Kas yra mmWave? Paaiškinta didelės juostos 5G

Išleidimas iš 5G technologija visame pasaulyje buvo daug sudėtingesnis nei anksčiau buvę belaidžio ryšio standartai. Kadangi 5G reikalauja precedento neturinčio našumo lygio, operatoriai turi naršyti sudėtingoje radijo dažnių jūroje, kad galėtų užtikrinti geriausią greitį ir aprėptį.

Senesnės GSM, 3G ir 4G/LTE technologijos veikė gana siauroje dažnių juostoje, todėl operatoriai turėjo šiek tiek ribotą pasirinkimą diegti savo tinklus. Palyginus, 5G apima visą spektrą – nuo ​​žemos juostos 600MHz iki itin aukštų 47GHz dažnių.

Rezultatas yra tai, kad 5G suteikia vežėjams daugybę galimybių, kaip geriausiai išplėtoti 5G tinklus, todėl jie gali išbandyti idealią aprėpties ir našumo pusiausvyrą. Idealiomis aplinkybėmis tai suteiktų geriausią 5G visiems. Tačiau realiame pasaulyje viskas yra daug sudėtingiau.

Kas yra mmWave?

Viršutiniame šio 5G spektro diapazono gale yra mmWave arba milimetrinių bangų dažniai, kurių dažnis yra nuo 24 GHz iki 47 GHz. Techniškai kalbant, milimetras banga apibrėžiama kaip itin aukšto dažnio (EHF) diapazonas nuo 30 GHz iki 300 GHz, taip pavadintas dėl to, kad tai yra dažniai, kurių bangos ilgis yra toks trumpas kaip vienas. milimetras.

Tačiau, kaip ir su C juostos spektras, Federalinė ryšių komisija (FCC) iš naujo apibrėžė apatinį mmWave diapazono galą JAV, pradedant nuo viršutinio Super High diapazono. Dažnio (SHF) zona, prasidedanti nuo 24 GHz, pereinanti į EHF pakeliui į 47 GHz, kuris šiuo metu yra didžiausias spektro galas, skirtas 5G.

Galiausiai FCC planuoja licencijuoti dar didesnį mmWave spektrą – ji žiūri į šiuo metu nelicencijuotą 57–64 GHz diapazoną ir mažai naudojamus 71 GHz, 81 GHz ir 92 GHz dažnius. Tačiau tikėtina, kad tai dar po kelerių metų, ypač todėl, kad operatoriai dar turi visiškai išnaudoti jau turimą mmWave spektrą.

Diapazonas vs. greitis

Kaip ir kiekvienas, su kuriuo dirbo namų Wi-Fi maršrutizatoriai žino, kad aukštesni dažniai suteikia didesnį pralaidumą didesniam greičiui, tačiau tai nukenčia nuo diapazono ir aprėpties. 2,4 GHz signalas iš maršruto parinktuvo greičiausiai apims visus jūsų namus, tačiau santykinai prastu greičiu, o 5 GHz dažniai siūlo puikų našumą žaidžiant ir transliuojant, bet gali nepasiekti jūsų rūsyje ar atgal kambarys.

Būtent taip veikia fizikos dėsniai, kai kalbama apie radijo bangas. Aukštesni dažniai yra greitesni, bet negali nukeliauti beveik taip toli, kaip žemesni ir lėtesni dažniai.

Mobiliojo ryšio operatoriai susiduria su tais pačiais iššūkiais, teikdami stiprius ir greitus signalus savo klientams, kaip ir ieškotumėte idealios vietos savo „Wi-Fi“ maršruto parinktuvui. Tiesiog vežėjai turi tai spręsti daug didesniu mastu.

Naudojant aukštesnius dažnius, vežėjai gali užtikrinti didesnį greitį, tačiau kompromisas yra tas, kad jiems reikia pastatykite daugiau bokštų ir pastatykite juos arčiau vienas kito, kad būtų užtikrinta tokia pati aprėptis kaip žemesnio dažnio signalas būtų.

Fenomenalūs kosminiai greičiai, nedidelis diapazonas

Vienu metu aukšto dažnio mmWave 5G juosta buvo tai, ką daugelis tikėjo, kad bus 5G technologijos ateitis. Juk gali pristatyti juokingai įspūdingi greičiai kurios gerokai viršija tai, ką gali net dauguma laidinio plačiajuosčio ryšio paslaugų.

Idealiomis sąlygomis 5G greitis virš mmWave dažnių gali siekti 4Gbps, nors labiau būdinga rasti įrenginius, svyruojančius 500 Mbps–1 Gbps zonoje. Tačiau net ir lėčiausias mmWave greitis yra 3–4 kartus didesnis už vidutinį 5G našumą naudojant žemesnius dažnius.

Kaip greitai pastebėjo kai kurie nešėjai, problema ta, kad šie itin aukšti dažniai turi slegiančiai trumpą diapazoną; Tikėtina, kad vienas mmWave siųstuvas-imtuvas neužtikrins tvirtos aprėpties daug didesniam nei miesto kvartalas.

Tai neturėtų stebinti, kai manote, kad mmWave signalai prasideda nuo 24 GHz – dydžiu viršija dažnius, paprastai naudojamus „Wi-Fi“ ir koriniam ryšiui.

Tačiau dėl to jie patenka į diapazoną nuo visko, kas paprastai sukeltų trikdžius, ypač todėl, kad viskas, kas yra tuose dažniuose, taip pat turi panašų trumpą diapazoną. Paprastai oro uostų kontrolės punktuose rasite EHF spektrą, kurį naudoja palydovinės oro sistemos, karinių ginklų radarai, policijos greičio radarai ir saugumo patikros sistemos.

„mmWave“ peizažas

Turint tai omenyje, nenuostabu, kad dauguma operatorių nedaug nuveikė su mmWave technologija.

Tarp JAV vežėjų tik „Verizon“. 5G diegimo pradžioje daug lažinkitės dėl mmWave. AT&T tuo įsitraukė, o „T-Mobile“ daugiausia vengė šio spektro.

„Verizon“ lošimas leido jai anksti pasigirti stulbinančiai greitu 5G greičiu. 2020 m. ataskaita OpenSignal parodė, kad „Verizon“ pirmauja pasaulyje, o vidutinis atsisiuntimo greitis yra daugiau nei dvigubai didesnis nei artimiausias konkurentas Pietų Korėjos LG U+.

Tačiau šio didelio greičio gudrybė buvo ta, kad „Verizon“ naudojo mmWave spektrą išskirtinai savo 5G tinklui. Operatorius neturėjo lėtesnių vidutinių ar žemų dažnių 5G tinklų, kad sumažintų savo skaičių. Tai buvo „Verizon“ 5G itin plačiajuostis tinklas, koks jis iš pradžių egzistavo. Jis beveik visiškai veikė 28 GHz dažniu.

Be to, „Verizon“ 506 Mbps sparta turėjo būti gana didelė – jos nepasiekė 99% operatoriaus klientų. Itin trumpas mmWave diapazonas reiškė, kad „Verizon“ jos neįdiegė toliau keli pagrindiniai miestų centrai, ir OpenSignal pažymėjo, kad „Verizon“ klientai prie „mmWave 5G“ tinklo prisijungdavo tik apie 0,4 % laiko. Ši figūra iki 2021 m. padvigubėjo iki 0,8 proc, tačiau tai vis tiek reiškė, kad „Verizon“ klientai daugiau nei 99 % laiko praleido 4G/LTE ryšiu.

AT&T pasirinko strategiškesnį mmWave naudojimą. Anksti buvo licencijuota 24 GHz 5G spektro dalis, pirmiausia skirta verslo reikmėms keliuose miestuose. Vėliau ji sumažino 1,2 milijardo dolerių, kad įsigytų nemažą 39 GHz spektro dalį, kurią ji aktyviau diegia savo klientams. AT&T tai vadina savo 5G+ paslauga.

Techniškai kalbant, „T-Mobile“ turi keletą mmWave diegimų keliuose miestuose, tačiau operatorius apie tai nekalba labai daug. „T-Mobile“ turėjo puikų greito vidutinio dažnio spektro gabalą, su kuriuo galėjo žaisti dar ilgai, kol konkurentai galėjo pasinaudoti trokštamas C juostos spektras, todėl „mmWave“ nebuvo beveik tokia svarbi operatoriaus planams.

„mmWave“ pranašumai

Užuot pagrįstą visą savo 5G tinklą „mmWave“, kaip tai padarė „Verizon“, AT&T sutelkė dėmesį į žemesnio dažnio 5G plėtrą su mmWave elementais. ypač tankiose vietose, pavyzdžiui, stadionuose ir oro uostuose.

Tai išnaudoja vieną iš svarbiausių mmWave pranašumų. Itin aukšti dažniai ne tik suteikia didesnį pralaidumą atskiriems vartotojams; Visas šis papildomas pralaidumas taip pat leidžia efektyviau valdyti spūstis.

Norint naudoti šiek tiek supaprastintą matematiką, jei mmWave siųstuvas-imtuvas gali pasiūlyti iki 4 Gbps pralaidumą vienam įrenginiui, 40 įrenginių gali lengvai gauti stabilų 100 Mbps ryšį, nesulėtinant vienas kito.

Be to, trumpesnis mmWave diapazonas reiškia, kad vežėjai turi įdiegti daug daugiau siųstuvų-imtuvų. Iki to laiko, kai AT&T sumontuos pakankamai siųstuvų-imtuvų, kad uždengtų futbolo stadioną, ji galės efektyviai tiekti didelio našumo 5G tūkstančiai žmonių, dalyvaujančių žaidime ar renginyje.

Panašiai mmWave idealiai tinka oro uostuose, ne tik dėl didelio pravažiuojančių keleivių skaičiaus per, bet ir todėl, kad tie dažniai yra taip toli nuo aviacijoje naudojamų dalykų yra jokių ginčų aplink juos.

„T-Mobile“ taip pat tyliai pasakė, kad ir toliau kurs „mmWave“, kur tai prasminga, tačiau skirtingai nei „AT&T“ ir „Verizon“, ji neplanuoja atskirti savo mmWave tinklo. T-Mobile klientai, prisijungę prie mmWave, savo telefonuose nematys simbolio „5G+“ arba „5G UW“. Vietoj to, „T-Mobile“ žmonės gaus patikimą aprėptį ir našumą, nesvarbu, ar jie sėdi namuose, ar dalyvauja „Super Bowl“.

Pagrindiniai mmWave dažniai

Kai kurie operatoriai taip pat yra licencijavę ir kitus mmWave spektro gabalus, nors dauguma jų greičiausiai nebus pasiekiami artimiausiu metu.

Pavyzdžiui, „T-Mobile“ ir „Dish“ turi licencijas, kurios sudaro 99 % 47 GHz spektro. Neaišku, ką tie operatoriai planuoja su tuo daryti, ypač todėl, kad tai suteiks dar blogesnę aprėptį „Verizon“ 28 ​​GHz ir AT&T 39 GHz.

Dar svarbiau, kad jokie vartotojų išmanieji telefonai šiuo metu net negali pasiekti 47 GHz dažnių. Apple iPhone 13 serija ir Samsung Galaxy S22 modeliai palaiko tik kelias mmWave 5G juostas, kurios yra pažymėtos kaip n257 (28 GHz), n258 (26 GHz), n260 (39 GHz) ir n261 (28 GHz). Iš jų tik n260 ir n261 naudoja JAV vežėjai; kiti yra skirti suderinamumui su mmWave 5G paslaugomis visame pasaulyje.

Ateitis yra C juosta

Kad ir kaip įdomiai skambėjo mmWave spektras pirmosiomis 5G dienomis, operatoriai suprato, kad 5G technologijos ateitis nėra ten.

„Verizon“ turėjo išmokti šią pamoką sunkiausiai, nes ankstyvas 5G tinklas neegzistavo 99 % jos klientų. „Verizon“ pasekė su žemesnio dažnio „Nacionaliniu 5G tinklu“, kuris dalijo erdvę su savo 4G / LTE signalais. Tai suteikė klientams „5G“ indikatorių savo telefonuose, tačiau paprastai greitis buvo ne geresnis nei 4G.

Tik tada, kai „Verizon“ galėjo ją įdiegti C juostos spektras kad jos 5G turtas iš tikrųjų pradėjo keistis. Tai nebuvo visiškai „Verizon“ kaltė; Pirmiausia ji turėjo sumažinti 45 milijardus dolerių, kad licencijuotų C juostos spektrą, tada kovoti su aviacijos pramone kad bijojo, kad tai sukels problemų su orlaivių instrumentais.

Nepaisant to, kai 2022 m. pradžioje „Verizon“ pagaliau pasuko naujosios C juostos raktą, daug daugiau jos klientų pradėjo matyti tikrąjį 5G greitį. Tai buvo toks našumo šuolis, kad „Verizon“ padarė naują C juostos tinklą savo „Ultra Wideband 5G“ paslaugos dalimi.

Nors AT&T buvo laipsniškai diegti savo C juostos paslaugą, klientai keliuose miestuose, kur tai yra, taip pat pastebėjo įspūdingą 5G spartos padidėjimą.

Netgi „T-Mobile“, kuris jau turi savo stiprus 2,5 GHz Ultra Capacity 5G tinklas, planuoja naudoti aukštesnio dažnio C juostos spektrą, kad suteiktų savo klientams būtiną postūmį tose srityse, kur reikia daugiau pajėgumų.

Galiausiai „mmWave“ vaidmuo viešojoje 5G technologijoje yra išplėsti esamus tinklus, o ne juos pakeisti. Dėl didžiulės mmWave spektro talpos jis idealiai tinka patikimam 5G tiekimui itin tankiuose gyventojų centruose. Tačiau trumpas nuotolis reiškia, kad jis niekada negalės stovėti vienas. „mmWave“ visada bus tinkamiausia, kai bus naudojama kaip „maitinimas“, siekiant sustiprinti 5G tam tikrose srityse.

Redaktorių rekomendacijos

• Didžiulis „T-Mobile“ pranašumas 5G spartos srityje niekur nedingsta
• Naujasis „Netgear“ maršrutizatorius M6 Pro leidžia naudoti greitą 5G bet kur
• „T-Mobile“ 5G vis dar neprilygsta, bet ar greitis sumažėjo?
• Štai koks iš tikrųjų yra 5G greitis jūsų „Samsung Galaxy S23“.
• „Qualcomm“ „Snapdragon X75“ pradeda kitą 5G ryšio erą