Kas ir mmWave? Paskaidrots par augstas joslas 5G

No 5G tehnoloģija visā pasaulē ir bijis ievērojami sarežģītāks nekā iepriekšējie bezvadu standarti. Tā kā 5G prasa nepieredzētu veiktspējas līmeni, mobilo sakaru operatoriem ir jāpārvietojas sarežģītā radiofrekvenču jūrā, lai nodrošinātu, ka tie spēj nodrošināt labāko iespējamo ātrumu un pārklājumu.

Vecākās GSM, 3G un 4G/LTE tehnoloģijas darbojās salīdzinoši šaurā frekvenču joslā, atstājot mobilo sakaru operatoriem nedaudz ierobežotas izvēles iespējas savu tīklu izvietošanā. Salīdzinot, 5G aptver visu spektru, no zemas joslas 600 MHz līdz ārkārtīgi augstām 47 GHz frekvencēm.

Rezultāts ir tāds, ka 5G sniedz operatoriem daudz iespēju, kā vislabāk izvērst savus 5G tīklus, ļaujot tiem mēģināt atrast ideālu līdzsvaru starp pārklājumu un veiktspēju. Ideālos apstākļos tas nodrošinātu vislabāko 5G ikvienam. Tomēr reālajā pasaulē lietas ir daudz sarežģītākas.

Kas ir mmWave?

Šī 5G spektra diapazona augšgalā atrodas mmWave jeb “milimetru viļņu” frekvences, kas darbojas no 24 GHz līdz 47 GHz. Tehniski runājot, milimetrs vilnis ir definēts kā īpaši augstas frekvences (EHF) diapazons no 30 GHz līdz 300 GHz, kas nosaukts tāpēc, ka tās ir frekvences, kurās viļņu garums kļūst tik īss kā viens milimetrs.

Tomēr, tāpat kā ar C joslas spektrs, Federālā sakaru komisija (FCC) no jauna definēja mmWave diapazona apakšējo galu ASV, sākot ar Super High augšējo diapazonu. Frekvences (SHF) zona, sākot no 24 GHz, pārejot uz EHF, ceļā uz 47 GHz, kas pašlaik ir atvēlētā spektra augšējais gals. 5G.

FCC plāno galu galā licencēt vēl lielāku mmWave spektru — tā aplūko 57–64 GHz diapazonu, kas pašlaik nav licencēts, un maz izmantotās 71 GHz, 81 GHz un 92 GHz frekvences. Tomēr tas, iespējams, vēl būs pēc dažiem gadiem, jo ​​īpaši tāpēc, ka operatoriem vēl ir pilnībā jāizmanto jau esošais mmWave spektrs.

Diapazons vs. ātrumu

Tāpat kā ikviens, kurš ir strādājis ar mājas Wi-Fi maršrutētāji zina, ka augstākas frekvences nodrošina lielāku joslas platumu lielākam ātrumam, taču tas notiek uz diapazona un pārklājuma rēķina. 2,4 GHz signāls no jūsu maršrutētāja, iespējams, aptvers visu jūsu māju, taču ar salīdzinoši zemu ātrumu, savukārt 5 GHz frekvences piedāvā izcilu veiktspēju spēlēm un straumēšanai, taču tās var nenokļūt pagrabā vai atpakaļ telpa.

Tieši šādi darbojas fizikas likumi, kad runa ir par radioviļņiem. Augstākās frekvences ir ātrākas, taču tās nevar sasniegt gandrīz tik tālu kā zemākās un lēnākās frekvences.

Mobilo sakaru operatori saskaras ar tām pašām problēmām, nodrošinot spēcīgu un ātru signālu saviem klientiem, kā jūs atrast ideālu vietu savam Wi-Fi maršrutētājam. Tas ir tikai tas, ka pārvadātājiem tas ir jārisina daudz plašākā mērogā.

Augstāku frekvenču izmantošana ļauj pārvadātājiem nodrošināt lielāku ātrumu, taču kompromiss ir tāds, ka viņiem tas ir nepieciešams uzbūvējiet vairāk torņu un novietojiet tos tuvāk viens otram, lai nodrošinātu tādu pašu pārklājumu kā zemākas frekvences signālam būtu.

Fenomenāli kosmiski ātrumi, itty bitty diapazons

Savulaik augstfrekvences mmWave 5G josla bija tas, ko daudzi uzskatīja par 5G tehnoloģiju nākotni. Galu galā tas var piegādāt smieklīgi iespaidīgi ātrumi kas pārsniedz to, ko spēj lielākā daļa vadu platjoslas pakalpojumu.

Ideālos apstākļos 5G ātrums virs mmWave frekvencēm var sasniegt 4Gbps, lai gan tas ir raksturīgāk ir atrast ierīces, kas atrodas 500Mbps–1Gbps zonā. Tomēr pat vislēnākie mmWave ātrumi ir 3–4 reizes ātrāki par vidējo 5G veiktspēju, kas pieejama, izmantojot zemākas frekvences.

Kā daži nesēji ātri atklāja, problēma ir tā, ka šīm ārkārtīgi augstajām frekvencēm ir nomācoši īss diapazons; viens mmWave raiduztvērējs, visticamāk, nenodrošinās stabilu pārklājumu visam, kas ir daudz lielāks par pilsētas kvartālu.

Tam nevajadzētu būt pārsteidzošam, ja ņemat vērā, ka mmWave signāli sākas ar 24 GHz — par kārtu virs frekvencēm, ko parasti izmanto Wi-Fi un mobilajiem sakariem.

Tomēr tas novieto tos tālu ārpus diapazona jebko, kas parasti izraisītu traucējumus, jo īpaši tāpēc, ka visam šajās frekvencēs ir arī tikpat īss diapazons. Parasti jūs atradīsit EHF spektru, ko izmanto satelītu laikapstākļu sistēmas, militāro ieroču radars, policijas ātruma radars un drošības pārbaudes sistēmas lidostu kontrolpunktos.

mmWave ainava

Paturot to prātā, nav pārsteidzoši, ka lielākā daļa mobilo sakaru operatoru nav daudz paveikuši ar mmWave tehnoloģiju.

No ASV mobilo sakaru operatoriem tikai Verizon Likmes uz mmWave tā agrīnajā 5G izvietošanā. AT&T tajā iesaistījās, savukārt T-Mobile galvenokārt izvairījās no šī spektra.

Verizon azartspēle ļāva tai jau sākumā lepoties ar satriecoši ātru 5G ātrumu. 2020. gada ziņojums OpenSignal parādīja Verizon ar milzīgu pārsvaru pasaulē ar vidējo lejupielādes ātrumu vairāk nekā divas reizes ātrāk nekā tā nākamajam tuvākajam konkurentam Dienvidkorejas LG U+.

Tomēr šo lielo ātrumu viltība bija tāda, ka Verizon izmantoja mmWave spektru tikai savam 5G tīklam. Mobilo sakaru operatoram nebija lēnāku vidējās vai zemās joslas 5G tīklu, lai samazinātu tā skaitu. Tas bija Verizon 5G īpaši platjoslas tīkls, kāds tas sākotnēji pastāvēja. Tas gandrīz pilnībā darbojās 28 GHz spektrā.

Turklāt Verizon 506Mbps ātrumam bija jāpievieno diezgan liels kvalifikators — tie nebija pieejami 99% mobilo sakaru operatora klientu. Ļoti īsais mmWave diapazons nozīmēja, ka Verizon to nebija izvietojis tālāk daži lieli pilsētu centri, un OpenSignal atzīmēja, ka Verizon klienti savam mmWave 5G tīklam piekļuva tikai aptuveni 0,4% laika. Šis skaitlis līdz 2021. gadam dubultojies līdz 0,8%., taču tas joprojām nozīmēja, ka Verizon klienti vairāk nekā 99% sava laika pavadīja 4G/LTE savienojumā.

AT&T izvēlējās stratēģiskāku mmWave izmantošanu. Tas jau sākumā bija licencējis daļu 24 GHz 5G spektra, kas galvenokārt tika izvietots uzņēmējdarbības vajadzībām dažās pilsētās. Vēlāk tas samazināja USD 1,2 miljardus, lai iegūtu ievērojamu 39 GHz spektra daļu, ko tas aktīvāk izvieto saviem klientiem. AT&T to sauc par savu 5G+ pakalpojumu.

Tehniski runājot, T-Mobile dažās pilsētās ir daži mmWave izvietojumi, taču operators par to īpaši nerunā. T-Mobile bija jauks ātrā vidējā joslas spektra gabals, ar ko spēlēt jau ilgi pirms konkurenti varēja to izmantot. kāroto C joslas spektru, tāpēc mmWave nav bijis tikpat svarīgs operatora plānos.

mmWave priekšrocības

Tā vietā, lai visu savu 5G tīklu balstītu uz mmWave, kā to darīja Verizon, AT&T ir koncentrējusies uz zemākas frekvences 5G palielināšanu ar mmWave šūnām. īpaši blīvās vietās, piemēram, stadionos un lidostās.

Tas izmanto vienu no nozīmīgākajām mmWave priekšrocībām. Īpaši augstās frekvences piedāvā ne tikai lielāku joslas platumu atsevišķiem lietotājiem; viss šis papildu joslas platums arī ļauj daudz efektīvāk tikt galā ar sastrēgumiem.

Lai izmantotu pārāk vienkāršotu matemātiku, ja mmWave raiduztvērējs vienai ierīcei var piedāvāt līdz 4 Gbps caurlaidspēju, 40 ierīces var viegli iegūt stabilus 100 Mbps savienojumus, nepalēninot viena otru.

Turklāt mazāks mmWave diapazons nozīmē, ka pārvadātājiem ir jāizvieto daudz vairāk raiduztvērēju. Līdz brīdim, kad AT&T ir uzstādījis pietiekami daudz raiduztvērēju, lai nosegtu futbola stadionu, tas var efektīvi nodrošināt augstas veiktspējas 5G tūkstošiem cilvēku, kas apmeklē spēli vai pasākumu.

Tāpat mmWave ir ideāli piemērots lidostās, ne tikai tāpēc, ka ir liels garāmbraucošo pasažieru skaits caur, bet arī tāpēc, ka šīs frekvences ir tik tālu no visa, ko izmanto aviācijā, kas tur ir ap viņiem nav strīdu.

T-Mobile arī klusi ir teicis, ka turpinās veidot mmWave, kur tas ir lietderīgi, taču atšķirībā no AT&T un Verizon tas neplāno diferencēt savu mmWave tīklu. T-Mobile klienti savos tālruņos neredzēs simbolu “5G+” vai “5G UW”, kad būs izveidots savienojums ar mmWave. Tā vietā T-Mobile lietotāji saņems stabilu pārklājumu un sniegumu neatkarīgi no tā, vai viņi sēž mājās vai apmeklē Super Bowl.

Galvenās mmWave frekvences

Daži operatori ir licencējuši arī citus mmWave spektra gabalus, lai gan lielākā daļa no tā, visticamāk, drīzumā nebūs pieejami lietošanai.

Piemēram, T-Mobile un Dish ir licences, kas veido 99% no 47 GHz spektra. Nav skaidrs, ko šie pārvadātāji plāno ar to darīt, jo īpaši tāpēc, ka tas nodrošinās vēl sliktāku pārklājumu ar Verizon 28 GHz un AT&T 39 GHz.

Vēl svarīgāk ir tas, ka neviens patērētāju viedtālrunis šobrīd nevar sasniegt pat 47 GHz frekvences. Apple iPhone 13 klāsts un Samsung Galaxy S22 modeļi atbalsta tikai dažas mmWave 5G joslas, kas apzīmētas kā n257 (28 GHz), n258 (26 GHz), n260 (39 GHz) un n261 (28 GHz). No tiem tikai n260 un n261 izmanto ASV mobilo sakaru operatori; pārējie ir paredzēti saderībai ar mmWave 5G pakalpojumiem visā pasaulē.

Nākotne ir C josla

Lai arī cik aizraujoši izklausījās mmWave spektrs 5G pirmajās dienās, mobilo sakaru operatori ir sapratuši, ka 5G tehnoloģijas nākotne nav tā.

Verizon bija jāapgūst šī mācība visgrūtāk, jo agrīnais 5G tīkls nepastāvēja 99% klientu. Verizon tam sekoja ar zemākas frekvences “Nationwide 5G Network”, kas koplietoja vietu ar saviem 4G/LTE signāliem. Tas klientiem nodrošināja 5G indikatoru savos tālruņos, bet parasti nodrošināja ātrumu, kas nebija labāks par 4G.

Tas nebija līdz brīdim, kad Verizon varēja to izvietot C joslas spektrs ka tā 5G bagātība patiešām sāka mainīties. Tā nebija pilnībā Verizon vaina; vispirms bija jāsamazina 45 miljardi USD, lai licencētu C joslas spektru cīnīties ar aviācijas nozari ka baidījās, ka tas radīs problēmas ar gaisa kuģu instrumentiem.

Tomēr, kad Verizon 2022. gada sākumā beidzot pagrieza atslēgu jaunajai C joslai, daudz vairāk tās klientu sāka redzēt patiesos 5G ātrumus. Tas bija tik liels veiktspējas lēciens, ka Verizon padarīja jauno C joslas tīklu par daļu no sava Ultra Wideband 5G pakalpojuma.

Kamēr AT&T ir bijis pakāpeniski ieviešot C joslas pakalpojumu, klienti dažās pilsētās, kur tas ir pieejams, arī ir atklājuši iespaidīgu 5G ātruma palielinājumu.

Pat T-Mobile, kuram jau ir savs spēcīgs 2,5 GHz Ultra Capacity 5G tīkls, plāno izmantot augstākas frekvences C joslas spektru, lai sniegtu saviem klientiem nepieciešamo stimulu tajās jomās, kur nepieciešama lielāka jauda.

Galu galā mmWave loma publiskajā 5G tehnoloģijā ir paplašināt esošos tīklus, nevis tos aizstāt. Milzīgā mmWave spektra jauda padara to ideāli piemērotu uzticama 5G nodrošināšanai īpaši blīvos apdzīvotos centros. Tomēr mazais darbības rādiuss nozīmē, ka tas nekad nespēs stāvēt viens pats. mmWave vienmēr būs vispiemērotākais, ja to izmantos kā “pastiprinājumu”, lai stiprinātu 5G noteiktos apgabalos.

Redaktoru ieteikumi

• T-Mobile milzīgais pārsvars 5G ātruma jomā nekur nepazudīs
• Netgear jaunais M6 Pro maršrutētājs ļauj izmantot ātru 5G jebkurā vietā
• T-Mobile 5G joprojām ir nepārspējams, taču vai ātrums ir mainījies?
• Lūk, cik ātrs patiesībā ir 5G jūsu Samsung Galaxy S23
• Qualcomm Snapdragon X75 ievada nākamo 5G savienojamības laikmetu