Welke frequentie heeft 5G? Alle verschillende 5G-reeksen, uitgelegd

Als je hebt nagedacht 5G lijkt ingewikkelder dan de mobiele technologieën die ervoor kwamen, je hebt niet helemaal ongelijk. 5G belooft snellere prestaties, betere dekking en alomtegenwoordige connectiviteit om de volgende generatie van stroom te voorzien autonome auto's en slimme apparaten. Om dit te bereiken, moet het de grenzen verleggen van wat mogelijk was met oudere mobiele technologieën.

Dit vereist ook dat 5G over een veel breder frequentiebereik werkt. We hebben het tenslotte over een technologie die daartoe in staat is vervang bekabelde breedbandverbindingen en zelfs veel traditionele Wi-Fi-netwerken. In de toekomst zal een 5G-netwerk niet iets zijn waarop je zomaar terugvalt als er geen betere verbinding beschikbaar is - het is misschien wel de beste verbinding die je kunt krijgen.

Dus, op welke frequentie werkt een 5G-netwerk? Daar is geen eenduidig ​​antwoord op, maar het is ook niet zo ingewikkeld als het op het eerste gezicht lijkt. 5G-netwerken gebruiken veel verschillende frequenties, maar deze kunnen allemaal worden gegroepeerd in drie specifieke bereiken, elk met hun eigen voor- en nadelen.

De afweging tussen snelheid en bereik

Voordat we de frequentiebereiken bespreken die door 5G worden gebruikt, is het essentieel om te begrijpen waarom er zoveel verschillende frequenties nodig zijn. Het antwoord op die vraag is iets dat je misschien al in je eigen huis hebt ervaren.

Modern Wi-Fi-routers werken op twee frequenties: 2,4 GHz en 5 GHz. Als je ooit hebt geprobeerd om de beste wifi-dekking in je huis te krijgen, ben je waarschijnlijk een fundamentele realiteit tegengekomen van hoe radiogolven werken. U krijgt lagere snelheden wanneer u bent verbonden met uw 2,4 GHz-netwerk, maar u kunt ook verbonden blijven, zelfs als u verder van de router afdwaalt. Aan de andere kant geeft het 5GHz-kanaal je veel betere prestaties, maar haal je het misschien niet aan de andere kant van je huis.

Hoewel deze van nature een veel korter bereik hebben dan zendmasten voor mobiele telefonie, gelden dezelfde principes. Hogere frequenties kunnen meer gegevens vervoeren, maar reizen niet zo ver en penetreren lang niet zo goed vaste objecten. Lagere frequenties gaan veel verder en zijn minder gevoelig voor interferentie, maar ze zijn ook veel langzamer.

Mobiele netwerkoperators moeten dezelfde afwegingen maken bij het bouwen van hun 5G-netwerken. De 5G-signalen met de hoogste frequentie kunnen waanzinnig hoge draadloze snelheden bieden maar kan niet veel meer bestrijken dan een stadsblok. Aan de andere kant van het spectrum kunnen laagfrequente signalen kilometers ver gaan bieden geen prestaties die merkbaar beter zijn dan die van oudere 4G/LTE-technologieën.

Sub-6 versus mmWave

Toen 5G werd uitgerold, verdeelde de industrie de frequenties in twee over het algemeen brede reeksen: Sub-6GHz (Sub-6) En millimetergolf (mmWave).

Zoals de naam al aangeeft, waren de Sub-6-frequenties bedoeld om alle frequenties onder de 6 GHz te omvatten, terwijl het 5G mmWave-spectrum begon bij ongeveer 24 GHz en van daaruit omhoog ging.

In de praktijk bleven de vroege Sub-6 5G-implementaties bestaan voornamelijk onder het 2GHz-bereik. Aangezien deze frequenties al werden gebruikt door 4G/LTE en zelfs oudere 3G-netwerken, beschikten de vervoerders al over de nodige licenties om ze te gebruiken. Dit maakte het gemakkelijk om snel 5G uit te rollen bovenop hun bestaande netwerken, en dat is precies wat T-Mobile en AT&T deden.

Concreet zetten AT&T en T-Mobile hun 5G-netwerken op dezelfde frequenties van 850 MHz en 1,9 GHz (1900 MHz) die door de vroegste "2G" GSM-netwerken en de 700 MHz en 1,7 GHz (1700 MHz) frequenties die in gebruik kwamen met de 3G en LTE uitrollen. AT&T voerde ook enkele 5G-diensten uit in het 2,3 GHz-bereik, terwijl T-Mobile naar 600 MHz ging om een ​​nog betere dekking te krijgen voor zijn "landelijke" 5G-netwerk.

Ondertussen besloot Verizon om in de tegenovergestelde richting te gaan met de eerste uitrol van 5G, met behulp van de veel snellere mmWave-frequentie van 28 GHz. Hierdoor kon Verizon bogen op de hoogste snelheden; een 2020 OpenSignaal rapport had Verizon wereldwijd een grote voorsprong, met gemiddelde downloadsnelheden van 506 Mbps omdat het geen Sub-6 5G-netwerken had om zijn score te verlagen. Het extreem beperkte bereik van mmWave-frequenties betekende echter minder dan 1% van de Verizon-klanten zagen zelfs het 5G-netwerk van het bedrijf verschijnen op hun smartphones.

De uitdagingen van low-band 5G

Lowband 5G lieten AT&T en T-Mobile hun netwerken heel snel aan de praat krijgen, omdat ze niet hoefden te wachten op nieuwe licenties, en ze konden ook meeliften op de bestaande 4G-infrastructuur. Het is echter dat laatste punt dat maakte vroege 5G-prestaties zo teleurstellend voor veel mensen.

Om 5G en 4G vreedzaam naast elkaar te laten bestaan ​​op dezelfde frequenties, moesten dragers zich wenden tot een technologie die bekend staat als Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Door deze nieuwe 5G-mogelijkheid kon het de ether overdragen aan ouder 4G-verkeer.

Het probleem hiermee is dat 4G-netwerken niets weten van DSS; 4G was niet geleerd hoe te delen, dus het was altijd aan 5G-verkeer om beleefd opzij te stappen wanneer 4G-verkeer opdook. Met andere woorden, oudere en langzamere 4G-signalen kregen altijd voorrang op nieuwere en snellere 5G.

Dit betekent dat low-band 5G-netwerken niet alleen gehinderd worden door de beperkte capaciteit van lagere frequenties, maar ook te kampen hebben met het maken van plaats voor al het 4G-verkeer op die ether. Het is geen wonder dat vroege 5G-netwerken geen snelheden konden leveren die merkbaar hoger waren dan 4G.

Zelfs toen Verizon eind 2020 eindelijk zijn low-band Nationwide 5G-netwerk inschakelde om 5G naar de andere 99% van zijn klanten, de 5G-prestaties waren zo slecht dat sommige experts mensen aanraadden om 5G op hun smartphones uit te schakelen om te besparen batterijduur.

Nieuw middenbandspectrum verandert het spel

Na die eerste uitrol gebeurden er twee dingen die aantoonden dat experts uit de industrie zich mogelijk hebben vergist door alle sub-6GHz-frequenties op één hoop te gooien in een enkele "Sub-6"-categorie.

Beide betroffen het gebruik van een middenbandspectrum met hogere frequentie, hoewel de vervoerders het vanuit twee verschillende hoeken benaderden.

Dankzij de fusie in 2020 met Sprint, had T-Mobile een troef in petto. Sprint had de ongebruikelijke keuze gemaakt om zijn 4G/LTE-netwerk bijna uitsluitend op een strook van 2,5 GHz-spectrum te laten draaien, ver boven het bereik dat wordt gebruikt door de andere providers en oudere GSM- en 3G-netwerken.

In plaats van dit oudere 4G/LTE-netwerk in stand te houden, heeft T-Mobile echter alle Sprint-torens chirurgisch buiten gebruik gesteld. waardoor dat 2,5 GHz-spectrum wordt vrijgemaakt voor exclusief gebruik bij nieuwe 5G-implementaties. Dit gaf T-Mobile snellere frequenties om mee te spelen die niet zouden worden belast door 4G-signalen. Daarom had 5G-verkeer een duidelijk pad op die ether zonder dat DSS nodig was om toe te geven aan ouder 4G-verkeer. Dit werd de ruggengraat van Het 5G Ultra Capacity-netwerk van T-Mobile.

AT&T en Verizon hadden niet zoveel geluk. Hoewel AT&T een spectrum van 2,3 GHz had, had het niet genoeg om een ​​verschil te maken. In plaats daarvan moesten beide providers wachten tot de Federal Communications Commission (FCC) wat meer spectrum vrijmaakte in wat nu bekend staat als het C-band bereik.

Tijdens een FCC-veiling begin 2021 liet Verizon 45,4 miljard dollar vallen om zoveel mogelijk van dit spectrum veilig te stellen. AT&T gaf ook meer dan $ 23 miljard uit, en zelfs T-Mobile pakte een stukje van de taart voor $ 9,3 miljard. Dit gaf de providers het recht om 5G-netwerken te laten draaien op frequenties tussen 3,7 GHz en 3,98 GHz.

Beide dragers begon dit nieuwe spectrum eerder dit jaar goed te gebruiken, en de hogere frequenties zijn al bewijzen dat ze meer dan in staat zijn om de snelheden te leveren die 5G in de eerste plaats beloofde. Terwijl T-Mobile een voorsprong heeft dankzij de eerdere 2,5 GHz-implementaties, is Verizon snel aan het inhalen en loopt AT&T niet veel verder achter.

Hoewel deze middenband- en C-bandfrequenties nog steeds ver onder de 6 GHz liggen, bevinden ze zich in een geheel andere klasse dan de lage bandfrequenties die aanvankelijk het Sub-6-bereik definieerden.

Waar past mmWave in?

Hoewel het mid-range spectrum zich heeft onderscheiden als de sweet spot voor 5G, met de beste mix van bereik en prestaties, is er nog steeds plaats voor mmWave bij de uitrol van 5G.

Verizon heeft misschien een tactische fout gemaakt door al zijn eieren in de mmWave-mand te leggen, maar het had de kern van een goed idee. Alleen mmWave kan de betrouwbaarheid en prestaties bieden die nodig zijn in dichtbevolkte gebieden.

AT&T en T-Mobile begrepen dit misschien beter. Beide hebben mmWave strategischer uitgerold en bestrijken plaatsen zoals stadions, concertzalen, luchthavens en andere plaatsen waar duizenden of tienduizenden mensen waarschijnlijk samenkomen.

Het is in situaties als deze waar mmWave schittert. De hogere capaciteit van de 28GHz- en 39GHz-frequenties die worden gebruikt voor 5G mmWave betekent meer bandbreedte voor veel meer apparaten. Als je ooit gefrustreerd bent geraakt door slechte 4G-prestaties of zelfs een "Geen signaal"-indicator bij het bijwonen van een druk sportevenement of concert, zul je blij zijn te weten dat mmWave dit oplost. Door deze hogere frequenties te gebruiken, kunnen vervoerders dat wel bieden solide 5G-prestaties aan duizenden aanwezigen in een stadion zonder zich in het zweet te werken.

De 5G-frequentiemix

Het is inmiddels waarschijnlijk duidelijk dat er niet één perfecte frequentie is waarop 5G-netwerken kunnen draaien. Om te zorgen dat providers kunnen waarmaken wat 5G belooft, moeten ze afhankelijk van de omstandigheden een mix van 5G-spectrum gebruiken.

Terwijl C-band en andere middenbandfrequenties zal het meest worden ingezet in stedelijke gebieden, die zijn overdreven voor dekking op het platteland waar bereik belangrijker is dan prestaties.

Dit is waarom low-band 5G torens zullen het platteland blijven bedekken, en het goede nieuws is dat naarmate meer mensen overstappen op 5G-smartphones en andere apparaten, zal de hoeveelheid 4G-verkeer op die frequenties afnemen, wat de weg vrijmaakt voor snellere 5G-snelheden, zelfs op de lagere frequenties.

Ondertussen zullen providers hun snellere mid-band 5G-netwerken blijven aanvullen met mmWave zendontvangers op plaatsen zoals stadions en luchthavens waar extra capaciteit nodig is om grote groepen mensen te ondersteunen. Verizon heeft ook geen plannen om het oorspronkelijke mmWave-netwerk dat al in veel stedelijke gebieden in het centrum aanwezig is, af te sluiten.

Wat biedt de toekomst voor het 5G-spectrum?

Deze drie frequentiebereiken zijn nog maar het begin. Vervoerders strijden al om nieuwe blokken van het 5G-spectrum, hoewel het enige tijd zal duren voordat alle stukjes op hun plaats zijn gezet.

Bijvoorbeeld een vierde speler op het veld, Gerecht, zou in deze race een dark horse kunnen worden. Dish is onlangs herrezen uit de as van de fusie tussen T-Mobile en Sprint zijn nieuwe Smart 5G-netwerk ingeschakeld dat revolutionaire nieuwe cloudgebaseerde technologie gebruikt om het sneller en betaalbaarder te maken om zijn 5G-service in het hele land uit te rollen.

Schotel is geweest lobbyen bij de FCC om de 12GHz-band open te stellen, hoewel het momenteel ruzie heeft over dit spectrum met de SpaceX Starlink-service van Elon Musk. Het is moeilijk te zeggen hoe 12 GHz in de 5G-mix past - we weten niet eens hoe we het moeten noemen, aangezien het in de enorme kloof leeft tussen Sub-6, die stopt bij 6 GHz, en mmWave, die begint bij 24 GHz.

Dit 12 GHz-spectrum zou echter een nieuwe goede plek kunnen worden, met nog hogere snelheden zonder bijna net zoveel bereik op te offeren als de 28 GHz mmWave.

T-Mobile en Dish ook hebben gezamenlijk licenties voor 99% van het 47GHz-spectrum, hoewel het nog niet duidelijk is wat beide providers daarmee van plan zijn. De FCC is ook van plan om meer mmWave-spectrum in licentie te geven in de 57-64GHz-, 71GHz-, 81GHz- en 92GHz-reeksen.

Niet elke koerier vestigt zijn hoop op dit extreem hoge frequentie (EHF) spectrum. T-Mobile is er mee bezig het bereiken van mmWave-achtige snelheden op Sub-6-netwerken met behulp van een nieuwe functie die bekend staat als Carrier Aggregation-technologie. Zoals de naam al aangeeft, verbindt dit meerdere low-band en mid-band 5G-kanalen met elkaar, waarbij hun bandbreedte wordt gecombineerd.

Het grootste obstakel voor deze nieuwe initiatieven is echter het wachten op chip- en telefoonfabrikanten om hun achterstand in te halen. Qualcomm's nieuwste Leeuwenbek X60 biedt basisondersteuning voor de Carrier Aggregation-strategie van T-Mobile, terwijl de nieuwere X65 en X70 verbeter dat. Dit betekent de iPhone 13, Galaxy S21, en recentere modellen zijn er klaar voor. De eerste 5G-telefoons zoals de iPhone 12 en Samsung Galaxy S20Ultra zal er niet van kunnen profiteren.

Nieuw spectrum is een andere zaak. Vervoerders kunnen elk spectrum openen dat de FCC hen toestaat, maar smartphones moeten er ook klaar voor zijn ondersteunen die frequenties - en de meeste gaan niet verder dan de standaarden die al wijdverspreid zijn ingezet.

Er zijn bijvoorbeeld nog geen telefoons op de markt die de 12 GHz-band ondersteunen die Dish probeert te verwerven, en aangezien deze frequentie door niemand anders wordt gebruikt, zou Dish een smartphonemaker moeten overtuigen om mee te doen Het. Hetzelfde geldt ook voor het hogerfrequente 47GHz-spectrum.

Desalniettemin is er een voldoende nauwe relatie tussen mobiele netwerkoperators en hardwarefabrikanten dat als de providers het bouwen, de smartphonemakers zullen komen. Het kritieke punt is dat deze dingen tijd kosten, dus hoewel het 5G-spectrum de komende jaren ongetwijfeld zal uitbreiden, zal het niet van de ene op de andere dag gebeuren.

Aanbevelingen van de redactie

• De enorme voorsprong van T-Mobile op het gebied van 5G-snelheden gaat nergens heen
• Met de nieuwe M6 Pro-router van Netgear kun je overal snel 5G gebruiken
• 5G van T-Mobile is nog steeds ongeëvenaard, maar zijn de snelheden gedaald?
• Hier leest u hoe snel 5G op uw Samsung Galaxy S23 echt is
• Wat is 5GUW? De echte betekenis achter het pictogram op je telefoon