Koks yra 5G dažnis? Visi skirtingi 5G diapazonai, paaiškinta

Jei pagalvojote 5G atrodo sudėtingesnė nei anksčiau buvusios korinio ryšio technologijos, jūs neklystate. 5G žada greitesnį veikimą, geresnę aprėptį ir visur esantį ryšį, kad būtų galima maitinti naujos kartos įrenginius autonominiai automobiliai ir išmanieji įrenginiai. Kad tai pasiektų, reikia peržengti ribas to, kas buvo įmanoma naudojant senesnes korinio ryšio technologijas.

Tam taip pat reikia, kad 5G veiktų daug platesniu dažnių diapazonu. Galų gale, mes kalbame apie technologiją, kuri turi potencialo pakeisti laidinius plačiajuosčius ryšius Ir netgi daug tradicinių „Wi-Fi“ tinklų. Ateityje 5G tinklas nebus toks, į kurį tiesiog atsigausite, kai nebus geresnio ryšio – tai gali būti geriausias ryšys, kokį tik galite gauti.

Taigi, kokiu dažniu veikia 5G tinklas? Vieno aiškaus atsakymo į tai nėra, tačiau tai taip pat nėra taip sudėtinga, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. 5G tinklai naudoja daug skirtingų dažnių, tačiau juos visus galima suskirstyti į tris konkrečius diapazonus, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų.

Greičio ir diapazono kompromisas

Prieš aptariant 5G naudojamus dažnių diapazonus, būtina suprasti, kodėl reikia tiek daug skirtingų dažnių. Atsakymą į šį klausimą galbūt jau esate patyrę savo namuose.

Modernus Wi-Fi maršrutizatoriai veikia dviem dažniais: 2,4 GHz ir 5 GHz. Jei kada nors bandėte gauti geriausią Wi-Fi aprėptį savo namuose, tikriausiai susidūrėte su pagrindine radijo bangų veikimo realybe. Prisijungę prie 2,4 GHz tinklo gausite lėtesnį greitį, tačiau taip pat galite palaikyti ryšį net ir nuklydę toliau nuo maršruto parinktuvo. Kita vertus, 5 GHz kanalas suteikia daug geresnį našumą, tačiau galite nepatekti į kitą savo namo galą.

Nors jų veikimo nuotolis yra daug mažesnis nei korinio radijo bokštų, galioja tie patys principai. Aukštesni dažniai gali perduoti daugiau duomenų, bet nekeliauja taip toli ir beveik neprasiskverbia į kietus objektus. Žemesni dažniai yra daug toliau ir yra mažiau linkę į trikdžius, tačiau jie taip pat yra daug lėtesni.

Kurdami 5G tinklus mobiliojo ryšio tinklų operatoriai turi atsižvelgti į tuos pačius kompromisus. Aukščiausio dažnio 5G signalai gali užtikrinti neįtikėtinai greitą belaidžio ryšio greitį bet negali apimti daug daugiau nei miesto kvartalas. Kitame spektro gale žemo dažnio signalai gali nueiti mylių, bet nesiūlo našumo, kuris būtų pastebimai geresnis nei senesnės 4G/LTE technologijos.

Sub-6 prieš mmWave

Pradėjus diegti 5G, pramonė suskirstė dažnius į du plačius diapazonus: Sub-6 GHz (Sub-6) ir milimetrinė banga (mmWave).

Kaip rodo pavadinimas, sub-6 dažniai turėjo apimti visus žemiau 6 GHz, o 5G mmWave spektras prasidėjo maždaug 24 GHz ir nuo to kilo.

Praktiškai pirmieji Sub-6 5G diegimai išliko daugiausia žemiau 2GHz diapazono. Kadangi šiuos dažnius jau naudojo 4G/LTE ir net senesni 3G tinklai, vežėjai jau turėjo reikalingas licencijas jais naudotis. Dėl to buvo lengva greitai įdiegti 5G esamuose tinkluose, ir būtent tai padarė T-Mobile ir AT&T.

Tiksliau, AT&T ir T-Mobile sukūrė savo 5G tinklus tais pačiais 850MHz ir 1,9GHz (1900MHz) dažniais, kuriuos naudoja ankstyviausi „2G“ GSM tinklai ir 700 MHz bei 1,7 GHz (1700 MHz) dažniai, pradėti naudoti su 3G ir LTE išleidimai. AT&T taip pat teikė kai kurias 5G paslaugas 2,3 GHz diapazone, o „T-Mobile“ sumažino iki 600 MHz, kad gautų dar geresnę „nacionalinio“ 5G tinklo aprėptį.

Tuo tarpu „Verizon“ nusprendė eiti priešinga kryptimi pradėdama 5G diegimą, naudodama daug greitesnį 28 GHz mmWave dažnį. Tai leido „Verizon“ pasigirti didžiausiu greičiu; 2020 m OpenSignal ataskaitoje „Verizon“ pirmavo visame pasaulyje, o vidutinis atsisiuntimo greitis buvo 506 Mbps, nes neturėjo 6 žemesnio lygio 5G tinklų, kurie sumažintų savo rezultatą. Tačiau itin ribotas mmWave dažnių diapazonas reiškė mažiau nei 1 % „Verizon“ klientų netgi matė, kad bendrovės 5G tinklas pasirodė jų išmaniuosiuose telefonuose.

Žemo dažnio 5G iššūkiai

Žemo dažnio 5G Leiskite AT&T ir T-Mobile labai greitai sukurti savo tinklus, nes jiems nereikėjo laukti naujų licencijų, be to, jie taip pat galėjo susigrąžinti esamą 4G infrastruktūrą. Tačiau tai buvo pastarasis punktas ankstyvas 5G našumas toks nepaprastas daugeliui žmonių.

Kad 5G ir 4G taikiai egzistuotų tais pačiais dažniais, operatoriai turėjo pasinaudoti technologija, vadinama dinaminio spektro dalijimusi (DSS). Ši nauja 5G galimybė leido perduoti bangas senesniam 4G srautui.

Problema ta, kad 4G tinklai nieko nežino apie DSS; 4G nebuvo mokoma, kaip dalytis, todėl 5G srautas visada mandagiai pasitraukdavo, kai tik pasirodydavo 4G srautas. Kitaip tariant, senesni ir lėtesni 4G signalai visada turėjo pirmenybę prieš naujesnį ir greitesnį 5G.

Tai reiškia, kad žemos dažnių juostos 5G tinklai ne tik trukdė riboti žemesnių dažnių pajėgumai, bet ir turėjo kovoti už tai, kad užleistų vietą visam 4G srautui tose bangose. Nenuostabu, kad ankstyvieji 5G tinklai negalėjo užtikrinti pastebimai greitesnio nei 4G greičio.

Net tada, kai „Verizon“ 2020 m. pabaigoje pagaliau įjungė žemos dažnių juostos nacionalinį 5G tinklą, kad 5G galėtų naudotis kitais 99 proc. klientų, jo 5G našumas buvo toks prastas, kad kai kurie ekspertai rekomendavo žmonėms išjungti 5G savo išmaniuosiuose telefonuose, kad sutaupytų baterijos veikimo laikas.

Naujas vidutinės juostos spektras keičia žaidimą

Po tų pradinių diegimų įvyko du dalykai, kurie parodė, kad pramonės ekspertai galėjo suklysti sujungdami visus žemesnius nei 6 GHz dažnius į vieną „Sub-6“ kategoriją.

Abi šios priemonės buvo susijusios su a aukštesnio dažnio vidurinės juostos spektras, nors vežėjai priartėjo iš dviejų skirtingų kampų.

Ačiū 2020 m. susijungs su „Sprint“., T-Mobile turėjo tūzą. „Sprint“ padarė neįprastą pasirinkimą – naudoti savo 4G/LTE tinklą beveik vien tik 2,5 GHz dažniu, gerokai viršijančiu kitų operatorių ir senesnių GSM bei 3G tinklų naudojamą diapazoną.

Tačiau užuot palikęs šį senesnį 4G/LTE tinklą, „T-Mobile“ chirurginiu būdu nutraukė visų „Sprint“ bokštų eksploataciją. 2,5 GHz spektras bus atlaisvintas, kad būtų galima naudoti tik naujuose 5G versijose. Tai suteikė „T-Mobile“ greitesnius dažnius, kurių neapsunkintų 4G signalai. Taigi 5G srautas turėjo aiškų kelią tose radijo bangose ​​ir nereikėjo naudoti DSS, kad būtų galima pasiduoti senesniam 4G srautui. Tai tapo stuburu T-Mobile 5G Ultra Capacity tinklas.

AT&T ir „Verizon“ nepasisekė. Nors AT&T turėjo 2,3 GHz spektrą, jo nepakako, kad būtų galima pakeisti. Vietoj to, abu vežėjai turėjo palaukti, kol Federalinė ryšių komisija (FCC) atlaisvins daugiau spektro, kuris dabar žinomas kaip C juostos diapazonas.

2021 m. pradžioje vykusiame FCC aukcione „Verizon“ sumažino 45,4 mlrd. USD, kad užsitikrintų kiek įmanoma daugiau šio spektro. AT&T taip pat išleido daugiau nei 23 milijardus dolerių, o net T-Mobile surinko pyrago gabalėlį už 9,3 milijardo dolerių. Tai suteikė vežėjams teisę valdyti 5G tinklus nuo 3,7 GHz iki 3,98 GHz dažniais.

Abu vežėjai pradėjo tinkamai naudoti šį naują spektrą šių metų pradžioje, o aukštesni dažniai jau yra įrodė esą daugiau nei galintys užtikrinti 5G žadėtą ​​greitį. Nors „T-Mobile“ turi pranašumą dėl ankstesnio 2,5 GHz diegimo, „Verizon“ sparčiai vejasi, o „AT&T“ nedaug atsilieka.

Nors šie vidutinės ir C juostos dažniai vis dar yra gerokai mažesni nei 6 GHz, jie visiškai skiriasi nuo žemų dažnių, kurie iš pradžių apibrėžė sub-6 diapazoną.

Kur tinka mmWave?

Nors vidutinio diapazono spektras pasižymėjo kaip geriausia 5G vieta, siūlanti geriausią diapazono ir našumo derinį, vis dar yra vietos mmWave 5G diegimo metu.

„Verizon“ galėjo padaryti taktinę klaidą, įdėdama visus kiaušinius į „mmWave“ krepšelį, tačiau jos esmė buvo gera idėja. Tik „mmWave“ gali užtikrinti patikimumą ir našumą, reikalingą tankiai apgyvendintose vietovėse.

AT&T ir T-Mobile galbūt tai suprato geriau. Abi „mmWave“ įdiegė strategiškiau, apimdamos tokias vietas kaip stadionai, koncertų salės, oro uostai ir kitos vietos, kur gali susiburti tūkstančiai ar dešimtys tūkstančių žmonių.

Tokiose situacijose šviečia mmWave. Didesnė 28 GHz ir 39 GHz dažnių, naudojamų 5G mmWave, talpa reiškia didesnį pralaidumą daugeliui įrenginių. Jei kada nors buvote nusivylę prastu 4G našumu ar net indikatoriumi „Nėra signalo“, kai lankotės įtemptame sporto renginyje ar koncerte, jums bus malonu žinoti, kad mmWave tai išsprendžia. Naudodami šiuos aukštesnius dažnius, vežėjai gali suteikite tvirtą 5G našumą tūkstančiams stadiono dalyvių, nenuleisdami prakaito.

5G dažnių derinys

Tikriausiai jau dabar aišku, kad nėra vieno tobulo dažnio, kuriuo galėtų veikti 5G tinklai. Kad vežėjai įvykdytų tai, ką žada 5G, jie turi naudoti 5G spektro derinį, atsižvelgdami į aplinkybes.

Nors C juosta ir kiti vidutiniai dažniai bus dažniausiai naudojami miesto vietovėse, jie yra per daug kaimo vietovėse, kur diapazonas yra svarbesnis už našumą.

Štai kodėl žemo dažnio 5G bokštai ir toliau apgaubs kaimą, o gera žinia ta, kad vis daugiau žmonių pereis prie 5G išmaniųjų telefonų ir kitų įrenginių, 4G srautas tais dažniais sumažės, o tai atvers kelią didesniam 5G greičiui net žemesniuose dažnius.

Tuo tarpu operatoriai ir toliau papildys savo greitesnius vidutinės juostos 5G tinklus mmWave siųstuvai-imtuvai tokiose vietose kaip stadionai ir oro uostai, kur reikia papildomų pajėgumų didelėms žmonių grupėms palaikyti. „Verizon“ taip pat neketina išjungti savo pirminio „mmWave“ tinklo, jau esančio daugelyje miesto centro rajonų.

Kas bus toliau su 5G spektru?

Šie trys dažnių diapazonai yra tik pradžia. Vežėjai jau pretenduoja į naujus 5G spektro blokus, nors prireiks šiek tiek laiko, kol visos dalys bus pastatytos.

Pavyzdžiui, ketvirtas žaidėjas aikštėje, Patiekalas, gali tapti tamsiu arkliu šiose lenktynėse. „Dish“ neseniai pakilo iš „T-Mobile“ ir „Sprint“ susijungimo pelenų įjungė savo naująjį Smart 5G tinklą kuri naudoja revoliucinę naują debesų technologiją, kad būtų greičiau ir pigiau teikiama 5G paslauga visoje šalyje.

Patiekalas buvo lobizmas FCC atvertų 12 GHz dažnių juostą, nors šiuo metu ji kovoja dėl šio spektro su Elono Musko „SpaceX Starlink“ paslauga. Sunku pasakyti, kaip 12 GHz tilps į 5G derinį – net nesame tikri, kaip jį pavadinti, nes jis gyvena didžiuliame tarpe tarp Sub-6, kuris sustoja ties 6 GHz, ir mmWave, kuris prasideda nuo 24 GHz.

Tačiau šis 12 GHz spektras gali tapti nauju mielu tašku, užtikrinančiu dar didesnį greitį neprarandant beveik tiek pat diapazono kaip 28 GHz mmWave.

Taip pat „T-Mobile“ ir „Dish“. bendrai turi licencijas 99 % 47 GHz spektro, nors dar neaišku, ką kuris nors operatorius planuoja su tuo daryti. FCC taip pat planuoja licencijuoti daugiau mmWave spektro 57–64 GHz, 71 GHz, 81 GHz ir 92 GHz diapazonuose.

Ne kiekvienas operatorius deda viltis į šį itin aukšto dažnio (EHF) spektrą. T-Mobile dirbo pasiekti mmWave panašų greitį Sub-6 tinkluose naudojant naują funkciją, vadinamą Carrier Aggregation technologija. Kaip rodo pavadinimas, tai sujungia kelis žemo dažnio ir vidutinio dažnio 5G kanalus, derindami jų pralaidumą.

Tačiau didžiausia kliūtis šioms naujoms iniciatyvoms bus laukimas, kol lustų ir telefonų gamintojai pasivys. Naujausias „Qualcomm“. Snapdragon X60 siūlo pradinį palaikymą T-Mobile Carrier Agregation strategijai, o naujesni X65 ir X70 pagerinti tai. Tai reiškia, iPhone 13, Galaxy S21, o naujesni modeliai tam paruošti. Tačiau pirmieji 5G telefonai mėgsta iPhone 12 ir Samsung Galaxy S20 Ultra negalės tuo pasinaudoti.

Naujas spektras yra visiškai kitas dalykas. Vežėjai gali atverti bet kokį spektrą, kurį jiems leis FCC, tačiau išmanieji telefonai taip pat turi būti tam pasirengę palaiko tuos dažnius – ir dauguma jų neviršija standartų, kurie jau buvo plačiai taikomi dislokuoti.

Pavyzdžiui, rinkoje dar nėra telefonų, palaikančių 12 GHz dažnių juostą, kurią Dish bando įsigyti, ir kadangi šio dažnio niekas kitas nenaudoja, Dish turėtų įtikinti išmaniųjų telefonų gamintoją prisijungti prie tai. Tas pats pasakytina ir apie aukštesnio dažnio 47 GHz spektrą.

Nepaisant to, tarp mobiliojo ryšio tinklų operatorių ir techninės įrangos gamintojų yra pakankamai glaudus ryšys, kad jei operatoriai jį sukurs, ateis išmaniųjų telefonų gamintojai. Kritinis taškas yra tai, kad šie dalykai užtrunka, todėl nors 5G spektras per ateinančius kelerius metus neabejotinai išsiplės, tai neįvyks per naktį.

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“.
• Kas yra 5G UW? Tikroji piktogramos prasmė jūsų telefone