Que frequência é 5G? Todas as diferentes gamas 5G, explicadas

Se você está pensando 5G parece mais complicado do que as tecnologias celulares anteriores, você não está totalmente errado. O 5G promete desempenho mais rápido, melhor cobertura e conectividade onipresente para alimentar a próxima geração de carros autônomos e dispositivos inteligentes. Para conseguir isso, ela precisa ultrapassar os limites do que era possível com as tecnologias celulares mais antigas.

Isso também requer que o 5G opere em uma faixa muito mais ampla de frequências. Afinal, estamos falando de uma tecnologia que tem potencial para substituir conexões de banda larga com fio e até mesmo muitas redes Wi-Fi tradicionais. No futuro, uma rede 5G não será algo a que você simplesmente recorrerá quando uma conexão melhor não estiver disponível – pode muito bem ser a melhor conexão que você pode obter.

Então, em que frequência uma rede 5G opera? Não há uma resposta única e direta para isso, mas também não é tão complicado quanto parece à primeira vista. As redes 5G usam muitas frequências diferentes, mas todas podem ser agrupadas em três faixas específicas, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens.

A compensação de velocidade e alcance

Antes de discutirmos as faixas de frequência usadas pelo 5G, é essencial entender por que tantas frequências diferentes são necessárias. A resposta a essa pergunta é algo que você já deve ter experimentado em sua própria casa.

Moderno roteadores wifi operam em duas frequências: 2,4 GHz e 5 GHz. Se você já tentou obter a melhor cobertura Wi-Fi em sua casa, provavelmente se deparou com uma realidade fundamental de como as ondas de rádio funcionam. Você obterá velocidades mais lentas quando conectado à sua rede de 2,4 GHz, mas também poderá permanecer conectado mesmo quando se afastar do roteador. Por outro lado, o canal de 5 GHz oferece um desempenho muito melhor, mas você pode não chegar ao outro lado da casa.

Embora tenham naturalmente um alcance muito menor do que as torres de rádio celular, os mesmos princípios se aplicam. Frequências mais altas podem transportar mais dados, mas não viajam tão longe e não penetram objetos sólidos tão bem. Frequências mais baixas vão muito mais longe e são menos propensas a interferências, mas também são muito mais lentas.

As operadoras de rede móvel precisam considerar essas mesmas compensações ao construir suas redes 5G. Os sinais 5G de frequência mais alta podem fornecer velocidades sem fio incrivelmente rápidas mas não pode cobrir muito mais do que um quarteirão. No outro extremo do espectro, os sinais de baixa frequência podem percorrer quilômetros, mas não oferecem desempenho visivelmente melhor do que as tecnologias 4G/LTE mais antigas.

Sub-6 versus mmWave

Quando o 5G foi lançado, a indústria dividiu as frequências em duas faixas geralmente amplas: Sub-6GHz (Sub-6) e onda milimétrica (mmWave).

Como o nome indica, as frequências Sub-6 destinavam-se a incluir todas aquelas abaixo de 6 GHz, enquanto o espectro 5G mmWave começava em torno de 24 GHz e subia a partir daí.

Em termos práticos, os primeiros lançamentos do Sub-6 5G permaneceram principalmente abaixo da faixa de 2 GHz. Como essas frequências já eram utilizadas por redes 4G/LTE e até redes 3G mais antigas, as operadoras já possuíam as licenças necessárias para utilizá-las. Isso facilitou a implantação rápida do 5G em suas redes existentes, e foi exatamente isso que a T-Mobile e a AT&T fizeram.

Especificamente, AT&T e T-Mobile configuram suas redes 5G nas mesmas frequências de 850MHz e 1,9GHz (1900MHz) usadas pelo primeiras redes GSM “2G” e as frequências de 700MHz e 1,7GHz (1700MHz) que entraram em uso com o 3G e LTE Lançamentos. A AT&T também executou alguns serviços 5G na faixa de 2,3 GHz, enquanto a T-Mobile baixou para 600 MHz para obter uma cobertura ainda melhor para sua rede 5G “nacional”.

Enquanto isso, a Verizon decidiu ir na direção oposta com seu lançamento inicial de 5G, usando a frequência mmWave de 28 GHz muito mais rápida. Isso permitiu que a Verizon apresentasse as velocidades mais rápidas; um 2020 OpenSignalName O relatório colocou a Verizon bem na liderança globalmente, com velocidades médias de download de 506 Mbps, já que não tinha redes Sub-6 5G para reduzir sua pontuação. No entanto, a gama extremamente limitada de frequências mmWave significou menos de 1% dos clientes da Verizon até viram a rede 5G da empresa aparecer em seus smartphones.

Os desafios do 5G de banda baixa

5G de banda baixa permitiu que a AT&T e a T-Mobile colocassem suas redes em funcionamento muito rapidamente, pois não precisavam esperar por novas licenças, além de também poderem pegar carona na infraestrutura 4G existente. No entanto, é esse último ponto que fez desempenho inicial de 5G tão abaixo do esperado para muitas pessoas.

Para fazer com que 5G e 4G coexistissem pacificamente nas mesmas frequências, as operadoras tiveram que recorrer a uma tecnologia conhecida como Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Esta nova capacidade 5G permitiu ceder as ondas de rádio ao tráfego 4G mais antigo.

O problema com isso é que as redes 4G não sabem nada sobre DSS; O 4G não foi ensinado a compartilhar, então sempre cabia ao tráfego 5G se afastar educadamente sempre que o tráfego 4G aparecia. Em outras palavras, sinais 4G mais antigos e mais lentos sempre tiveram prioridade sobre 5G mais novos e mais rápidos.

Isso significa que, além de serem prejudicadas pela capacidade limitada de frequências mais baixas, as redes 5G de banda baixa também tiveram que lidar com a abertura de todo o tráfego 4G nessas ondas. Não é de admirar que as primeiras redes 5G não pudessem oferecer velocidades visivelmente mais rápidas que o 4G.

Mesmo quando a Verizon finalmente ativou sua rede 5G nacional de banda baixa no final de 2020 para levar o 5G aos outros 99% de sua clientes, seu desempenho 5G era tão ruim que alguns especialistas recomendaram que as pessoas desligassem o 5G em seus smartphones para economizar duração da bateria.

Novo espectro de banda média muda o jogo

Após esses lançamentos iniciais, aconteceram duas coisas que mostraram que os especialistas do setor podem ter errado ao agrupar todas as frequências abaixo de 6 GHz em uma única categoria “Sub-6”.

Ambos envolviam o uso de um espectro de banda média de frequência mais alta, embora os portadores o abordassem de dois ângulos diferentes.

Graças a sua fusão em 2020 com a Sprint, a T-Mobile tinha um ás na manga. A Sprint fez a escolha incomum de executar sua rede 4G/LTE quase exclusivamente em uma faixa de espectro de 2,5 GHz, bem acima da faixa usada por outras operadoras e redes GSM e 3G mais antigas.

No entanto, em vez de manter essa rede 4G/LTE mais antiga, a T-Mobile desativou cirurgicamente todas as torres da Sprint, liberando esse espectro de 2,5 GHz para ser usado exclusivamente em novos lançamentos de 5G. Isso deu à T-Mobile frequências mais rápidas para brincar que não seriam sobrecarregadas por sinais 4G. Assim, o tráfego 5G tinha um caminho livre nessas ondas sem a necessidade de empregar DSS para ceder ao tráfego 4G mais antigo. Isso se tornou a espinha dorsal Rede 5G Ultra Capacity da T-Mobile.

A AT&T e a Verizon não tiveram tanta sorte. Embora a AT&T tivesse algum espectro de 2,3 GHz, não tinha o suficiente para fazer a diferença. Em vez disso, ambas as operadoras tiveram que esperar até que a Federal Communications Commission (FCC) liberasse mais espectro no que agora é conhecido como a faixa da banda C.

Um leilão da FCC no início de 2021 viu a Verizon perder US $ 45,4 bilhões para garantir o máximo possível desse espectro. A AT&T também gastou mais de US$ 23 bilhões, e até a T-Mobile ficou com uma fatia do bolo por US$ 9,3 bilhões. Isso deu às operadoras o direito de operar redes 5G em frequências entre 3,7 GHz e 3,98 GHz.

Ambas as operadoras começou a fazer bom uso desse novo espectro no início deste ano, e as frequências mais altas já estão provando-se mais do que capazes de fornecer as velocidades que o 5G prometeu em primeiro lugar. Embora a T-Mobile tenha uma vantagem inicial graças às suas implantações anteriores de 2,5 GHz, a Verizon está alcançando rapidamente e a AT&T não está muito atrás.

Embora essas frequências de banda média e C ainda estejam bem abaixo de 6 GHz, elas estão em uma classe totalmente diferente das frequências de banda baixa que inicialmente definiram a faixa Sub-6.

Onde o mmWave se encaixa?

Embora o espectro intermediário tenha se destacado como o ponto ideal para o 5G, oferecendo a melhor combinação de alcance e desempenho, ainda há lugar para mmWave em lançamentos 5G.

A Verizon pode ter cometido um erro tático ao colocar todos os seus ovos na cesta do mmWave, mas teve a essência de uma boa ideia. Somente o mmWave pode fornecer a confiabilidade e o desempenho necessários em áreas densamente povoadas.

A AT&T e a T-Mobile talvez tenham entendido isso melhor. Ambos lançaram o mmWave de forma mais estratégica, cobrindo locais como estádios, salas de concerto, aeroportos e outros locais onde é provável que milhares ou dezenas de milhares de pessoas se reúnam.

É em situações como essa que o mmWave brilha. A maior capacidade das frequências de 28 GHz e 39 GHz usadas para 5G mmWave significa mais largura de banda para muitos mais dispositivos. Se você já se sentiu frustrado com o desempenho ruim do 4G ou mesmo com o indicador "Sem sinal" ao assistir a um evento esportivo ou show movimentado, ficará feliz em saber que o mmWave resolve isso. Ao usar essas frequências mais altas, as operadoras podem fornecer desempenho 5G sólido para milhares de participantes em um estádio sem suar a camisa.

A combinação de frequência 5G

Provavelmente já está claro que não existe uma frequência perfeita para as redes 5G funcionarem. Para que as operadoras cumpram o que o 5G promete, elas precisam usar uma mistura de espectro 5G de acordo com as circunstâncias.

Enquanto Banda C e outras frequências de banda média serão os mais comumente implantados em áreas urbanas, esses são um exagero para a cobertura rural, onde o alcance é mais importante do que o desempenho.

Isso é por que 5G de banda baixa as torres continuarão a cobrir o campo, e a boa notícia é que, à medida que mais pessoas migram para smartphones 5G e outros dispositivos, a quantidade de tráfego 4G nessas frequências diminuirá, abrindo caminho para velocidades 5G mais rápidas, mesmo nas frequências mais baixas. frequências.

Enquanto isso, as operadoras continuarão a complementar suas redes 5G de banda média mais rápidas com mmWave transceptores em locais como estádios e aeroportos, onde é necessária capacidade extra para suportar grandes grupos de pessoas. A Verizon também não tem planos de desligar sua rede mmWave original, já encontrada em muitas áreas urbanas centrais.

O que vem a seguir para o espectro 5G?

Essas três faixas de frequência são apenas o começo. As operadoras já estão disputando novos blocos de espectro 5G, embora demore algum tempo para que todas as peças sejam colocadas no lugar.

Por exemplo, um quarto jogador em campo, Prato, pode acabar sendo um azarão nesta corrida. Ressurgindo das cinzas da fusão T-Mobile/Sprint, a Dish recentemente ativou sua nova rede Smart 5G que usa uma nova tecnologia revolucionária baseada em nuvem para tornar mais rápido e acessível a implantação de seu serviço 5G em todo o país.

Prato foi fazendo lobby junto à FCC para abrir a banda de 12 GHz, embora esteja atualmente em uma briga por esse espectro com o serviço SpaceX Starlink de Elon Musk. É difícil dizer como 12 GHz se encaixará no mix 5G - nem temos certeza de como chamá-lo, pois ele vive na vasta lacuna entre o Sub-6, que para em 6 GHz, e o mmWave, que começa em 24 GHz.

No entanto, esse espectro de 12 GHz pode se tornar um novo ponto ideal, fornecendo velocidades ainda mais rápidas sem sacrificar quase tanto alcance quanto o mmWave de 28 GHz.

T-Mobile e Dish também possuem coletivamente licenças para 99% do espectro de 47 GHz, embora ainda não esteja claro o que as operadoras planejam fazer com isso. A FCC também planeja licenciar mais espectro mmWave nas faixas de 57-64 GHz, 71 GHz, 81 GHz e 92 GHz.

Nem toda operadora está colocando suas esperanças neste espectro de frequência extremamente alta (EHF). A T-Mobile tem trabalhado em alcançando velocidades semelhantes a mmWave em redes Sub-6 usando um novo recurso conhecido como tecnologia Carrier Aggregation. Como o nome indica, isso une vários canais 5G de banda baixa e banda média, combinando sua largura de banda.

No entanto, o maior obstáculo para essas novas iniciativas será esperar que os fabricantes de chips e telefones se atualizem. mais recente da Qualcomm Snapdragon X60 oferece suporte básico para a estratégia Carrier Aggregation da T-Mobile, enquanto os novos X65 e X70 melhorar nisso. Isso significa que iphone 13, Galaxy S21, e modelos mais recentes estão prontos para isso. No entanto, os primeiros telefones 5G, como o iPhone 12 e Samsung Galaxy S20 ultra não poderá aproveitá-lo.

Novo espectro é outra questão inteiramente. As operadoras podem abrir qualquer espectro que a FCC permitir, mas os smartphones também devem estar prontos para suportam essas frequências - e a maioria não vai além dos padrões que já foram amplamente implantado.

Por exemplo, ainda não há telefones no mercado que suportem a banda de 12 GHz que a Dish está tentando adquirir e como essa frequência não é usada por mais ninguém, a Dish teria que convencer um fabricante de smartphones a embarcar com isto. O mesmo também é verdade com o espectro de 47 GHz de frequência mais alta.

No entanto, há um relacionamento próximo o suficiente entre as operadoras de rede móvel e os fabricantes de hardware que, se as operadoras o construírem, os fabricantes de smartphones virão. O ponto crítico é que essas coisas levam tempo, portanto, embora o espectro 5G sem dúvida se expanda nos próximos anos, isso não acontecerá da noite para o dia.

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