Kaj je nizkopasovni 5G? Pod-6 razloženo

O tem ni dvoma 5G obljublja, da bo precej spremenil naš način komuniciranja, življenja in dela. Za razliko od preteklih celičnih tehnologij 5G ponuja zmogljivosti in zmogljivost, ki so bile nekoč izključno domena žičnih omrežij. Zato ni presenetljivo, da je uvajanje teh naprednih omrežij postalo bolj zapleteno kot kar koli prej.

Da bi zagotovili tisto, česar 5G resnično zmore, so morali brezžični operaterji delovati v veliko širšem razponu radijskih frekvenc. spektra, od nižjih frekvenc, kjer so obstajala prvotna mobilna omrežja GSM, do tistih, ki so jih uporabljali radarski sistemi in sateliti.

Čeprav si brezžični operaterji prizadevajo uporabljati višje srednjega tona in milimetrski val (mmWave) frekvenc zaradi prednosti, ki jih ponujajo, se je večina uvedb 5G začela v najnižjem delu območja pod 6 GHz.

Razlog za to je bil precej preprost. Te nizkopasovne frekvence so starejše GSM, 3G, in 4G/LTE tehnologije živijo v zadnjih dveh desetletjih. To pomeni, da so prevozniki že imeli potrebne licence za ta spekter. Imeli so tudi na tisoče mobilnih stolpov, ki jih je bilo mogoče preoblikovati za zagotavljanje 5G brez potrebe po povsem novi opremi.

Kaj je nizkopasovni 5G?

Nizkopasovne frekvence so tehnično opredeljene kot tiste pod 1 GHz. Vendar v kontekstu brezžičnega omrežja operaterji, to zajema vse pod 2,3 GHz – frekvence, kjer so GSM, 3G in LTE v preteklosti živel.

V Severni Ameriki so prvotne storitve GSM skoraj izključno uporabljale frekvenci 850MHz in 1,9GHz (1900MHz). Kasneje so se s 3G in LTE vsi operaterji v ZDA razširili na frekvence 700MHz in 1,7GHz, medtem ko je AT&T prav tako se je dvignil v območje 2,3 GHz, T-Mobile je dodal 600 MHz na spodnji strani, Sprint je prav tako nastavil na 2,5 GHz bend. Nekateri operaterji v Kanadi in Mehiki so prav tako uvedli storitve LTE pri 2,6 GHz, vendar ta višja frekvenca takrat ni bila licencirana za mobilno uporabo v Združenih državah.

Razen Sprinta pa so se vsi glavni operaterji v ZDA na splošno držali štirih jedrnih frekvenc: 700MHz, 800MHz, 1,7GHz in 1,9GHz. Kdaj T-Mobile se je združil s Sprintom v začetku leta 2020 je bilo njegovo omrežje 2,5 GHz 4G/LTE zaprto, da bi te frekvence lahko preuredili za Srednjepasovna storitev Ultra Capacity 5G družbe T-Mobile.

Ko sta AT&T in T-Mobile začela uvajati svoja omrežja 5G, sta se držala frekvenc, ki sta jih že uporabljala in za katera sta imela licence. AT&T je uvedel svoj 5G na 850MHz, T-Mobile pa je uvedel svoje državno omrežje z uporabo svojega spektra 600MHz. Verizon je šel v drugo smer in se sprva v celoti izognil nižjim frekvencam. Namesto tega je izbral veliko višjo frekvenco mmWave spekter, kar mu daje znatno prednost pri hitrosti na račun nizke pokritosti.

Kaj pomeni Sub-6?

Izraz sub-6 je postal nekoliko zmeden, saj je bil sprva uporabljen za vse frekvence pod 6 GHz, v nasprotju z mmWave, ki se začne pri 24 GHz.

Čeprav je razlika med frekvencami pod 6 GHz in mmWave precej osupljiva, ko je industrija začela uporabljati izraz pod 6, Zvezna komisija za komunikacije (FCC) še ni sprejela srednje frekvence C-pasu na voljo za uporabo 5G. Ko so operaterji začeli uvajati 5G v območju 2,5–4 GHz, je postalo jasno, da si vse frekvence pod 6 GHz ne zaslužijo, da bi bile združene, in nekateri zdaj uporabljajo pod-6 samo za nizkopasovno omrežje 5G.

Vendar to ni univerzalno res. Mnogi bodo pravilno poudarili, da bi moralo veljati za vse frekvence pod 6 GHz, ker Sub-6 še vedno pomeni Sub-6GHz, vključno z hitrejše frekvence, kot je pas C ali celo višji spekter 4–5 GHz, ki bi se lahko nekega dne sprostili, skupaj s počasnejšimi 600 MHz nizkopasovni. Zato je sub-6 postal nenatančen izraz in bolje je, da spekter 5G imenujemo nizkopasovni in srednjepasovni, saj obstaja nekaj pomembnih razlik med obema frekvenčnima območjema.

Kompromis nizkega pasu

Nizkopasovne frekvence so bile za večino operaterjev nezahtevne plodove, da bi začeli uvajati 5G. Imeli so že potrebne licence za spekter od FCC in vsaj nekaj združljive radijske opreme in stolpov.

Še pomembneje pa je, da je nizkopasovni spekter operaterjem omogočil uvedbo 5G v veliko širšem obsegu. Nižje frekvence potujejo dlje in niso niti približno tako nagnjene k motnjam stvari, kot so zgradbe in drevesa.

Na žalost je bil kompromis v tem, da te frekvence niso nudile znatne hitrostne prednosti v primerjavi z že vzpostavljenimi omrežji 4G/LTE.

Na enak način kot večpasovni usmerjevalnik Wi-Fi ponuja razširjen doseg s počasnejšimi hitrostmi v pasu 2,4 GHz kot v pasu 5 GHz lahko celični signali v območju 600 MHz in 850 MHz prepotujejo velike razdalje, vendar niso zelo hitro.

Ta strategija je T-Mobileu omogočila, da je bil prvi operater, ki je vzpostavil nacionalno omrežje 5G in delovalo v vseh 50 državah. Ti 600MHz signali bi lahko potovali na velike razdalje, kar bi T-Mobileu omogočilo, da pokrije bistveno več ozemlja z manj stolpi. Vendar kot an OpenSignal Poročilo iz začetka leta 2020 je pokazalo, da hitrosti niso bile bistveno boljše od omrežja 4G/LTE T-Mobile.

Medtem so se prevozniki v drugih državah, kot je Južna Koreja, odločili za uporabo srednji pas spekter za njihove uvedbe 5G, ki se ponaša z bolj impresivnimi številkami, medtem ko je Verizon zasedel vrh lestvic zahvaljujoč uporabi mmWave. Pomembno pa je tudi omeniti, da so bile Verizonove hitrosti 500 Mbps na voljo le 0,4 % njegovih strank. Sprint je prav tako pokazal boljše številke zahvaljujoč svojemu srednjepasovnemu spektru 2,5 GHz.

Verizon je na zabavo prišel pozno, a tudi sčasoma vzpostavil nizkopasovno državno omrežje 5G konec leta 2020 prinesti 5G ostalim 99 % svojih strank. Verizon je za svoj nizkopasovni 5G izbral pasove 850MHz, 1,9GHz in 1,7–2,1GHz.

Deljenje radijskih valov

Težava ni bila le v nižjih frekvencah, ki sta jih uporabljala AT&T in T-Mobile. Ker je tehnologija 5G naprednejša od 4G/LTE, bi morala delovati hitreje tudi pri 600MHz in 850MHz.

Vendar, ko sta AT&T in T-Mobile uvedla 5G na teh frekvencah, nista mogla kar tako izklopiti storitev 4G/LTE, ki so tam že delovale. Morali so najti način, kako omogočiti, da 5G mirno sobiva s temi starejšimi brezžičnimi tehnologijami.

Zato so se obrnili na tehnologijo, imenovano Dynamic Spectrum Sharing (DSS), funkcijo 5G, ki je bila izrecno zasnovana tako, da omogoča delovanje skupaj s 4G/LTE na istih frekvencah. Preprosto povedano, DSS omogoča vstavljanje podatkov 5G v vse neuporabljene vrzeli v prenosih 4G/LTE.

Uporaba DSS je omogočila veliko hitrejšo uvedbo uvajanja 5G z izkoriščanjem neizkoriščene zmogljivosti 4G/LTE, vendar je imela tudi eno veliko pomanjkljivost. DSS je funkcija 5G, zato so signali 5G vedeli, kako deliti radijske valove s signali 4G/LTE, vendar LTE nikoli niso naučili, kako deliti.

Zato je DSS 5G prisiljen prepustiti prednost signalom 4G/LTE, ki imajo vedno prednost. V zasedenem ali preobremenjenem omrežju 4G/LTE trpi zmogljivost 5G.

Na Verizonu so bili rezultati DSS tako slabi, da je Sascha Segan iz PCMaga uporabnikom iPhona Verizon naročil, naj izklopijo 5G, ki je DSS označil za "obupno počasen sistem", potem ko so testi razkrili, da operaterjev DSS 5G skoraj nikoli ni bil hitrejši od 4G in je bil dejansko počasnejši v večjih mestih, kot sta New York in Chicago.

Nadomestni spekter

Na žalost je težava v tem, da želijo operaterji spodbujati dojemanje ponudbe 5G. Želijo si, da ljudje vidijo ikono »5G«, ki sveti na njihovih pametnih telefonih, tudi če ne zagotavlja zmogljivosti, ki bi bila nič boljša od omrežja 4G/LTE. Razmislite o podvigu, ki ga je pred nekaj leti izvedel AT&T svoje omrežje "5G Evolution"., ki svojim strankam daje ikono »5G E« za nekoliko izboljšano omrežje 4G/LTE.

Če pustimo neumnost AT&T ob strani, videnje »5G« na vašem telefonu običajno pomeni, da ste povezani z dejanskim omrežjem 5G. Vendar to ne pomeni, da boste videli impresivne hitrosti 5G. Če uporabljate nizkopasovne frekvence 5G, boste dobili nizkopasovne hitrosti 5G, ki običajno ne bodo veliko boljše od uporabe 4G/LTE.

Kljub temu, čeprav operaterji uvajajo hitrejša omrežja z uporabo srednjepasovni in C-pasovni spekter, bo vedno obstajal prostor za nizkopasovni 5G. Z obsežnim razponom, ki ga ponuja spekter 600MHz–850MHz, se bodo operaterji še naprej zanašali na te frekvence pri pokrivanju manj poseljenih območij. Enostavno se ne splača postaviti na desetine novih stolpov, da bi pokrili relativno majhno število strank.

Operaterji so podobno strategijo uporabljali tudi v času GSM. V Kanadi je bil 1,9 GHz uporabljen izključno v večjih mestnih središčih, medtem ko je bil 850 MHz uporabljen za pokritost podeželja. Težave z licenciranjem frekvenc so preprečile, da bi se ta pristop tako široko uporabljal v Združenih državah. Vendar pa so se operaterji še vedno nagibali k uporabi višjih frekvenc v mestih in nižjih frekvenc na podeželju, kjer je to mogoče.

Zdaj, ko imajo operaterji razmeroma velike dele srednjepasovnega spektra, s katerimi se lahko igrajo, uvedbe 5G padajo po še bolj dramatičnih linijah. Večina strank 5G bo pokrita s srednjepasovnim spektrom s hitrejšim in večjim obsegom mmWave nameščeni na gosto naseljenih območjih, kjer je prezasedenost omrežja problem, kot so stadioni in letališča. Nizkopasovni 5G bo dejansko postal rezervni spekter, ki bo zagotovil, da boste še vedno imeli 5G, ko ni na voljo nič boljšega.

Dobra novica je, da bi se morale hitrosti nizkopasovnega omrežja 5G izboljšati, ko bo vse več ljudi prešlo na pametne telefone 5G in zapustilo 4G/LTE tehnologija zadaj, izogibanje težavam z zastoji, saj 5G DSS ni več treba dati toliko prostora starejšim mobilnim tehnologije. Sčasoma bo 4G/LTE popolnoma opuščen, čeprav bomo do takrat verjetno že prešli na 6G.

Priporočila urednikov

• Ogromna prednost T-Mobilea pri hitrostih 5G ne gre nikamor
• Netgearjev novi usmerjevalnik M6 Pro vam omogoča uporabo hitrega 5G povsod
• 5G družbe T-Mobile še vedno nima para - a so se hitrosti ustavile?
• Evo, kako hiter je v resnici 5G na vašem Samsung Galaxy S23
• Kaj je 5G UW? Pravi pomen ikone na vašem telefonu