Aká je frekvencia 5G? Všetky rôzne rozsahy 5G, vysvetlené

Ak ste premýšľali 5G Zdá sa, že je to komplikovanejšie ako bunkové technológie, ktoré boli predtým, nie ste úplne zle. 5G sľubuje rýchlejší výkon, lepšie pokrytie a všadeprítomnú konektivitu na napájanie ďalšej generácie autonómne autá a inteligentných zariadení. Aby to dosiahol, musí posunúť hranice toho, čo bolo možné so staršími celulárnymi technológiami.

To tiež vyžaduje, aby 5G fungovalo v oveľa širšom rozsahu frekvencií. Koniec koncov, hovoríme o technológii, ktorá má potenciál nahradiť káblové širokopásmové pripojenia a dokonca mnoho tradičných Wi-Fi sietí. Sieť 5G v budúcnosti nebude niečím, na čo sa len spoľahnete, keď nebude k dispozícii lepšie pripojenie – môže to byť najlepšie pripojenie, aké môžete získať.

Na akej frekvencii teda funguje sieť 5G? Na to neexistuje jednoznačná odpoveď, no nie je to také zložité, ako sa na prvý pohľad zdá. Siete 5G používajú mnoho rôznych frekvencií, ale všetky možno zoskupiť do troch špecifických rozsahov, z ktorých každý má svoje výhody a nevýhody.

Kompromis rýchlosti a dosahu

Predtým, než budeme diskutovať o frekvenčných rozsahoch používaných 5G, je nevyhnutné pochopiť, prečo je potrebných toľko rôznych frekvencií. Odpoveď na túto otázku je niečo, čo ste už možno zažili vo svojom vlastnom dome.

Moderné Wi-Fi smerovače pracuje na dvoch frekvenciách: 2,4 GHz a 5 GHz. Ak ste sa niekedy pokúšali získať to najlepšie pokrytie Wi-Fi vo vašej domácnosti, pravdepodobne ste narazili na základnú realitu fungovania rádiových vĺn. Po pripojení k 2,4 GHz sieti získate nižšiu rýchlosť, ale môžete zostať pripojení aj vtedy, keď sa vzdialite od smerovača. Na druhej strane, 5GHz kanál vám poskytuje oveľa lepší výkon, ale možno sa nedostanete na druhý koniec vášho domu.

Aj keď majú prirodzene oveľa kratší dosah ako mobilné rádiové veže, platia rovnaké princípy. Vyššie frekvencie môžu prenášať viac údajov, ale necestujú tak ďaleko a nepreniknú takmer tak dobre do pevných predmetov. Nižšie frekvencie idú oveľa ďalej a sú menej náchylné na rušenie, ale sú tiež oveľa pomalšie.

Operátori mobilných sietí musia pri budovaní svojich sietí 5G zvážiť tieto isté kompromisy. Najvyššia frekvencia signálov 5G môže poskytnúť šialene rýchle bezdrôtové rýchlosti ale nemôže pokryť oveľa viac ako mestský blok. Na druhom konci spektra môžu nízkofrekvenčné signály ísť na míle ďaleko neponúkajú výkon, ktorý je výrazne lepší ako staršie technológie 4G/LTE.

Sub-6 oproti mmWave

Keď sa zavádzalo 5G, priemysel rozdelil frekvencie do dvoch všeobecne širokých rozsahov: Sub-6 GHz (Sub-6) a milimetrová vlna (mmWave).

Ako už názov napovedá, frekvencie Sub-6 mali zahŕňať všetky frekvencie pod 6 GHz, zatiaľ čo spektrum 5G mmWave začalo na približne 24 GHz a odtiaľ stúpalo.

Z praktického hľadiska zostali prvé zavádzania Sub-6 5G hlavne pod pásmom 2 GHz. Keďže tieto frekvencie využívali už 4G/LTE a ešte staršie 3G siete, operátori už mali potrebné licencie na ich využívanie. To uľahčilo rýchle zavedenie 5G nad ich existujúce siete, a to je presne to, čo T-Mobile a AT&T urobili.

Konkrétne AT&T a T-Mobile nastavili svoje siete 5G na rovnakých frekvenciách 850 MHz a 1,9 GHz (1 900 MHz), ktoré používajú najskoršie siete „2G“ GSM a frekvencie 700 MHz a 1,7 GHz (1 700 MHz), ktoré sa začali používať s 3G a LTE zavádzania. AT&T prevádzkovala aj niektoré služby 5G v pásme 2,3 GHz, zatiaľ čo T-Mobile klesol na 600 MHz, aby získal ešte lepšie pokrytie pre svoju „celoštátnu“ sieť 5G.

Medzitým sa Verizon rozhodol ísť opačným smerom s počiatočným zavedením 5G s použitím oveľa rýchlejšej 28GHz mmWave frekvencie. To umožnilo Verizonu pochváliť sa najvyššími rýchlosťami; v roku 2020 OpenSignal Verizon mal celosvetovo vedúce postavenie s priemernou rýchlosťou sťahovania 506 Mb/s, pretože nemal žiadne siete Sub-6 5G, ktoré by jeho skóre znížili. To však znamenalo extrémne obmedzený rozsah frekvencií mmWave menej ako 1 % zákazníkov spoločnosti Verizon dokonca sa na ich smartfónoch objavila sieť 5G spoločnosti.

Výzvy nízkopásmového 5G

Nízkopásmové 5G Nechajte AT&T a T-Mobile veľmi rýchlo uviesť svoje siete do prevádzky, pretože nemuseli čakať na nové licencie a navyše mohli využiť existujúcu infraštruktúru 4G. Ide však o posledný bod skorý výkon 5G je taký ohromujúci pre mnohých ľudí.

Aby 5G a 4G mohli pokojne koexistovať na rovnakých frekvenciách, museli sa operátori obrátiť na technológiu známu ako Dynamic Spectrum Sharing (DSS). Táto nová schopnosť 5G mu umožnila poskytnúť vysielanie staršej prevádzke 4G.

Problém je v tom, že siete 4G nevedia nič o DSS; 4G nebolo naučené, ako zdieľať, takže bolo vždy na prevádzke 5G, aby zdvorilo ustúpila, kedykoľvek sa objavila prevádzka 4G. Inými slovami, staršie a pomalšie signály 4G mali vždy prednosť pred novšími a rýchlejšími 5G.

To znamená, že nízkopásmové siete 5G okrem toho, že ich brzdila obmedzená kapacita nižších frekvencií, museli bojovať aj s uvoľnením miesta pre všetku prevádzku 4G na týchto vlnách. Niet divu, že skoré siete 5G nedokázali poskytnúť rýchlosti, ktoré boli výrazne rýchlejšie ako 4G.

Dokonca aj vtedy, keď Verizon koncom roka 2020 konečne zapol svoju nízkopásmovú celoštátnu sieť 5G, aby priniesol 5G ostatným 99 % svojej siete. jeho 5G výkon bol taký slabý, že niektorí odborníci odporučili ľuďom vypnúť 5G na svojich smartfónoch, aby ušetrili životnosť batérie.

Nové stredopásmové spektrum mení hru

Po tomto počiatočnom zavedení sa udiali dve veci, ktoré ukázali, že odborníci v tomto odvetví sa mohli mýliť pri sústredení všetkých frekvencií pod 6 GHz do jednej kategórie „Sub-6“.

Oboje zahŕňalo použitie a vyššie frekvenčné stredopásmové spektrum, hoci dopravcovia k nemu pristupovali z dvoch rôznych uhlov pohľadu.

Vďaka jeho fúzie so spoločnosťou Sprint v roku 2020, T-Mobile mal eso v rukáve. Sprint urobil nezvyčajnú voľbu prevádzkovať svoju 4G/LTE sieť takmer výlučne v pásme 2,5 GHz spektra, čo je výrazne nad rozsahom, ktorý používajú ostatní operátori a staršie siete GSM a 3G.

Avšak namiesto toho, aby T-Mobile ponechal túto staršiu 4G/LTE sieť v okolí, chirurgicky vyradil z prevádzky všetky veže Sprint, uvoľnenie spektra 2,5 GHz, ktoré sa bude používať výlučne v nových zavádzaniach 5G. To poskytlo T-Mobile rýchlejšie frekvencie na hranie, ktoré by neboli zaťažené signálmi 4G. Prevádzka 5G teda mala na týchto vlnách jasnú cestu bez toho, aby bolo potrebné využívať DSS na staršiu prevádzku 4G. Toto sa stalo chrbtovou kosťou Sieť T-Mobile 5G Ultra Capacity.

AT&T a Verizon také šťastie nemali. Zatiaľ čo AT&T malo spektrum 2,3 GHz, nemalo to dosť na to, aby to zmenilo. Namiesto toho museli obaja operátori počkať, kým Federálna komunikačná komisia (FCC) neuvoľní ďalšie spektrum v oblasti, ktorá je dnes známa ako rozsah C-pásma.

Aukcia FCC na začiatku roku 2021 priniesla spoločnosti Verizon pokles o 45,4 miliardy dolárov, aby zabezpečil čo najväčšiu časť tohto spektra. Spoločnosť AT&T tiež minula viac ako 23 miliárd dolárov a dokonca aj T-Mobile si vybral kúsok koláča za 9,3 miliardy dolárov. To dalo operátorom právo prevádzkovať siete 5G na frekvenciách medzi 3,7 GHz a 3,98 GHz.

Obaja dopravcovia začala toto nové spektrum dobre využívať začiatkom tohto rokaa vyššie frekvencie už sú dokázali, že sú viac než schopní poskytovať rýchlosti, ktoré 5G v prvom rade sľubovalo. Zatiaľ čo T-Mobile má náskok vďaka svojmu skoršiemu nasadeniu 2,5 GHz, Verizon ho rýchlo dobieha a AT&T nie je oveľa pozadu.

Aj keď sú tieto frekvencie stredného pásma a pásma C stále výrazne pod 6 GHz, sú v úplne inej triede ako nízkopásmové frekvencie, ktoré pôvodne definovali rozsah Sub-6.

Kam zapadá mmWave?

Aj keď sa spektrum stredného rozsahu vyznamenalo ako sladká destinácia pre 5G a ponúka najlepšiu kombináciu rozsahu a výkonu, stále je tu miesto pre mmWave v zavádzaní 5G.

Verizon možno urobil taktickú chybu, keď vložil všetky svoje vajcia do košíka mmWave, ale jadrom bol dobrý nápad. Iba mmWave môže poskytnúť spoľahlivosť a výkon potrebný v husto obývaných oblastiach.

AT&T a T-Mobile to možno pochopili lepšie. Obaja zaviedli mmWave strategickejšie a pokryli miesta, ako sú štadióny, koncertné sály, letiská a ďalšie miesta, kde sa pravdepodobne zhromažďujú tisíce alebo desaťtisíce ľudí.

Je to v situáciách, ako je táto, keď mmWave svieti. Vyššia kapacita frekvencií 28 GHz a 39 GHz používaných pre 5G mmWave znamená väčšiu šírku pásma pre oveľa viac zariadení. Ak ste boli niekedy frustrovaní slabým výkonom 4G alebo dokonca indikátorom „No Signal“ pri návšteve rušného športového podujatia alebo koncertu, budete radi, že mmWave to vyrieši. Použitím týchto vyšších frekvencií môžu dopravcovia poskytovať solídny výkon 5G tisícom návštevníkov na štadióne bez toho, aby sa zapotili.

Mix frekvencií 5G

Pravdepodobne je už zrejmé, že neexistuje žiadna dokonalá frekvencia pre siete 5G, na ktorých by mohli bežať. Aby operátori splnili to, čo 5G sľubuje, musia podľa okolností používať kombináciu 5G spektra.

Zatiaľ čo C-pásmo a iné stredopásmové frekvencie budú najčastejšie nasadzované v mestských oblastiach, tie sú prehnané pre vidiecke pokrytie, kde je dosah dôležitejší ako výkon.

To je dôvod, prečo nízkopásmové 5G veže budú aj naďalej pokrývať vidiek a dobrou správou je, že čím viac ľudí prejde na 5G smartfóny a iné zariadení, objem prevádzky 4G na týchto frekvenciách sa zníži, čím sa pripraví cesta k vyšším rýchlostiam 5G aj na nižších frekvencie.

Medzitým budú operátori naďalej dopĺňať svoje rýchlejšie stredopásmové siete 5G mmWave transceivery na miestach, ako sú štadióny a letiská, kde je potrebná dodatočná kapacita na podporu veľkých skupín ľudí. Verizon tiež neplánuje vypnúť svoju pôvodnú sieť mmWave, ktorá sa už nachádza v mnohých mestských oblastiach.

Čo bude ďalej pre 5G spektrum?

Tieto tri frekvenčné rozsahy sú len začiatok. Dopravcovia už súperia o nové bloky spektra 5G, aj keď bude nejaký čas trvať, kým budú všetky časti umiestnené.

Napríklad štvrtý hráč v poli, Miska, mohol skončiť ako čierny kôň v týchto pretekoch. Dish nedávno vstal z popola fúzie T-Mobile/Sprint zapol svoju novú inteligentnú sieť 5G ktorá využíva novú revolučnú technológiu založenú na cloude, aby bola rýchlejšia a dostupnejšia pri zavádzaní služby 5G v celej krajine.

Miska bola lobovanie FCC za otvorenie pásma 12 GHz, hoci v súčasnosti bojuje o toto spektrum so službou SpaceX Starlink od Elona Muska. Je ťažké povedať, ako sa 12 GHz zmestí do 5G mixu – nie sme si ani istí, ako to nazvať, pretože žije v obrovskej medzere medzi Sub-6, ktorá končí na 6 GHz, a mmWave, ktorá začína na 24 GHz.

Toto 12GHz spektrum by sa však mohlo stať novým sladkým miestom, ktoré by poskytovalo ešte vyššie rýchlosti bez obetovania takmer takého rozsahu ako 28GHz mmWave.

T-Mobile a Dish tiež spoločne vlastnia licencie na 99 % 47 GHz spektra, aj keď zatiaľ nie je jasné, čo s tým jeden z operátorov plánuje urobiť. FCC tiež plánuje licencovať viac mmWave spektra v rozsahu 57-64 GHz, 71 GHz, 81 GHz a 92 GHz.

Nie každý operátor vkladá svoje nádeje do tohto extrémne vysokofrekvenčného (EHF) spektra. T-Mobile na tom pracuje dosahovanie rýchlostí podobných mmWave v sieťach Sub-6 pomocou novej funkcie známej ako technológia Carrier Aggregation. Ako už názov napovedá, toto spája viacero nízkopásmových a strednopásmových 5G kanálov dohromady a kombinuje ich šírku pásma.

Najväčšou prekážkou týchto nových iniciatív však bude čakanie na výrobcov čipov a telefónov, aby ich dobehli. Najnovšie od Qualcommu Snapdragon X60 ponúka základnú podporu pre stratégiu spoločnosti T-Mobile Carrier Aggregation, zatiaľ čo novšie modely X65 a X70 zlepšiť sa v tom. To znamená iPhone 13, Galaxy S21a novšie modely sú na to pripravené. Avšak najskoršie 5G telefóny ako napr iPhone 12 a Samsung Galaxy S20 Ultra nebude môcť využiť.

Nové spektrum je úplne iná záležitosť. Dopravcovia môžu otvoriť akékoľvek spektrum, ktoré im FCC umožní, ale na to musia byť pripravené aj smartfóny podporovať tieto frekvencie – a väčšina z nich neprekračuje štandardy, ktoré už boli široko používané nasadené.

Napríklad na trhu zatiaľ nie sú žiadne telefóny, ktoré podporujú pásmo 12 GHz, ktoré sa Dish pokúša získať, a keďže túto frekvenciu nevyužíva nikto iný, Dish by musel presvedčiť výrobcu smartfónov, aby nastúpil to. To isté platí aj pre vyššie frekvenčné spektrum 47 GHz.

Napriek tomu existuje dostatočne úzky vzťah medzi operátormi mobilných sietí a výrobcami hardvéru, že ak ho operátori vybudujú, prídu aj výrobcovia smartfónov. Kritickým bodom je, že tieto veci si vyžadujú čas, takže hoci sa spektrum 5G v najbližších rokoch nepochybne rozšíri, nestane sa to zo dňa na deň.

Odporúčania redaktorov

• Obrovský náskok T-Mobile v rýchlostiach 5G nikam nevedie
• Nový router M6 Pro od spoločnosti Netgear vám umožní používať rýchle 5G kdekoľvek
• Sieť 5G od T-Mobile je stále bezkonkurenčná – ale rýchlosť sa ustálila?
• Tu sa dozviete, aké rýchle je 5G na vašom Samsung Galaxy S23
• Čo je 5G UW? Skutočný význam ikony na vašom telefóne