Ce frecvență este 5G? Toate gamele diferite de 5G, explicate

Dacă te-ai gândit 5G pare mai complicat decât tehnologiile celulare care au apărut înainte, nu vă înșelați complet. 5G promite performanțe mai rapide, acoperire mai bună și conectivitate omniprezentă pentru a alimenta următoarea generație de mașini autonome și dispozitive inteligente. Pentru a realiza acest lucru, trebuie să depășească limitele a ceea ce a fost posibil cu tehnologiile celulare mai vechi.

Acest lucru necesită, de asemenea, ca 5G să funcționeze pe o gamă mult mai largă de frecvențe. La urma urmei, vorbim despre o tehnologie care are potențialul înlocuiți conexiunile în bandă largă cu fir și chiar multe rețele Wi-Fi tradiționale. În viitor, o rețea 5G nu va fi ceva la care pur și simplu vă întoarceți atunci când nu este disponibilă o conexiune mai bună - poate fi foarte bine cea mai bună conexiune pe care o puteți obține.

Deci, pe ce frecvență funcționează o rețea 5G? Nu există un singur răspuns simplu la asta, dar nici nu este atât de complicat pe cât pare la prima vedere. Rețelele 5G folosesc multe frecvențe diferite, dar toate acestea pot fi grupate în trei intervale specifice, fiecare cu propriile sale avantaje și dezavantaje.

Schimbul de viteză și rază de acțiune

Înainte de a discuta intervalele de frecvență utilizate de 5G, este esențial să înțelegem de ce sunt necesare atât de multe frecvențe diferite. Răspunsul la această întrebare este ceva pe care poate l-ați experimentat deja în propria casă.

Modern Routere Wi-Fi funcționează pe două frecvențe: 2,4 GHz și 5 GHz. Dacă ați încercat vreodată să obțineți cea mai bună acoperire Wi-Fi în casa dvs., probabil că ați întâlnit o realitate fundamentală a modului în care funcționează undele radio. Veți obține viteze mai mici atunci când vă conectați la rețeaua de 2,4 GHz, dar puteți rămâne conectat chiar și atunci când vă îndepărtați mai mult de router. Pe de altă parte, canalul de 5 GHz vă oferă performanțe mult mai bune, dar este posibil să nu ajungeți la celălalt capăt al casei.

În timp ce acestea au în mod natural o rază de acțiune mult mai mică decât turnurile de radio celulare, se aplică aceleași principii. Frecvențele mai înalte pot transporta mai multe date, dar nu călătoresc atât de departe și nu penetrează nici pe departe obiectele solide. Frecvențele inferioare merg mult mai departe și sunt mai puțin predispuse la interferențe, dar sunt și mult mai lente.

Operatorii de rețele mobile trebuie să ia în considerare aceleași compromisuri atunci când își construiesc rețelele 5G. Semnalele 5G de cea mai înaltă frecvență pot oferi viteze fără fir nebun de rapide dar nu poate acoperi mult mai mult decât un bloc. La celălalt capăt al spectrului, semnalele de joasă frecvență pot merge pe kilometri, dar nu oferă performanțe semnificativ mai bune decât tehnologiile 4G/LTE mai vechi.

Sub-6 versus mmWave

Când 5G a fost lansat, industria a împărțit frecvențele în două game largi: Sub-6GHz (Sub-6) și undă milimetrică (mmWave).

După cum sugerează și numele, frecvențele Sub-6 au fost destinate să includă toate cele sub 6 GHz, în timp ce spectrul 5G mmWave a început de la aproximativ 24 GHz și a crescut de acolo.

În termeni practici, lansările timpurii Sub-6 5G au rămas în principal sub intervalul de 2 GHz. Deoarece aceste frecvențe erau deja folosite de rețele 4G/LTE și chiar de rețelele 3G mai vechi, operatorii de transport aveau deja licențele necesare pentru a le folosi. Acest lucru a făcut mai ușor să lanseze rapid 5G peste rețelele lor existente și exact asta au făcut T-Mobile și AT&T.

Mai exact, AT&T și T-Mobile și-au configurat rețelele 5G pe aceleași frecvențe de 850MHz și 1,9GHz (1900MHz) folosite de cele mai vechi rețele GSM „2G” și frecvențele de 700MHz și 1,7GHz (1700MHz) care au intrat în uz cu 3G și LTE lansări. AT&T a rulat, de asemenea, unele servicii 5G în gama de 2,3 GHz, în timp ce T-Mobile a scăzut la 600 MHz pentru a obține o acoperire și mai bună pentru rețeaua sa 5G „la nivel național”.

Între timp, Verizon a decis să meargă în direcția opusă cu lansarea inițială a 5G, folosind frecvența mmWave de 28GHz mult mai rapidă. Acest lucru a permis Verizon să se laude cu cele mai rapide viteze; un 2020 OpenSignal Raportul a avut Verizon bine în frunte la nivel global, cu viteze medii de descărcare de 506 Mbps, deoarece nu avea rețele Sub-6 5G pentru a-și reduce scorul. Cu toate acestea, gama extrem de limitată de frecvențe mmWave a însemnat mai puțin de 1% dintre clienții Verizon chiar a văzut rețeaua 5G a companiei apărând pe smartphone-urile lor.

Provocările 5G cu bandă joasă

5G cu bandă joasă lăsați AT&T și T-Mobile să-și pună rețelele în funcțiune foarte repede, deoarece nu trebuiau să aștepte noi licențe, plus că puteau, de asemenea, să se apropie de infrastructura 4G existentă. Cu toate acestea, acest ultim punct este cel care a reținut performanța 5G timpurie atât de copleșitoare pentru mulți oameni.

Pentru ca 5G și 4G să coexiste în mod pașnic pe aceleași frecvențe, transportatorii au trebuit să apeleze la o tehnologie cunoscută sub numele de Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Această nouă capacitate 5G i-a permis să transmită undele traficului 4G mai vechi.

Problema cu aceasta este că rețelele 4G nu știu nimic despre DSS; 4G nu fusese învățat cum să partajeze, așa că era întotdeauna până la traficul 5G să se retragă politicos ori de câte ori apare traficul 4G. Cu alte cuvinte, semnalele 4G mai vechi și mai lente au întotdeauna prioritate față de 5G mai nou și mai rapid.

Acest lucru înseamnă că, pe lângă faptul că sunt împiedicate de capacitatea limitată a frecvențelor inferioare, rețelele 5G de bandă joasă au trebuit, de asemenea, să facă loc întregului trafic 4G de pe acele unde. Nu este de mirare că rețelele 5G timpurii nu puteau oferi viteze care erau vizibil mai rapide decât 4G.

Chiar și atunci când Verizon și-a pornit în sfârșit rețeaua 5G Nationwide cu bandă joasă la sfârșitul anului 2020 pentru a aduce 5G în celelalte 99% din clienților, performanța sa 5G a fost atât de slabă încât unii experți le-au recomandat oamenilor să dezactiveze 5G de pe smartphone-urile lor pentru a economisi durata de viata a bateriei.

Noul spectru de bandă medie schimbă jocul

În urma acestor lansări inițiale, s-au întâmplat două lucruri care au arătat că experții din industrie ar fi greșit în gruparea tuturor frecvențelor sub 6 GHz într-o singură categorie „Sub-6”.

Ambele au implicat utilizarea unui spectru de bandă medie de frecvență mai mare, deși transportatorii l-au abordat din două unghiuri diferite.

Mulțumită fuziunea sa din 2020 cu Sprint, T-Mobile avea un as în mânecă. Sprint a făcut alegerea neobișnuită de a-și rula rețeaua 4G/LTE aproape exclusiv pe o zonă de spectru de 2,5 GHz, cu mult peste intervalul utilizat de ceilalți operatori și de rețelele GSM și 3G mai vechi.

Cu toate acestea, în loc să păstreze această rețea 4G/LTE mai veche, T-Mobile a dezafectat chirurgical toate turnurile Sprint, eliberând acel spectru de 2,5 GHz pentru a fi utilizat exclusiv în noile lansări 5G. Acest lucru a oferit lui T-Mobile frecvențe mai rapide cu care să se joace, care nu ar fi împovărate de semnalele 4G. Prin urmare, traficul 5G a avut o cale clară pe acele unde de emisie, fără a fi nevoie să folosiți DSS pentru a ceda traficului 4G mai vechi. Aceasta a devenit coloana vertebrală a Rețeaua 5G Ultra Capacity a T-Mobile.

AT&T și Verizon nu au fost chiar atât de norocoși. Deși AT&T a avut un spectru de 2,3 GHz, nu a avut suficient pentru a face diferența. În schimb, ambii transportatori au trebuit să aștepte până când Comisia Federală de Comunicații (FCC) a eliberat mai mult spectru în ceea ce este acum cunoscut sub numele de gama C-band.

O licitație FCC la începutul anului 2021 a făcut ca Verizon să piardă 45,4 miliarde de dolari pentru a asigura cât mai mult din acest spectru. AT&T a cheltuit, de asemenea, peste 23 de miliarde de dolari, și chiar și T-Mobile a luat o bucată din plăcintă pentru 9,3 miliarde de dolari. Acest lucru a dat operatorilor dreptul de a rula rețele 5G pe frecvențe cuprinse între 3,7 GHz și 3,98 GHz.

Ambii transportatori a început să folosească acest nou spectru la începutul acestui an, iar frecvențele mai înalte sunt deja dovedindu-se mai mult decât capabili să ofere vitezele pe care 5G le-a promis în primul rând. În timp ce T-Mobile are un avans datorită implementărilor sale anterioare de 2,5 GHz, Verizon ajunge rapid din urmă, iar AT&T nu este cu mult în urmă.

Deși aceste frecvențe de bandă medie și banda C sunt încă cu mult sub 6GHz, ele se află într-o clasă complet diferită de frecvențele de bandă joasă care au definit inițial gama Sub-6.

Unde se încadrează mmWave?

Deși spectrul de gamă medie s-a remarcat ca punct favorabil pentru 5G, oferind cel mai bun amestec de gamă și performanță, există încă un loc pentru mmWave în lansările 5G.

Este posibil ca Verizon să fi făcut o eroare tactică punând toate ouăle în coșul mmWave, dar a avut miezul unei idei bune. Numai mmWave poate oferi fiabilitatea și performanța necesare în zonele dens populate.

AT&T și T-Mobile au înțeles poate mai bine acest lucru. Ambele au lansat mmWave într-un mod mai strategic, acoperind locuri precum stadioane, săli de concerte, aeroporturi și alte locuri în care este probabil să se adună mii sau zeci de mii de oameni.

Este în situații ca aceasta în care mmWave strălucește. Capacitatea mai mare a frecvențelor de 28GHz și 39GHz utilizate pentru 5G mmWave înseamnă mai multă lățime de bandă pentru mai multe dispozitive. Dacă ați fost vreodată frustrat de performanța slabă 4G sau chiar de un indicator „Fără semnal” atunci când participați la un eveniment sportiv sau la un concert aglomerat, veți fi bucuroși să aflați că mmWave rezolvă acest lucru. Folosind aceste frecvențe mai înalte, purtătorii pot oferiți performanțe solide 5G miilor de participanți de pe un stadion, fără a transpira.

Mixul de frecvențe 5G

Probabil că până acum este evident că nu există o frecvență perfectă pentru care să ruleze rețelele 5G. Pentru ca transportatorii să respecte ceea ce promite 5G, trebuie să utilizeze o combinație de spectru 5G în funcție de circumstanțe.

In timp ce Banda C și alte frecvențe medii vor fi cele mai des utilizate în zonele urbane, acestea sunt excesive pentru acoperirea rurală, unde intervalul este mai important decât performanța.

De-aceea 5G cu bandă joasă turnurile vor continua să acopere mediul rural, iar vestea bună este că, pe măsură ce tot mai mulți oameni trec la smartphone-uri 5G și alte dispozitive, cantitatea de trafic 4G pe acele frecvențe se va diminua, deschizând calea pentru viteze 5G mai rapide chiar și pe cele mai mici frecvente.

Între timp, transportatorii vor continua să-și suplimenteze rețelele 5G de bandă medie mai rapide cu mmWave transceiver-uri în locuri precum stadioane și aeroporturi, unde este necesară o capacitate suplimentară pentru a sprijini grupuri mari de oameni. De asemenea, Verizon nu intenționează să-și închidă rețeaua mmWave inițială deja găsită în multe zone urbane din centrul orașului.

Ce urmează pentru spectrul 5G?

Aceste trei intervale de frecvență sunt doar începutul. Transportatorii se luptă deja pentru noi blocuri de spectru 5G, deși va dura ceva timp pentru ca toate piesele să fie puse la punct.

De exemplu, un al patrulea jucător pe teren, Farfurie, ar putea ajunge să fie un cal întunecat în această cursă. Recent din cenușa fuziunii T-Mobile/Sprint, Dish a pornit noua sa rețea Smart 5G care utilizează o nouă tehnologie revoluționară bazată pe cloud pentru a face mai rapidă și mai accesibilă lansarea serviciului său 5G în toată țara.

Dish a fost făcând lobby la FCC pentru a deschide banda de 12 GHz, deși în prezent se află într-o luptă pentru acest spectru cu serviciul SpaceX Starlink de la Elon Musk. Este greu de spus cum se va potrivi 12GHz în mixul 5G - nici măcar nu suntem siguri cum să-i spunem, deoarece trăiește în decalajul imens dintre Sub-6, care se oprește la 6GHz, și mmWave, care începe de la 24GHz.

Cu toate acestea, acest spectru de 12 GHz ar putea deveni un nou punct favorabil, oferind viteze și mai mari fără a sacrifica aproape la fel de multă gamă ca mmWave de 28 GHz.

T-Mobile și Dish, de asemenea dețin colectiv licențe pentru 99% din spectrul de 47GHz, deși nu este încă clar ce intenționează să facă oricare dintre operatori cu asta. De asemenea, FCC intenționează să licențieze mai mult spectru mmWave în intervalele 57-64GHz, 71GHz, 81GHz și 92GHz.

Nu toți transportatorii își pun speranțele în acest spectru de frecvență extrem de înaltă (EHF). T-Mobile a lucrat atingerea unor viteze asemănătoare mmWave pe rețelele Sub-6 folosind o nouă caracteristică cunoscută sub numele de tehnologie Carrier Aggregation. După cum sugerează și numele, aceasta leagă mai multe canale 5G de bandă joasă și de bandă medie împreună, combinând lățimea de bandă.

Cu toate acestea, cel mai mare obstacol în calea acestor noi inițiative va fi așteptarea ca producătorii de cipuri și telefoane să ajungă din urmă. Cel mai nou Qualcomm Snapdragon X60 oferă suport de bază pentru strategia Carrier Aggregation a T-Mobile, în timp ce noile X65 și X70 îmbunătățește asta. Aceasta înseamnă iPhone 13, Galaxy S21, iar modelele mai recente sunt pregătite pentru asta. Cu toate acestea, cele mai vechi telefoane 5G ca iPhone 12 și Samsung Galaxy S20 Ultra nu va putea profita de ea.

Noul spectru este cu totul altă chestiune. Transportatorii pot deschide orice spectru le va permite FCC, dar și smartphone-urile trebuie să fie pregătite acceptă acele frecvențe - și majoritatea nu depășesc standardele care au fost deja pe scară largă dislocate.

De exemplu, încă nu există telefoane pe piață care să accepte banda de 12 GHz pe care Dish încearcă să o achiziționeze și deoarece această frecvență nu este folosită de nimeni altcineva, Dish ar trebui să convingă un producător de smartphone-uri să se ia la bord aceasta. Același lucru este valabil și pentru spectrul de frecvență mai mare de 47 GHz.

Cu toate acestea, există o relație suficient de strânsă între operatorii de rețele de telefonie mobilă și producătorii de hardware, încât, dacă transportatorii o construiesc, producătorii de smartphone-uri vor veni. Punctul critic este că aceste lucruri necesită timp, așa că, deși spectrul 5G se va extinde fără îndoială în următorii câțiva ani, nu se va întâmpla peste noapte.

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
• Ce este 5G UW? Semnificația reală din spatele pictogramei de pe telefonul tău