Ce este mmWave? 5G de bandă înaltă explicat

Lansarea lui Tehnologia 5G în întreaga lume a fost considerabil mai complex decât standardele wireless care au apărut înainte. Deoarece 5G necesită niveluri fără precedent de performanță, transportatorii trebuie să navigheze într-un mare complex de frecvențe radio pentru a se asigura că pot livra cele mai bune viteze și acoperire posibile.

Tehnologiile mai vechi GSM, 3G și 4G/LTE rulau într-o bandă relativ îngustă de frecvențe, lăsând operatorilor opțiuni oarecum limitate în implementarea rețelelor. Prin comparatie, 5G acoperă întregul spectru, de la frecvențe de bandă joasă de 600 MHz până la frecvențe extrem de înalte de 47 GHz.

Rezultatul este că 5G oferă operatorilor o mulțime de opțiuni pentru cum să își desfășoare cel mai bine rețelele 5G, permițându-le să încerce un echilibru ideal între acoperire și performanță. În circumstanțe ideale, acest lucru ar oferi cel mai bun 5G pentru toată lumea. Cu toate acestea, în lumea reală, lucrurile sunt considerabil mai complicate.

Ce este mmWave?

La capătul superior al acestui interval al spectrului 5G este locul unde trăiesc frecvențele mmWave, sau „unda milimetrică”, de la 24GHz la 47GHz. Tehnic vorbind, milimetru unda este definită ca intervalul de frecvență extrem de înaltă (EHF) de la 30GHz la 300GHz, numită așa deoarece acestea sunt frecvențele în care lungimile de undă devin la fel de scurte ca unul. milimetru.

Totuși, ca și cu spectrul benzii C, Comisia Federală de Comunicații (FCC) a redefinit capătul inferior al intervalului mmWave în S.U.A. pentru a începe în intervalul superior al Super High. Zona de frecvență (SHF), începând de la 24GHz, trecând în EHF în drum spre 47GHz, care este în prezent capătul superior al spectrului alocat pentru 5G.

FCC intenționează să licențieze un spectru mmWave și mai mare în cele din urmă - se uită la intervalul 57-64GHz care nu este în prezent licențiat și la frecvențele de 71GHz, 81GHz și 92GHz puțin utilizate. Cu toate acestea, este probabil încă câțiva ani distanță, mai ales că transportatorii nu au folosit încă spectrul mmWave pe care îl au deja pe deplin.

Gama vs. viteză

Ca oricine cu care a lucrat routere Wi-Fi de acasă știe, frecvențele mai mari oferă mai multă lățime de bandă pentru viteze mai mari, dar acest lucru vine în detrimentul intervalului și al acoperirii. Semnalul de 2,4 GHz de la router vă va acoperi probabil întreaga casă, dar la viteze relativ scăzute, în timp ce cel de 5 GHz frecvențele oferă performanțe excelente pentru jocuri și streaming, dar este posibil să nu ajungă la subsol sau înapoi cameră.

Așa funcționează legile fizicii când vine vorba de unde radio. Frecvențele mai înalte sunt mai rapide, dar nu pot călători atât de departe decât frecvențele inferioare și mai lente.

Operatorii de telefonie mobilă se confruntă cu aceleași provocări în furnizarea de semnale puternice și rapide clienților lor, precum ați găsi un loc ideal pentru routerul dvs. Wi-Fi. Doar că transportatorii trebuie să se ocupe de asta la o scară mult mai mare.

Folosirea de frecvențe mai mari permite transportatorilor să ofere viteze mai mari, dar compromisul este că trebuie să o facă construiți mai multe turnuri și plasați-le mai aproape unul de altul pentru a oferi aceeași acoperire ca un semnal de frecvență mai joasă ar.

Viteze cosmice fenomenale, o gamă mică

La un moment dat, banda mmWave 5G de înaltă frecvență era ceea ce mulți credeau că va fi viitorul tehnologiei 5G. La urma urmei, poate livra viteze ridicol de impresionante care depășesc cu mult ceea ce sunt capabile chiar și majoritatea serviciilor de bandă largă cu fir.

În condiții ideale, vitezele 5G peste frecvențele mmWave pot atinge 4Gbps, deși este mai obișnuit să găsiți dispozitive care plutesc în zona 500Mbps–1Gbps. Cu toate acestea, chiar și cele mai mici viteze mmWave sunt de 3-4 ori mai rapide decât performanța medie 5G disponibilă atunci când se utilizează frecvențe mai mici.

După cum au descoperit rapid unii purtători, problema este că aceste frecvențe extrem de înalte au un interval deprimant de scurt; un singur transceiver mmWave nu este probabil să ofere o acoperire solidă pentru ceva mult mai mare decât un bloc.

Acest lucru nu ar trebui să fie surprinzător dacă luați în considerare că semnalele mmWave încep de la 24GHz - un ordin de mărime peste frecvențele utilizate în mod obișnuit pentru Wi-Fi și comunicațiile celulare.

Cu toate acestea, acest lucru îi plasează cu mult în afara razei de acțiune a oricărui lucru care ar cauza în mod obișnuit interferențe, mai ales că totul pe acele frecvențe are, de asemenea, o rază la fel de scurtă. De obicei, veți găsi spectrul EHF folosit de sistemele meteorologice prin satelit, radarul de arme militare, radarul de viteză al poliției și sistemele de control de securitate la punctele de control din aeroport.

Peisajul mmWave

Având toate acestea în minte, nu este surprinzător că majoritatea operatorilor de transport nu au făcut mare lucru cu tehnologia mmWave.

Printre transportatorii din SUA, doar Verizon a pariat puternic pe mmWave la primele sale implementări 5G. AT&T s-a băgat în ea, în timp ce T-Mobile s-a îndepărtat în principal de acest spectru.

Pariul lui Verizon ia permis să se laude de la început cu viteze 5G uimitor de rapide. Un raport 2020 de OpenSignal a arătat Verizon cu un avantaj global masiv, cu viteze medii de descărcare de peste două ori mai mari decât următorul său rival cel mai apropiat, LG U+ din Coreea de Sud.

Cu toate acestea, trucul la aceste viteze mari a fost că Verizon folosea spectrul mmWave exclusiv pentru rețeaua sa 5G. Operatorul nu avea rețele 5G mai lente sau de bandă joasă pentru a-și trage numerele în jos. Aceasta a fost rețeaua Verizon 5G Ultra Wideband așa cum a existat inițial. A rulat aproape în întregime pe spectrul de 28 GHz.

În plus, vitezele de 506 Mbps ale Verizon trebuiau să vină cu un calificativ destul de mare - nu erau disponibile pentru 99% dintre clienții operatorului. Raza extrem de scurtă a mmWave a însemnat că Verizon nu-l instalase mai departe câteva centre urbane importante, și OpenSignal a remarcat că clienții Verizon au accesat rețeaua mmWave 5G doar aproximativ 0,4% din timp. Aceasta figura s-a dublat la 0,8% până în 2021, dar asta însemna totuși că clienții Verizon au petrecut mai mult de 99% din timp pe o conexiune 4G/LTE.

AT&T a optat pentru o utilizare mai strategică a mmWave. A licențiat devreme o bucată de spectru 5G de 24 GHz, implementat în principal pentru utilizare în afaceri în câteva orașe. Mai târziu, a scăzut cu 1,2 miliarde de dolari pentru a achiziționa o bucată considerabilă de spectru de 39 GHz, pe care a implementat-o ​​mai activ clienților săi. AT&T numește acest lucru serviciul său 5G+.

Tehnic vorbind, T-Mobile are unele implementări mmWave în câteva orașe, dar operatorul nu vorbește prea mult despre asta. T-Mobile avea o bucată bună de spectru de bandă medie rapidă cu care să joace cu mult înainte ca rivalii săi să poată pune mâna pe râvnitul spectru de bandă C, așa că mmWave nu a fost nici pe departe la fel de important pentru planurile operatorului.

Beneficiile mmWave

În loc să își bazeze întreaga rețea 5G pe mmWave, așa cum a făcut Verizon, AT&T s-a concentrat pe creșterea frecvenței sale 5G cu celule mmWave. în zone extrem de dense precum stadioane și aeroporturi.

Acest lucru profită de unul dintre cele mai semnificative beneficii ale mmWave. Frecvențele extrem de înalte nu oferă doar o lățime de bandă mai mare pentru utilizatorii individuali; toată această lățime de bandă suplimentară îi permite, de asemenea, să gestioneze congestia mult mai eficient.

Pentru a folosi o matematică suprasimplificată, dacă un transceiver mmWave poate oferi până la 4 Gbps de debit pentru un singur dispozitiv, 40 de dispozitive pot obține cu ușurință conexiuni stabile de 100 Mbps fără a încetini reciproc.

Mai mult, raza mai scurtă a mmWave înseamnă că transportatorii trebuie să implementeze mult mai multe transceiver. Până când AT&T a instalat suficiente transceiver-uri pentru a acoperi un stadion de fotbal, poate furniza eficient 5G de înaltă performanță pentru mii de oameni care participă la un joc sau eveniment.

În mod similar, mmWave este ideal în aeroporturi, nu doar din cauza numărului mare de pasageri care trec prin dar şi pentru că acele frecvenţe sunt atât de departe de orice folosit în aviaţie încât exista nicio controversă în jurul lor.

De asemenea, T-Mobile a spus în liniște că va continua să construiască mmWave acolo unde are sens să facă acest lucru, dar spre deosebire de AT&T și Verizon, nu intenționează să-și diferențieze rețeaua mmWave. Clienții T-Mobile nu vor vedea simbolul „5G+” sau „5G UW” pe telefoanele lor atunci când sunt conectați la mmWave. În schimb, oamenii de pe T-Mobile vor obține o acoperire și performanță solide, indiferent dacă stau acasă sau participă la Super Bowl.

Frecvențele cheie mmWave

Unii operatori au licențiat și alte bucăți de spectru mmWave, deși cea mai mare parte dintre acestea probabil nu vor fi disponibile pentru utilizare în curând.

De exemplu, T-Mobile și Dish dețin licențe care reprezintă 99% din spectrul de 47GHz. Nu este clar ce intenționează să facă acești operatori cu acest lucru, mai ales că va oferi o acoperire și mai proastă față de 28GHz de la Verizon și de 39GHz de la AT&T.

Mai semnificativ, niciun smartphone pentru consumatori nu poate atinge chiar acum frecvențele de 47GHz. ale Apple Gama iPhone 13 și Modelele Samsung Galaxy S22 acceptă doar o mână de benzi mmWave 5G, care sunt desemnate ca n257 (28GHz), n258 (26GHz), n260 (39GHz) și n261 (28GHz). Dintre acestea, doar n260 și n261 sunt folosite de transportatorii din SUA; celelalte sunt pentru compatibilitate cu serviciile mmWave 5G la nivel global.

Viitorul este banda C

Oricât de interesant a sunat spectrul mmWave în primele zile ale 5G, operatorii și-au dat seama că nu acolo se află viitorul tehnologiei 5G.

Verizon a trebuit să învețe acea lecție cea mai grea dintre toate, cu o rețea 5G timpurie care era inexistentă pentru 99% dintre clienții săi. Verizon a urmat asta cu o „Rețea Națională 5G” cu frecvență mai mică, care a partajat spațiul cu semnalele sale 4G/LTE. Acest lucru le-a oferit clienților indicatorul „5G” pe telefoanele lor, dar în general a oferit viteze care nu erau mai bune decât 4G.

Nu a fost până când Verizon și-a putut implementa Spectrul de bandă C că averile sale 5G au început cu adevărat să se schimbe. Acest lucru nu a fost în întregime vina lui Verizon; Mai întâi a trebuit să piardă 45 de miliarde de dolari pentru a licenția spectrul de bandă C, apoi lupta cu o industrie aeriană acea se temea că ar cauza probleme cu instrumentele aeronavei.

Cu toate acestea, când Verizon a dat în sfârșit cheia noii sale benzi C la începutul anului 2022, mulți mai mulți dintre clienții săi a început să vadă adevărate viteze 5G. A fost un astfel de salt în performanță încât Verizon a făcut ca noua rețea în bandă C să facă parte din serviciul său Ultra Wideband 5G.

În timp ce AT&T a fost lansarea serviciului C-band mai treptat, clienții din puținele orașe în care acest lucru este disponibil au descoperit, de asemenea, o creștere impresionantă a vitezei lor 5G.

Chiar și T-Mobile, care are deja Rețea 5G puternică de 2,5 GHz Ultra Capacitate, intenționează să utilizeze spectrul de bandă C de frecvență mai mare pentru a oferi clienților săi un impuls necesar în acele zone în care este nevoie de mai multă capacitate.

În cele din urmă, rolul mmWave în tehnologia publică 5G este de a spori rețelele existente, nu de a le înlocui. Capacitatea masivă a spectrului mmWave îl face ideal pentru livrarea 5G fiabilă în centre de populație extrem de dense. Cu toate acestea, raza scurtă de acțiune înseamnă că nu va putea niciodată să stea singur. mmWave va fi întotdeauna cel mai potrivit atunci când este folosit ca „pornire” pentru a susține 5G în anumite zone.

Recomandările editorilor

• Avantajul imens al T-Mobile în ceea ce privește vitezele 5G nu merge nicăieri
• Noul router M6 Pro de la Netgear vă permite să utilizați 5G rapid oriunde vă aflați
• 5G de la T-Mobile este încă de neegalat, dar vitezele au crescut?
• Iată cât de rapid este cu adevărat 5G pe Samsung Galaxy S23
• Snapdragon X75 de la Qualcomm deschide următoarea eră a conectivității 5G