Vad är C-Band? Mellanklass 5G förklaras

Du kanske har märkt att utbyggnaden av 5G har varit mycket mer komplicerad än tidigare framsteg inom cellulär teknik. Visst, under de dagar då 3G och 4G/LTE lanserades, hörde vi inte termer som "mellanband", "C-band", "mmWave" och "sub-6GHz" som kastades runt.

Naturligtvis lovade inte dessa tekniker att revolutionera trådlös kommunikation på samma sätt som 5G har. Det är rättvist att säga att även den bästa 4G/LTE-tjänsten huvudsakligen var begränsad till användning av smartphones och surfplattor. Däremot 5G håller redan på att bli en hållbar ersättning för hem- och företagsinternettjänster.

Trots allt, 5G kan leverera snabba hastigheter och lägre latens som en gång var den exklusiva domänen för dyra bredbandsanslutna planer. Men all den kraften kommer med sina egna utmaningar.

Främst bland dessa är att hitta de bästa frekvenserna för 5G radiosignaler. Etern blir inte mindre trånga, och transportörer och regulatorer måste ta reda på var de ska placera dessa 5G signaler så att de inte stör något annat.

Men för 5G för att hålla sitt löfte måste den också bryta ny mark inom radiospektrumet, med hjälp av frekvenser som aldrig tidigare har utfört mobiltjänster.

Frekvensavvägningen

Det finns ett direkt samband mellan frekvens, hastighet och räckvidd när man arbetar med radiofrekvenser. Högre frekvenser ger mer bandbredd, vilket innebär högre hastigheter, men de kan inte täcka ett nästan lika stort område. Lägre frekvenser färdas mycket längre och kan till och med penetrera fasta föremål som väggar mycket mer effektivt, men de är jämförelsevis långsamma.

Du är förmodligen redan bekant med detta koncept om du någonsin har försökt att optimera din Wi-Fi-router hemma. 2,4GHz-bandet ger dig bättre räckvidd vid lägre hastigheter, medan 5GHz-bandet ger högre hastigheter på kortare avstånd. Det är samma princip med cellulära frekvenser.

I ditt hem kan detta lösas genom att flytta din Wi-Fi-router till en bättre plats eller investera i ett mesh Wi-Fi-system för att ge extra täckning. Mobiloperatörer måste göra i huvudsak samma sak; att använda högre frekvenser kräver att de bygger fler torn.

Nu, eftersom vi förväntar oss 5G för att vara betydligt snabbare än de mobiltjänster som kom innan, måste den köras på högre frekvenser än vad de äldre 3G- eller 4G/LTE-tjänsterna gjorde. Fastän 5G erbjuder några innovationer som gör det möjligt för den att bättre utnyttja vilken bandbredd den än har, den är fortfarande begränsad av fysikens lagar om hur mycket data den kan packa in i en given frekvens.

Kampen om spektrum

Naturligtvis är cellulära signaler inte det enda som använder etern. Även i ditt hem fungerar allt från din Wi-Fi-router till din garageportsöppnare i samma allmänna radiofrekvensspektrum (RF). I den bredare världen finns det amatörradiotjänster, flygutrustning, sjöfartsradio, GPS, meteorologisk utrustning och mycket mer.

För att förhindra alla dessa saker från att störa varandra, U.S. Federal Communications Commission (FCC) reglerar vilka frekvenser som kan användas och vem som kan använda dem genom licensiering arrangemang.

Innan 5G kom, hade mobiltjänster alltid funnits i zonen från 600MHz till 2 300MHz (2,3GHz), huvudsakligen koncentrerad kring 800MHz och 1,9GHz. Transportörer förvärvade licenser för detta spektrum från FCC för många år sedan, och eftersom nyare teknologier som 3G och 4G/LTE fungerade i samma intervall, fanns det sällan något behov av att köpa nya spektrum.

Allt förändrades när 5G anlände. Medan man springer 5G på dessa lägre frekvenser är fortfarande möjligt, det är inte dess idealiska hem. Lågband 5G kommer endast att erbjuda inkrementella prestandavinster över 4G/LTE av olika anledningar. Att verkligen dra nytta av vad 5G har att erbjuda, behövde bärare för att få tag på något högre frekvensspektrum.

Mellanbandsspektrumet

Ovanför de frekvenser som oftast används för cellulära tjänster sitter "mellanbandet" eller "mellanregistret". Även om detta går från 1GHz till 6GHz, "5G mellanband” anses vara i intervallet 2,4 GHz till 4 GHz. Detta är också den söta platsen för 5G. Det ger den bästa balansen mellan prestanda och räckvidd; den kan leverera betydligt snabbare hastigheter än 4G/LTE utan att kräva att operatörer installerar hundratals ytterligare torn.

Det är här "C-bandsspektrumet" som vi alla har hört så mycket om på sistone finns. "C-band", i det här fallet, syftar på 3,7–3,98 GHz-spektrumet som FCC auktionerade ut i början av 2021.

Tekniskt sett är dock frekvenserna från 2–4GHz betecknade som en del av "S-bandet", medan C-bandet går från 4-8GHz. När FCC letade efter något spektrum som kunde omfördelas för 5G använda, lyckades den hitta en bit från 3,7–4,2 GHz som kunde frigöras, och eftersom den korsade in i C-bandets territorium valde den att använda det namnet för hela spektrumet.

Bandet 3,7–4,2 GHz tilldelades ursprungligen för användning av Fixed Satellite Service (FSS) för överföring av data från rymden till jordbaserade stationer. Eftersom det parades ihop med 5,925-6,425GHz-bandet för att skicka signaler tillbaka till rymden, var hela blocket känt som det "konventionella C-bandet" eftersom det var där huvuddelen av signalerna bodde.

FCC kunde skapa 280MHz spektrum i detta band — frekvenserna 3,7–3,98 GHz — för användning av 5G operatörer. Detta blev en del av den landmärke FCC-auktionen 2020–2021 där Verizon betalade rekordstora 45,4 miljarder dollar för att få tag på detta viktiga nya spektrum.

Men Verizon var inte ensam om detta. AT&T tappade 23,4 miljarder dollar och T-Mobiles bud kom in på 9,3 miljarder dollar.

Utbyggnaden av C-bandet

När dammet väl hade lagt sig på FCC: s spektrumauktion började Verizon och AT&T snabbt arbeta med att använda sina nya frekvenser och planerade att börja rulla ut dem den 5 december 2021.

Tyvärr, kontrovers uppstod när Federal Aviation Administration (FAA) och US Department of Transportation krävde en försening av utrullningen, varning för att de nya frekvenserna var farligt nära till intervallet 4,2–4,4 GHz som används av flygplansradarhöjdmätare. Efter en rad förseningar, den 19 januari 2022, vred de två operatörerna om nyckeln till sin nya mellanbandstjänst och levererade äntligen sant 5G hastigheter till sina kunder.

Verizon införlivade det nya C-bandet i sin 5G Ultra Wideband Service, initialt rullade ut med mycket högre frekvens och kortare räckvidd mmWave-spektrum. Resultatet, sa transportören, var att mer än 100 miljoner fler människor skulle täckas i mer än 1 700 städer.

AT&T har tagit ett långsamt men stadigt tillvägagångssätt, som initialt rullar ut sitt C-bandsspektrum i endast sju städer, med planer på att expandera gradvis.

Men AT&T har också spelat sina kort mer noggrant. Medan Verizon la ner alla sina pengar på 3,7–3,98 GHz-auktionen, säkrade AT&T sina insatser och plockade upp lite av den högre frekvensen spektrum men väntar tills det kunde hämta en mindre kontroversiell bit i en senare auktion: 40 MHz spektrum i 3,45–3,55 GHz räckvidd.

Att förändra landskapet

Utbyggnaden av 5G tjänster på det nya C-bandsspektrumet förvandlar redan 5G landskap genom att tillåta alla tre operatörerna för att erbjuda de hastigheter som 5G föddes för att leverera.

Före utbyggnaden av C-bandet var AT&T och Verizon fast med att använda lägre frekvensspektrum och delade det med sina 4G/LTE-nätverk med Dynamic Spectrum Sharing (DSS)-teknik. Resultatet blev 5G-hastigheter som knappt kunde skiljas från 4G/LTE-tjänsten.

T-Mobile var den enda operatören som låg före spelet. Tack vare dess 2020 sammanslagning med Sprint, Un-carrier hade fått tag på ett större 2,5 GHz-spektrum som tidigare använts för Sprints 4G/LTE-tjänster. Den avvecklade snabbt dessa Sprint-torn och använde det spektrumet igen för sin Ultra Capacity 5G service.

Som ett resultat nådde T-Mobile mer än 200 miljoner kunder med imponerande 5G hastigheter månader innan AT&T och Verizon ens kunde börja sina C-bands utrullningar. Det är därför T-Mobile har varit konsekvent nummer ett i 5G prestanda, täckning och tillförlitlighet.

Det gapet har dock slutit sig under de senaste månaderna eftersom Verizon och AT&T använde sitt nya C-bandsspektrum till bra användning. Även om T-Mobile också plockade upp en del av det spektrumet i förra årets auktion, använder det det för att komplettera sitt befintliga 2,5 GHz-nätverk snarare än att sätta upp helt nya celler.

Medan T-Mobile har haft ett uppenbart försprång, kan AT&T och Verizon ha en bestämd fördel genom att uteslutande använda de högre C-bandsfrekvenserna. Det kommer inte att vara lika betydelsefullt som övergången från lågband till C-band, men 3,7–3,98 GHz-spektrumet bör fortfarande tillåta båda transportörer att erbjuda ännu högre hastigheter, även om det innebär att de måste bygga några fler torn för att säkerställa optimala rapportering.

Redaktörens rekommendationer

• T-Mobiles enorma ledning inom 5G-hastigheter kommer inte någonstans
• Din Verizon-plan har precis fått en större översyn - här är vad som är nytt
• Bor du på landsbygden? Verizon 5G är på väg att bli bättre för dig
• T-Mobiles 5G är fortfarande oöverträffad - men har hastigheterna sjunkit?
• Moto G Power 5G lägger till en flaggskeppsfunktion till en budgettelefon