Какая частота 5G? Объяснение всех различных диапазонов 5G

Если вы думали 5G кажется более сложной, чем сотовые технологии, которые были раньше, вы не совсем ошибаетесь. 5G обещает более высокую производительность, лучшее покрытие и повсеместную связь для обеспечения следующего поколения автономные автомобили и умные устройства. Для этого необходимо раздвинуть границы того, что было возможно в старых сотовых технологиях.

Это также требует, чтобы 5G работал в гораздо более широком диапазоне частот. В конце концов, мы говорим о технологии, которая может заменить проводные широкополосные соединения и даже многие традиционные сети Wi-Fi. В будущем сеть 5G не будет чем-то, к чему вы просто будете прибегать, когда лучшее соединение недоступно — это вполне может быть лучшее соединение, которое вы можете получить.

Итак, на какой частоте работает сеть 5G? Однозначного ответа на этот вопрос нет, но и не все так сложно, как кажется на первый взгляд. В сетях 5G используется много разных частот, но все они могут быть сгруппированы в три конкретных диапазона, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

Компромисс скорости и дальности

Прежде чем мы обсудим диапазоны частот, используемые 5G, важно понять, почему необходимо так много разных частот. Ответ на этот вопрос вы, возможно, уже испытали в своем собственном доме.

Современный Wi-Fi роутеры работают на двух частотах: 2,4 ГГц и 5 ГГц. Если вы когда-либо пытались получить лучшее покрытие Wi-Fi в своем доме, вы, вероятно, столкнулись с фундаментальной реальностью того, как работают радиоволны. Вы получите более медленную скорость при подключении к сети 2,4 ГГц, но вы также сможете оставаться на связи, даже если отойдете подальше от маршрутизатора. С другой стороны, канал 5 ГГц дает вам гораздо лучшую производительность, но вы можете не добраться до другого конца дома.

Хотя они, естественно, имеют гораздо меньший радиус действия, чем вышки сотовой связи, применяются те же принципы. Более высокие частоты могут передавать больше данных, но не распространяются так далеко и почти не проникают сквозь твердые объекты. Низкие частоты идут намного дальше и менее подвержены помехам, но они также намного медленнее.

Операторы мобильных сетей должны учитывать те же компромиссы при построении своих сетей 5G. Сигналы 5G с самой высокой частотой могут обеспечить невероятно высокую скорость беспроводной связи но не может покрыть больше, чем городской квартал. На другом конце спектра низкочастотные сигналы могут распространяться на мили, но не предлагают производительность, которая заметно лучше, чем у старых технологий 4G/LTE.

Sub-6 против mmWave

При развертывании 5G индустрия разделила частоты на два широких диапазона: Менее 6 ГГц (суб-6) и миллиметровая волна (mmWave).

Как следует из названия, частоты Sub-6 должны были включать все частоты ниже 6 ГГц, в то время как спектр 5G mmWave начинался примерно с 24 ГГц и поднимался оттуда.

С практической точки зрения, ранние развертывания Sub-6 5G остались в основном ниже диапазона 2 ГГц. Поскольку эти частоты уже использовались сетями 4G/LTE и даже более старыми сетями 3G, у операторов уже были необходимые лицензии на их использование. Это упростило быстрое развертывание 5G поверх существующих сетей, и именно это сделали T-Mobile и AT&T.

В частности, AT&T и T-Mobile настроили свои сети 5G на тех же частотах 850 МГц и 1,9 ГГц (1900 МГц), которые используются самые ранние сети GSM «2G» и частоты 700 МГц и 1,7 ГГц (1700 МГц), которые стали использоваться с 3G и LTE. развертывания. AT&T также предоставляла некоторые услуги 5G в диапазоне 2,3 ГГц, в то время как T-Mobile снизила частоту до 600 МГц, чтобы обеспечить еще лучшее покрытие своей «общенациональной» сети 5G.

Между тем, Verizon решила пойти в противоположном направлении с первоначальным развертыванием 5G, используя гораздо более быструю частоту mmWave 28 ГГц. Это позволило Verizon похвастаться самыми высокими скоростями; 2020 OpenSignal В отчете Verizon лидирует в мире со средней скоростью загрузки 506 Мбит / с, поскольку у нее нет сетей Sub-6 5G, чтобы снизить ее оценку. Однако крайне ограниченный диапазон частот мм-волн означал менее 1% клиентов Verizon даже увидели, как сеть 5G компании появилась на их смартфонах.

Проблемы низкочастотного 5G

Низкочастотный 5G позволили AT&T и T-Mobile очень быстро настроить и запустить свои сети, поскольку им не нужно было ждать новых лицензий, а также они могли использовать существующую инфраструктуру 4G. Однако именно этот последний момент заставил ранняя производительность 5G настолько не впечатляет для многих людей.

Чтобы 5G и 4G мирно сосуществовали на одних и тех же частотах, операторам связи пришлось обратиться к технологии, известной как динамическое разделение спектра (DSS). Эта новая возможность 5G позволила уступить эфир более старому трафику 4G.

Проблема в том, что сети 4G ничего не знают о DSS; 4G не учили, как делиться, поэтому трафик 5G всегда должен был вежливо отойти в сторону всякий раз, когда появлялся трафик 4G. Другими словами, более старые и более медленные сигналы 4G всегда имели приоритет над более новыми и быстрыми сигналами 5G.

Это означает, что в дополнение к ограниченной пропускной способности более низких частот низкочастотным сетям 5G также приходилось бороться с пропуском всего трафика 4G на этих радиоволнах. Неудивительно, что ранние сети 5G не могли обеспечить скорости, которые были бы заметно выше, чем 4G.

Даже когда в конце 2020 года Verizon, наконец, запустила общенациональную низкочастотную сеть 5G, чтобы обеспечить 5G остальные 99% своих клиентов, его производительность 5G была настолько низкой, что некоторые эксперты рекомендовали людям отключить 5G на своих смартфонах, чтобы сэкономить срок службы батареи.

Новый среднечастотный спектр меняет правила игры

После этих первоначальных развертываний произошли две вещи, которые показали, что отраслевые эксперты, возможно, ошиблись, объединив все частоты ниже 6 ГГц в одну категорию «Sub-6».

Оба они включали использование высокочастотный среднеполосный спектр, хотя авианосцы подходили к нему с двух разных сторон.

Благодаря слияние со Sprint в 2020 г., у T-Mobile был туз в рукаве. Sprint сделала необычный выбор, запустив свою сеть 4G/LTE почти исключительно в полосе спектра 2,5 ГГц, что намного превышает диапазон, используемый другими операторами связи и более старыми сетями GSM и 3G.

Однако вместо того, чтобы сохранить эту старую сеть 4G/LTE, T-Mobile хирургическим путем вывела из эксплуатации все вышки Sprint. высвобождение этого спектра 2,5 ГГц для использования исключительно в новых развертываниях 5G.. Это дало T-Mobile более быстрые частоты для игры, которые не были бы обременены сигналами 4G. Таким образом, трафик 5G имел свободный путь на этих радиоволнах без необходимости использования DSS для замены более старого трафика 4G. Это стало основой Сеть T-Mobile 5G Ultra Capacity.

AT&T и Verizon не так повезло. Хотя у AT&T был диапазон частот 2,3 ГГц, этого было недостаточно, чтобы что-то изменить. Вместо этого обоим операторам связи пришлось ждать, пока Федеральная комиссия по связи (FCC) освободит еще немного спектра в том, что сейчас известно как диапазон С-диапазона.

На аукционе FCC в начале 2021 года Verizon потратила 45,4 миллиарда долларов, чтобы получить как можно больше этого спектра. AT&T также потратила более 23 миллиардов долларов, и даже T-Mobile получила часть пирога за 9,3 миллиарда долларов. Это дало операторам право запускать сети 5G на частотах от 3,7 ГГц до 3,98 ГГц.

Оба перевозчика начал использовать этот новый спектр в начале этого года, а более высокие частоты уже доказав, что они более чем способны обеспечить скорости, которые обещал 5G в первую очередь. В то время как T-Mobile имеет фору благодаря более раннему развертыванию 2,5 ГГц, Verizon быстро догоняет, и AT&T не намного отстает.

Хотя эти средние и C-диапазоны все еще значительно ниже 6 ГГц, они относятся к совершенно другому классу, чем низкочастотные частоты, которые изначально определяли диапазон Sub-6.

Какое место занимает mmWave?

Хотя спектр среднего диапазона зарекомендовал себя как лучшее место для 5G, предлагая наилучшее сочетание диапазона и производительности, все еще есть место для миллиметровая волна в развертывании 5G.

Возможно, Verizon допустила тактическую ошибку, положив все свои яйца в корзину mmWave, но в основе ее лежала хорошая идея. Только mmWave может обеспечить надежность и производительность, необходимые в густонаселенных районах.

AT&T и T-Mobile, возможно, поняли это лучше. Оба развернули mmWave более стратегически, охватив такие места, как стадионы, концертные залы, аэропорты и другие места, где могут собираться тысячи или десятки тысяч людей.

Именно в таких ситуациях mmWave сияет. Более высокая пропускная способность частот 28 ГГц и 39 ГГц, используемых для 5G mmWave, означает большую пропускную способность для многих других устройств. Если вы когда-либо были разочарованы плохой производительностью 4G или даже индикатором «Нет сигнала» при посещении оживленного спортивного мероприятия или концерта, вы будете рады узнать, что mmWave решает эту проблему. Используя эти более высокие частоты, операторы могут обеспечить стабильную производительность 5G тысячам посетителей на стадионе без особых усилий.

Сочетание частот 5G

Сейчас, вероятно, очевидно, что не существует идеальной частоты для работы сетей 5G. Чтобы операторы выполняли то, что обещает 5G, они должны использовать сочетание спектра 5G в зависимости от обстоятельств.

Пока C-диапазон и другие средние частоты будут чаще всего использоваться в городских районах, они излишни для покрытия в сельской местности, где дальность действия важнее, чем производительность.

Вот почему низкочастотный 5G башни будут по-прежнему покрывать сельскую местность, и хорошая новость заключается в том, что по мере того, как все больше людей переходят на смартфоны 5G и другие устройства, объем трафика 4G на этих частотах уменьшится, открывая путь для более высоких скоростей 5G даже на более низких частотах. частоты.

Между тем, операторы будут продолжать дополнять свои более быстрые сети среднего диапазона 5G миллиметровая волна приемопередатчиков в таких местах, как стадионы и аэропорты, где требуется дополнительная емкость для поддержки больших групп людей. Verizon также не планирует закрывать свою первоначальную сеть mmWave, которая уже существует во многих городских районах в центре города.

Что дальше для спектра 5G?

Эти три частотных диапазона — только начало. Операторы связи уже соревнуются за новые блоки спектра 5G, хотя потребуется некоторое время, чтобы все части были установлены на свои места.

Например, четвертый игрок на поле, Блюдо, может оказаться темной лошадкой в ​​этой гонке. Восставший из пепла слияния T-Mobile и Sprint, Dish недавно включил свою новую сеть Smart 5G которая использует новую революционную облачную технологию, чтобы ускорить и удешевить развертывание услуги 5G по всей стране.

Блюдо было лоббирование FCC, чтобы открыть диапазон 12 ГГц, хотя в настоящее время он борется за этот спектр с сервисом Илона Маска SpaceX Starlink. Трудно сказать, как 12 ГГц впишется в микс 5G — мы даже не уверены, как его назвать, поскольку он находится в огромном промежутке между Sub-6, который останавливается на 6 ГГц, и mmWave, который начинается на 24 ГГц.

Тем не менее, этот спектр 12 ГГц может стать новым золотым пятном, обеспечивающим еще более высокие скорости, не жертвуя почти таким же диапазоном, как 28 ГГц mmWave.

T-Mobile и Dish также коллективно владеют лицензиями на 99% спектра 47 ГГц, хотя пока неясно, что любой из операторов планирует с этим делать. FCC также планирует лицензировать больше спектра mmWave в диапазонах 57–64 ГГц, 71 ГГц, 81 ГГц и 92 ГГц.

Не все операторы возлагают надежды на этот спектр чрезвычайно высоких частот (КВЧ). T-Mobile работает над достижение скоростей, подобных mmWave, в сетях Sub-6 используя новую функцию, известную как технология агрегации несущих. Как следует из названия, это связывает вместе несколько низкочастотных и средних каналов 5G, объединяя их пропускную способность.

Однако самым большим препятствием для этих новых инициатив будет ожидание, пока производители чипов и телефонов не наверстают упущенное. Последняя разработка Qualcomm Львиный зев X60 предлагает базовую поддержку стратегии T-Mobile Carrier Aggregation, в то время как более новые X65 и Х70 улучшить это. Это означает айфон 13, Галактика S21, и более свежие модели к этому готовы. Однако самые ранние телефоны 5G, такие как айфон 12 и самсунг Галактика С20 ультра не сможет воспользоваться этим.

Новый спектр — совсем другое дело. Операторы связи могут использовать любой спектр, который им разрешит FCC, но смартфоны также должны быть готовы к этому. поддерживают эти частоты — и большинство из них не выходят за рамки стандартов, которые уже широко развернут.

Например, на рынке еще нет телефонов, поддерживающих полосу 12 ГГц, которую Dish пытается приобрести, и поскольку эта частота больше никем не используется, Dish придется убедить производителя смартфонов присоединиться к ней. это. То же самое верно и для высокочастотного спектра 47 ГГц.

Тем не менее, между операторами мобильных сетей и производителями оборудования существует достаточно тесная связь, поэтому, если операторы построят его, производители смартфонов придут. Критический момент заключается в том, что для этого требуется время, поэтому, хотя спектр 5G, несомненно, расширится в ближайшие несколько лет, это не произойдет в одночасье.

Рекомендации редакции

• Огромный лидер T-Mobile в скорости 5G никуда не денется
• Новый маршрутизатор Netgear M6 Pro позволяет использовать быстрый 5G в любом месте
• Сеть 5G от T-Mobile по-прежнему не имеет себе равных, но скорость стабилизировалась?
• Вот насколько на самом деле быстр 5G на вашем Samsung Galaxy S23
• Что такое 5G UW? Истинное значение значка на вашем телефоне