Čo je to nízkopásmové 5G? Vysvetlené pod 6

O tom niet pochýb 5G sľubuje zmeniť spôsob, akým komunikujeme, žijeme a pracujeme, a to dosť veľkým spôsobom. Na rozdiel od mobilných technológií z minulosti ponúka 5G možnosti a výkon, ktoré boli kedysi výhradnou doménou káblových sietí. Nie je teda žiadnym prekvapením, že nasadenie týchto pokročilých sietí sa stalo viac zapojeným ako čokoľvek, čo bolo predtým.

Aby mohli poskytnúť to, čoho je 5G skutočne schopné, museli bezdrôtoví operátori pracovať v oveľa širšom rozsahu rádiových frekvencií spektra, od nižších frekvencií, kde žili pôvodné mobilné siete GSM, až po tie, ktoré využívajú radarové systémy a satelitov.

Aj keď sa bezdrôtoví operátori snažili používať vyššie stredný rozsah a milimetrová vlna (mmWave) frekvencie vzhľadom na výhody, ktoré ponúkajú, bolo to v najnižšej časti zóny nižšej ako 6 GHz, kde sa začala väčšina zavádzania 5G.

Dôvod na to bol celkom jednoduchý. Tieto nízkopásmové frekvencie sú staršie GSM, 3G, a 4G/LTE technológie prežili posledné dve desaťročia. To znamená, že operátori už mali potrebné licencie pre toto spektrum. Mali tiež nasadené tisíce mobilných veží, ktoré bolo možné prekonfigurovať tak, aby poskytovali 5G bez potreby úplne nového zariadenia.

Čo je to nízkopásmové 5G?

Nízkopásmové frekvencie sú technicky definované ako frekvencie pod 1 GHz. Avšak v kontexte bezdrôtového operátorov, pokrýva to všetko pod 2,3 GHz – frekvencie, na ktorých sa historicky používajú GSM, 3G a LTE žil.

V Severnej Amerike pôvodné služby GSM používali takmer výlučne frekvencie 850 MHz a 1,9 GHz (1 900 MHz). Neskôr, s 3G a LTE, sa všetci americkí operátori rozšírili na frekvencie 700 MHz a 1,7 GHz, zatiaľ čo AT&T tiež stúpol do pásma 2,3 GHz, T-Mobile pridal 600 MHz na spodnom konci, Sprint tiež nastavil na 2,5 GHz kapela. Niektorí operátori v Kanade a Mexiku tiež nasadili služby LTE na frekvencii 2,6 GHz, ale táto vyššia frekvencia nebola v tých dňoch v Spojených štátoch licencovaná na mobilné použitie.

Avšak okrem Sprint sa všetci hlavní americkí operátori vo všeobecnosti držali štyroch základných frekvencií: 700 MHz, 800 MHz, 1,7 GHz a 1,9 GHz. Kedy T-Mobile sa spojil so Sprintom začiatkom roku 2020 bola jeho 2,5 GHz 4G/LTE sieť odstavená, aby sa tieto frekvencie mohli znova použiť Strednopásmová služba T-Mobile Ultra Capacity 5G.

Keď AT&T a T-Mobile začali zavádzať svoje siete 5G, držali sa frekvencií, ktoré už používali a na ktoré mali licencie. AT&T nasadilo svoje 5G na 850 MHz a T-Mobile spustil svoju celoštátnu sieť s využitím 600 MHz spektra. Verizon išiel opačným smerom a najprv sa úplne vyhýbal nižším frekvenciám. Namiesto toho zvolil oveľa vyššiu frekvenciu mmWave spektrum, čo mu dáva značnú rýchlostnú výhodu na úkor priepastného pokrytia.

Čo znamená Sub-6?

Termín sub-6 sa stal trochu mätúcim, pretože sa pôvodne používal na označenie všetkých frekvencií pod 6 GHz, na rozdiel od mmWave, ktorý začína na 24 GHz.

Zatiaľ čo rozdiel medzi frekvenciami pod 6 GHz a mmWave je dosť ohromujúci, keď priemysel začal používať výraz pod 6, Federálna komunikačná komisia (FCC) ešte nevytvorila stredné frekvencie C-pásma k dispozícii na použitie 5G. Keď operátori začali nasadzovať 5G v rozsahu 2,5 – 4 GHz, bolo jasné, že nie všetky frekvencie pod 6 GHz si zaslúžia byť sústredené a niektorí ľudia teraz používajú sub-6 na označenie iba nízkopásmového 5G.

To však neplatí všeobecne. Mnohí správne zdôraznia, že keďže Sub-6 stále znamená Sub-6 GHz, malo by to platiť pre všetky frekvencie pod 6 GHz, vrátane rýchlejšie frekvencie ako C-band alebo ešte vyššie 4-5GHz spektrum, ktoré by sa jedného dňa mohlo uvoľniť, spolu s pomalšími 600MHz nízkopásmové. Sub-6 sa preto stal nepresným pojmom a je lepšie označovať spektrum 5G ako nízkopásmové a stredné pásmo, pretože medzi týmito dvoma frekvenčnými rozsahmi existujú určité významné rozdiely.

Nízkopásmový kompromis

Nízkopásmové frekvencie boli ovocím pre väčšinu operátorov, ktorí začali s nasadením 5G. Už mali potrebné frekvenčné licencie od FCC a aspoň niektoré kompatibilné rádiové zariadenia a veže na mieste.

Čo je však dôležitejšie, nízkopásmové spektrum umožnilo operátorom nasadiť 5G v oveľa širšom rozsahu. Nižšie frekvencie sa pohybujú ďalej a nie sú ani zďaleka tak náchylné na rušenie vecami, ako sú budovy a stromy.

Bohužiaľ, kompromisom bolo, že tieto frekvencie neponúkali výraznú rýchlostnú výhodu oproti už existujúcim sieťam 4G/LTE.

Rovnako ako viacpásmový smerovač Wi-Fi ponúka rozšírený dosah s nižšími rýchlosťami v pásme 2,4 GHz ako v pásme 5 GHz môžu mobilné signály v rozsahu 600 MHz a 850 MHz cestovať na veľké vzdialenosti, ale nie sú príliš rýchlo.

Táto stratégia umožnila T-Mobile byť prvým operátorom, ktorý spustil celoštátnu 5G sieť vo všetkých 50 štátoch. Tieto 600 MHz signály by mohli cestovať na veľkú vzdialenosť, čo umožňuje T-Mobile pokryť podstatne väčšie územie s menším počtom veží. Avšak, ako an OpenSignal Správa zo začiatku roka 2020 ukázala, že rýchlosti neboli dramaticky lepšie ako v prípade siete 4G/LTE od T-Mobile.

Medzitým sa prepravcovia v iných krajinách, ako je Južná Kórea, rozhodli použiť stredné pásmo spektrum pre ich nasadenie 5G, ktoré sa môže pochváliť pôsobivejšími číslami, zatiaľ čo Verizon sa umiestnil na vrchole rebríčka vďaka použitiu mmWave. Je však tiež dôležité poznamenať, že rýchlosť 500 Mbps spoločnosti Verizon bola dostupná iba pre 0,4 % jej zákazníkov. Sprint vykázal lepšie čísla aj vďaka stredopásmovému spektru 2,5 GHz.

Verizon prišiel neskoro na párty, ale tiež nakoniec nasadila nízkopásmovú celoštátnu sieť 5G koncom roka 2020 priniesť 5G ďalším 99 % svojich zákazníkov. Pre svoje nízkopásmové 5G si Verizon vybral pásma 850 MHz, 1,9 GHz a 1,7 – 2,1 GHz.

Zdieľanie rádiových vĺn

Problém nebol len v nižších frekvenciách, ktoré používali AT&T a T-Mobile. Keďže technológia 5G je pokročilejšia ako 4G/LTE, mala by fungovať rýchlejšie aj pri 600 MHz a 850 MHz.

Keď však AT&T a T-Mobile nasadili 5G na týchto frekvenciách, nemohli jednoducho vypnúť služby 4G/LTE, ktoré tam už bežali. Museli nájsť spôsob, ako dosiahnuť, aby 5G pokojne koexistovalo s týmito staršími bezdrôtovými technológiami.

Preto sa obrátili na technológiu známu ako Dynamic Spectrum Sharing (DSS), funkciu 5G, ktorá bola výslovne navrhnutá tak, aby jej umožnila pracovať spolu so 4G/LTE na rovnakých frekvenciách. Jednoducho povedané, DSS umožňuje vložiť 5G dáta do akýchkoľvek nevyužitých medzier v prenosoch 4G/LTE.

Používanie DSS umožnilo nasadenie 5G oveľa rýchlejšie s využitím nevyužitej kapacity 4G/LTE, malo to však aj jednu obrovskú nevýhodu. DSS je funkcia 5G, takže signály 5G vedeli, ako zdieľať vysielanie so signálmi 4G/LTE, ale LTE sa nikdy nenaučili, ako zdieľať.

Preto je DSS 5G nútený dať prednosť signálom 4G/LTE, ktoré majú vždy prednosť. V rušnej alebo preťaženej sieti 4G/LTE trpí výkon 5G.

Na Verizon boli výsledky DSS také zlé, že Sascha Segan z PCMag povedal používateľom telefónov Verizon iPhone, aby vypli 5G, nazvali DSS ako „zúfalo pomalý systém“ po testoch, ktoré odhalili, že DSS 5G operátora nebolo takmer nikdy rýchlejšie ako 4G a v skutočnosti bolo pomalšie vo veľkých mestách ako New York a Chicago.

Záložné spektrum

Bohužiaľ, problém je v tom, že operátori chcú potlačiť vnímanie ponuky 5G. Chcú, aby sa ľuďom na ich smartfónoch rozsvietila ikona „5G“, aj keď neposkytuje výkon, ktorý je o nič lepší ako sieť 4G/LTE. Zamyslite sa nad kaskadérskym kúskom AT&T pred niekoľkými rokmi jeho sieť „5G Evolution“., ktorá svojim zákazníkom dáva ikonu „5G E“ pre svoju mierne vylepšenú sieť 4G/LTE.

Ak ponecháme bokom hlúposť AT&T, keď na svojom telefóne uvidíte „5G“, zvyčajne to znamená, že ste pripojení k skutočnej sieti 5G. To však neznamená, že uvidíte pôsobivé rýchlosti 5G. Ak používate nízkopásmové 5G frekvencie, získate nízkopásmové 5G rýchlosti, ktoré zvyčajne nebudú oveľa lepšie ako 4G/LTE.

Napriek tomu, aj keď operátori nasadzujú rýchlejšie siete pomocou stredopásmové a C-pásmové spektrum, vždy bude miesto pre nízkopásmové 5G. Vďaka širokému rozsahu, ktorý ponúka spektrum 600 MHz – 850 MHz, sú to práve tieto frekvencie, na ktoré sa operátori budú naďalej spoliehať pri pokrytí menej obývaných oblastí. Jednoducho nestojí za to postaviť desiatky nových veží na pokrytie relatívne malého počtu zákazníkov.

Podobnú stratégiu používali dopravcovia aj v časoch GSM. V Kanade sa 1,9 GHz používalo výlučne vo veľkých mestských centrách, zatiaľ čo 850 MHz sa používalo na pokrytie vidieka. Problémy s frekvenčnými licenciami zabránili tomu, aby sa tento prístup v Spojených štátoch používal vo veľkej miere. Dopravcovia sa však stále prikláňali k využívaniu vyšších frekvencií v mestách a nižších frekvencií na vidieku všade, kde to bolo možné.

Teraz, keď majú operátori primerane veľké pásy stredopásmového spektra na hranie, nasadenia 5G klesajú ešte dramatickejšie. Väčšina zákazníkov 5G bude pokrytá stredným pásmom s rýchlejšou a vyššou kapacitou mmWave nasadené v hustých oblastiach, kde je problémom preťaženie siete, ako sú štadióny a letiská. Nízkopásmové 5G sa efektívne stane záložným spektrom, aby sa zaistilo, že budete mať 5G aj vtedy, keď nebude k dispozícii nič lepšie.

Dobrou správou je, že nízkopásmové rýchlosti 5G by sa mali zlepšiť, pretože viac ľudí prejde na 5G smartfóny a opustí 4G/LTE technológia zaostáva, čím sa vyhnete problémom s preťažením, pretože 5G DSS už nemusí poskytovať toľko priestoru starším bunkám technológií. Nakoniec bude 4G/LTE úplne vyradené z prevádzky, hoci dovtedy pravdepodobne prejdeme na 6G.

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