペクトラム シェアリング (DSS) として知られるテクノロジーを利用する必要がありました。 この新しい 5G 機能により、放送波を古い 4G トラフィックに譲ることができました。
これの問題は、4G ネットワークが DSS について何も知らないことです。 4G は共有方法を教えられていなかったので、4G トラフィックが現れるたびに、常に 5G トラフィックに応じて礼儀正しく脇に退く必要がありました。 言い換えれば、古くて遅い 4G 信号は常に、新しくて高速な 5G よりも優先されます。
これは、ローバンド 5G ネットワークは、低周波数の限られた容量によって妨げられることに加えて、それらの放送波上のすべての 4G トラフィックに道を譲るということにも取り組む必要があることを意味します。 初期の 5G ネットワークが 4G よりも著しく速い速度を実現できなかったのも不思議ではありません。
ベライゾンが 2020 年末についにローバンドの全国 5G ネットワークをオンにして、残りの 99% に 5G を導入したときでさえ、 5G のパフォーマンスが非常に悪かったため、一部の専門家は、節約のためにスマートフォンの 5G をオフにすることを推奨しました。 バッテリー寿命。
新しいミッドバンドスペクトルがゲームを変える
これらの最初の展開に続いて、業界の専門家がすべてのサブ 6GHz 周波数を単一の「サブ 6」カテゴリに一括りにするという間違いを示した可能性があることを示す 2 つの出来事が起こりました。
これらの両方には、 高周波中帯域スペクトル、ただし、航空会社は2つの異なる角度からそれにアプローチしました。
おかげで 2020年にスプリントと合併, T-Mobile にはエースがいた。 Sprint は、自社の 4G/LTE ネットワークを、他の通信事業者や古い GSM および 3G ネットワークが使用する範囲をはるかに上回る 2.5 GHz スペクトル帯でほぼ独占的に実行するという異例の選択をしました。
しかし、T-Mobile はこの古い 4G/LTE ネットワークを維持する代わりに、Sprint のすべてのタワーを外科的に廃止しました。 その 2.5GHz スペクトルを解放して、新しい 5G 展開のみに使用します. これにより、T-Mobile は 4G 信号の負担を受けずに、より高速な周波数を利用できるようになりました。 したがって、5G トラフィックには、DSS を使用して古い 4G トラフィックに譲る必要がなく、これらの放送波上で明確なパスが確保されました。 これがバックボーンとなった T-Mobile の 5G Ultra Capacity ネットワーク.
AT&T と Verizon はそれほど幸運ではありませんでした。 AT&T には 2.3 GHz のスペクトルがありましたが、違いを生むほど十分ではありませんでした。 その代わり、両通信事業者は、連邦通信委員会 (FCC) が現在知られている周波数帯域をさらに解放するまで待たなければなりませんでした。 Cバンド範囲.
2021年初頭のFCCオークションでは、ベライゾンがこの周波数帯域をできる限り確保するために454億ドルを落とした。 AT&T も 230 億ドル以上を費やし、T-Mobile さえも 93 億ドルでパイの一部を手に入れました。 これにより、通信事業者は3.7GHz～3.98GHzの周波数で5Gネットワークを運用する権利が得られた。
両方のキャリア 今年初めにこの新しいスペクトルを有効活用し始めました、そしてより高い周波数はすでに そもそも 5G が約束した速度を十分に提供できることを証明する. T-Mobile は初期の 2.5GHz 展開のおかげで有利なスタートを切りましたが、Verizon も急速に追い上げており、AT&T もそれほど遅れをとっていません。
これらのミッドバンドと C バンドの周波数は依然として 6 GHz をはるかに下回っていますが、最初に Sub-6 範囲を定義したローバンド周波数とはまったく異なるクラスにあります。
ミリ波はどこに当てはまりますか?
ミッドレンジのスペクトルは 5G のスイート スポットとしての地位を確立しており、範囲とパフォーマンスの最適な組み合わせを提供していますが、まだ ミリ波 5G展開中。
Verizon は自社のすべての卵をミリ波のバスケットに入れるという戦術的ミスを犯したかもしれませんが、良いアイデアの核心は持っていました。 人口密集地域で必要な信頼性とパフォーマンスを提供できるのはミリ波だけです。
AT&T と T-Mobile はおそらくこのことをよく理解していました。 どちらもミリ波をより戦略的に展開し、スタジアム、コンサート ホール、空港、その他数千人または数万人が集まる可能性のある場所をカバーしました。
このような状況ではミリ波が威力を発揮します。 5G ミリ波に使用される 28 GHz および 39 GHz の周波数の容量が大きいということは、より多くのデバイスの帯域幅が増えることを意味します。 忙しいスポーツ イベントやコンサートに参加しているときに、4G パフォーマンスの低下や「信号なし」インジケーターにイライラしたことがあるなら、ミリ波が問題を解決してくれることを知ってうれしいでしょう。 これらのより高い周波数を使用することで、通信事業者は次のことが可能になります。 スタジアムの何千人もの参加者に、汗を流すことなく安定した 5G パフォーマンスを提供.
5G 周波数ミックス
5G ネットワークを実行するのに最適な周波数が存在しないことは、おそらくもう明らかです。 通信事業者が 5G の約束を果たすためには、状況に応じて 5G スペクトルを組み合わせて使用する必要があります。
その間 C バンドおよびその他のミッドバンド周波数 都市部に最も一般的に導入されますが、パフォーマンスよりも通信範囲が重要な田舎のカバレッジには過剰です。
これが理由です ローバンド5G 高塔は今後も田園地帯を覆い続けるでしょう。そして良いニュースは、より多くの人々が 5G スマートフォンなどに移行するにつれて、 デバイスに接続すると、これらの周波数での 4G トラフィックの量が減少し、より低い周波数でもより高速な 5G 速度への道が開かれます。 周波数。
一方、通信事業者は、より高速なミッドバンド 5G ネットワークを補完し続けるでしょう。 ミリ波 スタジアムや空港など、大人数のグループをサポートするために追加の容量が必要な場所でのトランシーバー。 Verizon はまた、多くの都市部の繁華街にすでに存在している独自のミリ波ネットワークを閉鎖する計画もありません。
5G スペクトルの次は何でしょうか?
これら 3 つの周波数範囲は始まりにすぎません。 通信事業者はすでに5Gスペクトルの新しいブロックをめぐって争っているが、すべての要素が整うまでにはしばらく時間がかかるだろう。
たとえば、フィールド上の 4 人目のプレーヤー、 皿、このレースではダークホースになってしまうかもしれない。 Tモバイルとスプリントの合併の灰の中から立ち上がったディッシュ氏は、最近 新しいスマート 5G ネットワークをオンにしました 同社は、革新的な新しいクラウドベースのテクノロジーを使用して、5G サービスを全国でより迅速に、より手頃な価格で展開できるようにしています。
皿はありました 12GHz帯を開放するようFCCに働きかけるただし、現在このスペクトルをめぐってイーロン・マスクのSpaceX Starlinkサービスと争っている。 12GHz が 5G ミックスにどのように適合するかを言うのは難しいです。6GHz で終わる Sub-6 と 24GHz で始まるミリ波の間の大きなギャップに存在するため、それを何と呼ぶべきかさえわかりません。
ただし、この 12 GHz スペクトルは、28 GHz ミリ波とほぼ同じ範囲を犠牲にすることなく、さらに高速な速度を提供する新しいスイート スポットになる可能性があります。
T-MobileとDishも 47GHz スペクトルの 99% のライセンスを共同で所有ただし、どちらの通信会社もそれをどうするつもりなのかはまだ明らかではありません。 FCC はまた、57 ～ 64 GHz、71 GHz、81 GHz、および 92 GHz の範囲でさらに多くのミリ波スペクトルのライセンスを取得する予定です。
すべての通信事業者がこの超短波 (EHF) スペクトルに期待を寄せているわけではありません。 T-Mobile が取り組んでいるのは、 Sub-6 ネットワークでミリ波のような速度を実現 キャリアアグリゲーションテクノロジーとして知られる新機能を使用します。 名前が示すように、これは複数の低帯域および中帯域の 5G チャネルを結び付け、それらの帯域幅を結合します。
しかし、これらの新しい取り組みに対する最大の障害は、チップと携帯電話のメーカーが追いつくまでに待ち構えているでしょう。 クアルコムの最新 スナップドラゴンX60 は、T-Mobile のキャリア アグリゲーション戦略のベースライン サポートを提供しますが、新しい X65 と X70 それを改善してください。 これが意味するのは、 iPhone13, ギャラクシーS21、さらに最近のモデルでも対応しています。 ただし、初期の 5G 携帯電話は iPhone12 とサムスン ギャラクシーS20ウルトラ それを活用することができなくなります。
新しいスペクトルはまったく別の問題です。 通信事業者は、FCC が許可するあらゆる周波数帯を開放できますが、スマートフォンもそれに対応する準備ができていなければなりません。 それらの周波数をサポートしており、そのほとんどはすでに広く普及している標準を超えるものではありません。 展開されました。
たとえば、Dish が獲得しようとしている 12GHz 帯域をサポートする携帯電話はまだ市場にありません。 この周波数は他の誰にも使用されていないため、ディッシュはスマートフォン メーカーにこの周波数に参加するよう説得する必要がある。 それ。 同じことが、より高い周波数の 47GHz スペクトルにも当てはまります。
それにもかかわらず、モバイルネットワーク事業者とハードウェアメーカーの間には十分に緊密な関係があり、キャリアがそれを構築すれば、スマートフォンメーカーもやってくるでしょう。 重要な点は、これらのことには時間がかかるということです。そのため、5G 周波数帯は間違いなく今後数年間で拡大しますが、一夜にして実現するものではありません。
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