Vad är lågbands 5G? Sub-6 förklaras

Det råder liten tvekan om det 5G lovar att förändra hur vi kommunicerar, lever och arbetar på ett ganska stort sätt. Till skillnad från förr i tiden erbjuder 5G kapacitet och prestanda som en gång var den exklusiva domänen för trådbundna nätverk. Så det är ingen överraskning att implementeringen av dessa avancerade nätverk har blivit mer involverad än något som har kommit tidigare.

För att leverera vad 5G verkligen kan, har trådlösa operatörer varit tvungna att fungera över ett mycket bredare spektrum av radiofrekvenser spektrum, från de lägre frekvenserna där de ursprungliga GSM-mobilnäten bodde, upp till de som används av radarsystem och satelliter.

Även om trådlösa operatörer har strävat efter att använda de högre mellanregister och millimetervåg (mmVåg) frekvenser för de fördelar de erbjuder, det var i den lägsta delen av zonen under 6 GHz där de flesta 5G-utbyggnaderna började.

Anledningen till detta var ganska enkel. Dessa lågbandsfrekvenser är äldre GSM, 3G, och 4G/LTE teknologier har levt under de senaste två decennierna. Detta innebär att operatörer redan hade de nödvändiga licenserna för detta spektrum. De hade också tusentals mobiltorn utplacerade som kunde konfigureras om för att leverera 5G utan behov av helt ny utrustning.

Vad är lågbands 5G?

Lågbandsfrekvenser definieras tekniskt som de under 1 GHz. Dock i samband med trådlöst operatörer, detta täcker allt under 2,3 GHz - de frekvenser där GSM, 3G och LTE har historiskt levde.

I Nordamerika använde de ursprungliga GSM-tjänsterna nästan uteslutande frekvenserna 850MHz och 1,9GHz (1900MHz). Senare, med 3G och LTE, expanderade alla amerikanska operatörer till 700MHz och 1,7GHz frekvenserna, medan AT&T gick också upp i 2,3 GHz-intervallet, T-Mobile lade till 600MHz i botten, Sprint ställde också upp på 2,5 GHz band. Vissa operatörer i Kanada och Mexiko distribuerade också LTE-tjänster på 2,6 GHz, men denna högre frekvens var inte licensierad för mobilanvändning i USA på den tiden.

Men förutom Sprint höll alla de stora amerikanska operatörerna i allmänhet fast vid de fyra kärnfrekvenserna: 700MHz, 800MHz, 1,7GHz och 1,9GHz. När T-Mobile gick samman med Sprint i början av 2020 stängdes dess 2,5 GHz 4G/LTE-nätverk ner så att dessa frekvenser kunde återanvändas för T-Mobiles mellanbandstjänst för Ultra Capacity 5G.

När AT&T och T-Mobile började rulla ut sina 5G-nätverk höll de sig till de frekvenser de redan använde och hade licenser för. AT&T distribuerade sin 5G vid 850MHz och T-Mobile rullade ut sitt rikstäckande nätverk med sitt 600MHz-spektrum. Verizon gick åt andra hållet och undvek de lägre frekvenserna helt till en början. Istället valde den den mycket högre frekvensen mmVåg spektrum, vilket ger den en avsevärd hastighetsfördel på bekostnad av urusel täckning.

Vad betyder Sub-6?

Termen sub-6 har blivit något förvirrande, eftersom den från början användes för att betyda alla frekvenser under 6GHz, i motsats till mmVåg, som börjar på 24GHz.

Även om skillnaden mellan sub-6GHz-frekvenser och mmWave är ganska häpnadsväckande, när industrin började använda termen sub-6, hade Federal Communications Commission (FCC) ännu inte gjort mellanregister C-bandsfrekvenser tillgänglig för 5G-användning. När operatörer började distribuera 5G i intervallet 2,5–4GHz blev det klart att inte alla sub-6GHz frekvenser förtjänar att klumpas ihop, och en del människor använder nu sub-6 för att endast referera till lågbands 5G.

Det är dock inte allmänt sant. Många kommer helt riktigt att påpeka att eftersom Sub-6 fortfarande betyder Sub-6GHz så borde det gälla alla frekvenser under 6GHz, bl.a. snabbare frekvenser som C-band eller ännu högre 4-5GHz spektrum som en dag skulle kunna frigöras, tillsammans med långsammare 600MHz lågband. Därför har sub-6 blivit en oprecis term, och det är bättre att hänvisa till 5G-spektrumet som lågband och mellanband, eftersom det finns några betydande skillnader mellan de två frekvensområdena.

Lågbandsavvägningen

Lågbandsfrekvenserna var lågt hängande frukt för de flesta operatörer att starta sina 5G-installationer. De hade redan de nödvändiga spektrumlicenserna från FCC och åtminstone en del kompatibel radioutrustning och torn på plats.

Men viktigare är att lågbandsspektrumet gjorde det möjligt för operatörerna att distribuera 5G över ett mycket bredare spektrum. Lägre frekvenser färdas längre och är inte alls lika benägna att störa saker som byggnader och träd.

Tyvärr var avvägningen att dessa frekvenser inte gav en betydande hastighetsfördel jämfört med de 4G/LTE-nätverk som redan fanns på plats.

På samma sätt som en flerbands Wi-Fi-router erbjuder ett utökat räckvidd med lägre hastigheter på 2,4 GHz-bandet än på 5GHz-bandet kan cellulära signaler i 600MHz- och 850MHz-området färdas långa sträckor, men de är inte särskilt snabb.

Denna strategi gjorde det möjligt för T-Mobile att vara den första operatören att få igång ett rikstäckande 5G-nätverk i alla 50 stater. Dessa 600MHz-signaler kan färdas långa sträckor, vilket gör att T-Mobile kan täcka betydligt mer territorium med färre torn. Men som en OpenSignal rapport från början av 2020 visade att hastigheterna inte var dramatiskt bättre än T-Mobiles 4G/LTE-nätverk.

Under tiden hade transportörer i andra länder som Sydkorea valt att använda mellanband spektrum för deras 5G-installationer, med mer imponerande siffror, medan Verizon toppade listorna tack vare dess användning av mmVåg. Det är dock också viktigt att notera att Verizons 500 Mbps hastigheter endast var tillgängliga för 0,4% av sina kunder. Sprint visade också bättre siffror tack vare sitt mellanband på 2,5 GHz-spektrum.

Verizon kom sent till festen, men det också så småningom distribuerade ett lågbands rikstäckande 5G-nätverk i slutet av 2020 för att föra 5G till övriga 99 % av sina kunder. För sitt lågbands 5G valde Verizon banden 850MHz, 1,9GHz och 1,7-2,1GHz.

Dela etern

Problemet var inte bara de lägre frekvenserna som AT&T och T-Mobile använde. Eftersom 5G-tekniken är mer avancerad än 4G/LTE bör den prestera snabbare även vid 600MHz och 850MHz.

Men när AT&T och T-Mobile distribuerade 5G på dessa frekvenser kunde de inte bara stänga av 4G/LTE-tjänsterna som redan kördes där. De var tvungna att hitta ett sätt att få 5G att i fred samexistera med dessa äldre trådlösa tekniker.

Så de vände sig till en teknik känd som Dynamic Spectrum Sharing (DSS), en funktion hos 5G som uttryckligen utformades för att låta den fungera tillsammans med 4G/LTE på samma frekvenser. I enkla termer tillåter DSS att 5G-data infogas i alla oanvända luckor i 4G/LTE-överföringar.

Genom att använda DSS kunde 5G-distributioner rullas ut mycket snabbare genom att dra fördel av oanvänd 4G/LTE-kapacitet, men det hade också en stor nackdel. DSS är en 5G-funktion, så 5G-signaler visste hur de skulle dela etern med 4G/LTE-signaler, men LTE hade aldrig lärt sig att dela.

Därför tvingas DSS 5G att ge rätt till 4G/LTE-signaler, som alltid får prioritet. På ett upptaget eller överbelastat 4G/LTE-nätverk blir 5G-prestandan lidande.

På Verizon var resultaten av DSS så dåliga att PCMags Sascha Segan sa till Verizon iPhone-användare att stänga av 5G, dubbade DSS ett "desperat långsamt system" efter att tester visade att operatörens DSS 5G nästan aldrig var snabbare än 4G och faktiskt var långsammare i storstäder som New York och Chicago.

Reservspektrumet

Tyvärr är problemet att operatörer vill driva uppfattningen om att erbjuda 5G. De vill att folk ska se "5G"-ikonen lysa på sina smartphones, även om den inte ger prestanda som är bättre än 4G/LTE-nätverket. Tänk på det stunt AT&T gjorde för några år sedan dess "5G Evolution"-nätverk, vilket ger sina kunder en "5G E"-ikon för sitt något förbättrade 4G/LTE-nätverk.

Om man lämnar AT&T: s enfaldighet åt sidan, att se ett "5G" på din telefon betyder vanligtvis att du är ansluten till ett verkligt 5G-nätverk. Det betyder dock inte att du kommer att se imponerande 5G-hastigheter. Om du använder lågbands 5G-frekvenser får du lågbands 5G-hastigheter som vanligtvis inte är mycket bättre än att använda 4G/LTE.

Ändå, även när operatörer distribuerar snabbare nätverk med hjälp av mellanband och C-bandsspektrum, det kommer alltid att finnas en plats för lågbands 5G. Med det omfattande utbudet som erbjuds av 600MHz-850MHz-spektrumet, är det dessa frekvenser som operatörerna kommer att fortsätta att förlita sig på för att täcka mindre befolkade områden. Det är helt enkelt inte värt att sätta upp dussintals nya torn för att täcka ett relativt litet antal kunder.

Transportörer använde en liknande strategi även under GSM-dagarna. I Kanada användes 1,9 GHz uteslutande i större stadskärnor, medan 850 MHz användes för täckning på landsbygden. Frekvenslicensfrågor hindrade denna metod från att användas lika flitigt i USA. Men operatörerna lutade sig fortfarande mot att använda högre frekvenser i städer och lägre frekvenser på landsbygden där det var möjligt.

Nu när operatörerna har ganska stora delar av mittbandsspektrum att spela med, faller 5G-utbyggnaderna längs ännu mer dramatiska linjer. De flesta 5G-kunder kommer att täckas av mellanbandsspektrumet, med snabbare och högre kapacitet mmVåg utplacerade i täta områden där nätstockningar är ett problem, såsom arenor och flygplatser. Lågbands 5G kommer effektivt att bli reservspektrumet för att säkerställa att du fortfarande får 5G när det inte finns något bättre tillgängligt.

Den goda nyheten är att lågbands 5G-hastigheterna borde förbättras när fler människor går över till 5G-smarttelefoner och lämnar 4G/LTE tekniken bakom, undviker trängselproblem eftersom 5G DSS inte längre behöver ge lika mycket utrymme till äldre mobilnät tekniker. Så småningom kommer 4G/LTE att avvecklas helt, även om vi förmodligen kommer att ha gått vidare till 6G då.

Redaktörens rekommendationer

• T-Mobiles enorma ledning inom 5G-hastigheter kommer inte någonstans
• Netgears nya M6 Pro-router låter dig använda snabb 5G var du än går
• T-Mobiles 5G är fortfarande oöverträffad - men har hastigheterna sjunkit?
• Här är hur snabbt 5G på din Samsung Galaxy S23 verkligen är
• Vad är 5G UW? Den verkliga innebörden bakom ikonen på din telefon