MmWave คืออะไร? อธิบาย 5G ย่านความถี่สูง

การเปิดตัวของ เทคโนโลยี 5G ทั่วโลกมีความซับซ้อนมากกว่ามาตรฐานไร้สายที่มีมาก่อน เนื่องจาก 5G ต้องการประสิทธิภาพในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ผู้ให้บริการจึงต้องสำรวจคลื่นความถี่วิทยุที่ยุ่งยากเพื่อให้แน่ใจว่าจะสามารถส่งมอบ ความเร็วและความครอบคลุมที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้.

เทคโนโลยี GSM, 3G และ 4G/LTE ที่เก่ากว่านั้นทำงานภายในแถบความถี่ที่ค่อนข้างแคบ ทำให้ผู้ให้บริการมีตัวเลือกค่อนข้างจำกัดในการปรับใช้เครือข่ายของตน โดยการเปรียบเทียบ 5G ครอบคลุมคลื่นความถี่ทั้งหมด ตั้งแต่ย่านความถี่ต่ำ 600MHz ไปจนถึงความถี่สูงมากถึง 47GHz

ผลลัพธ์ที่ได้คือ 5G ช่วยให้ผู้ให้บริการมีตัวเลือกมากมายสำหรับวิธีการเปิดตัวเครือข่าย 5G ของตนให้ดีที่สุด ทำให้พวกเขาพยายามสร้างความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความครอบคลุมและประสิทธิภาพ ภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม สิ่งนี้จะมอบ 5G ที่ดีที่สุดสำหรับทุกคน อย่างไรก็ตาม ในโลกแห่งความเป็นจริง สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนกว่ามาก

mmWave คืออะไร?

ที่ปลายบนสุดของช่วงคลื่น 5G นี้คือจุดที่ความถี่ mmWave หรือ “คลื่นมิลลิเมตร” มีชีวิตอยู่ โดยวิ่งจาก 24GHz ถึง 47GHz พูดทางเทคนิคมิลลิเมตร คลื่นถูกกำหนดให้เป็นช่วงความถี่สูงมาก (EHF) ตั้งแต่ 30GHz ถึง 300GHz ซึ่งตั้งชื่อเช่นนี้เนื่องจากเป็นความถี่ที่ความยาวคลื่นสั้นเท่ากับหนึ่ง มิลลิเมตร.

อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับ สเปกตรัม C-band, Federal Communications Commission (FCC) ได้กำหนดปลายล่างของช่วง mmWave ในสหรัฐอเมริกาใหม่โดยเริ่มต้นที่ช่วงบนของ Super High โซนความถี่ (SHF) เริ่มต้นที่ 24GHz ข้ามเข้าสู่ EHF สู่ 47GHz ซึ่งปัจจุบันเป็นย่านบนสุดของคลื่นที่จัดสรรให้ 5G

ในที่สุด FCC วางแผนที่จะออกใบอนุญาตให้ใช้คลื่นความถี่ mmWave ที่สูงขึ้น — กำลังดูที่ช่วง 57–64GHz ที่ไม่ได้รับใบอนุญาตในปัจจุบัน และความถี่ 71GHz, 81GHz และ 92GHz ที่ใช้งานเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ยังอาจใช้เวลาอีกไม่กี่ปีข้างหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้ให้บริการยังไม่ได้ใช้คลื่นความถี่ mmWave ที่พวกเขามีอยู่แล้วอย่างเต็มที่

ช่วงเทียบกับ ความเร็ว

ในฐานะที่เคยร่วมงานด้วย เราเตอร์ Wi-Fi ในบ้าน ทราบดีว่าความถี่ที่สูงขึ้นจะให้แบนด์วิธที่มากขึ้นเพื่อความเร็วที่เร็วขึ้น แต่สิ่งนี้มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายของช่วงและความครอบคลุม สัญญาณ 2.4GHz จากเราเตอร์ของคุณน่าจะครอบคลุมทั้งบ้านของคุณแต่ด้วยความเร็วที่ค่อนข้างต่ำ ในขณะที่ 5GHz ความถี่ให้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเล่นเกมและการสตรีม แต่อาจไม่สามารถส่งไปที่ห้องใต้ดินหรือด้านหลังของคุณได้ ห้อง.

นี่เป็นเพียงวิธีการทำงานของกฎฟิสิกส์เมื่อพูดถึงคลื่นวิทยุ ความถี่ที่สูงกว่าจะเร็วกว่าแต่ไม่สามารถเดินทางได้ไกลเกือบเท่าความถี่ที่ต่ำกว่าและช้ากว่า

ผู้ให้บริการเครือข่ายเซลลูล่าร์ต้องเผชิญกับความท้าทายเดียวกันกับการส่งสัญญาณที่แรงและรวดเร็วให้กับลูกค้าของตน เช่นเดียวกับการหาสถานที่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเราเตอร์ Wi-Fi ของคุณ เป็นเพียงการที่ผู้ให้บริการต้องจัดการกับสิ่งนี้ในระดับที่ใหญ่กว่ามาก

การใช้ความถี่ที่สูงขึ้นช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถส่งความเร็วที่เร็วขึ้นได้ แต่ข้อเสียคือพวกเขาจำเป็นต้องทำ สร้างหอคอยเพิ่มเติมและวางไว้ใกล้กันเพื่อให้ครอบคลุมเท่ากับสัญญาณความถี่ต่ำ จะ.

ความเร็วของจักรวาลที่น่าอัศจรรย์ ช่วง itty bitty

ครั้งหนึ่ง ย่านความถี่ 5G mmWave ความถี่สูงคือสิ่งที่หลายคนเชื่อว่าจะเป็นอนาคตของเทคโนโลยี 5G ท้ายที่สุดก็สามารถส่งมอบได้ ความเร็วที่น่าประทับใจอย่างน่าขัน ซึ่งเหนือกว่าที่บริการบรอดแบนด์ผ่านสายส่วนใหญ่สามารถทำได้ด้วยซ้ำ

ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ความเร็ว 5G บนความถี่ mmWave สามารถเข้าถึง 4Gbps ได้ แม้ว่าจะเป็น เป็นเรื่องปกติมากขึ้นในการค้นหาอุปกรณ์ที่อยู่ในโซน 500Mbps–1Gbps. อย่างไรก็ตาม แม้แต่ความเร็ว mmWave ที่ช้าที่สุดก็ยังเร็วกว่าประสิทธิภาพ 5G เฉลี่ย 3–4 เท่าที่มีเมื่อใช้ความถี่ต่ำ

เนื่องจากผู้ให้บริการบางรายค้นพบอย่างรวดเร็ว ปัญหาคือความถี่ที่สูงมากเหล่านี้มีช่วงสั้นที่น่าหดหู่ใจ เครื่องรับส่งสัญญาณ mmWave เครื่องเดียวไม่น่าจะให้การครอบคลุมที่มั่นคงสำหรับสิ่งที่ใหญ่กว่าบล็อกเมือง

ไม่น่าแปลกใจเมื่อคุณพิจารณาว่าสัญญาณ mmWave เริ่มต้นที่ 24GHz ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญเหนือความถี่ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ Wi-Fi และการสื่อสารผ่านเซลลูลาร์

อย่างไรก็ตาม นั่นทำให้พวกเขาอยู่นอกช่วงของสิ่งใดก็ตามที่มักจะทำให้เกิดการรบกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทุกอย่างในความถี่เหล่านั้นมีช่วงสั้นเหมือนกัน โดยปกติแล้ว คุณจะพบคลื่นความถี่ EHF ที่ใช้โดยระบบสภาพอากาศผ่านดาวเทียม เรดาร์อาวุธทางทหาร เรดาร์ตรวจจับความเร็วของตำรวจ และระบบคัดกรองความปลอดภัยที่จุดตรวจของสนามบิน

ภูมิทัศน์ mmWave

ด้วยเหตุนี้ จึงไม่น่าแปลกใจที่ผู้ให้บริการส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้เทคโนโลยี mmWave มากนัก

ในบรรดาผู้ให้บริการในสหรัฐอเมริกามีเพียง Verizon เท่านั้น เดิมพันอย่างมากกับ mmWave ในการปรับใช้ 5G ในช่วงแรก. AT&T ขลุกอยู่กับมันในขณะที่ T-Mobile เป็นผู้นำที่ชัดเจนของสเปกตรัมนั้น

การเดิมพันของ Verizon อนุญาตให้มีความเร็ว 5G ที่รวดเร็วอย่างน่าทึ่งในช่วงต้น รายงานปี 2020 โดย OpenSignal แสดงให้เห็นว่า Verizon เป็นผู้นำระดับโลกด้วยความเร็วในการดาวน์โหลดเฉลี่ยที่เร็วกว่า LG U+ คู่แข่งจากเกาหลีใต้ถึงสองเท่า

อย่างไรก็ตาม เคล็ดลับสำหรับความเร็วสูงเหล่านี้คือ Verizon ใช้คลื่นความถี่ mmWave สำหรับเครือข่าย 5G โดยเฉพาะ ผู้ให้บริการไม่มีเครือข่าย 5G ย่านความถี่กลางหรือย่านความถี่ต่ำที่ช้ากว่าเพื่อลากจำนวนลง นี่คือเครือข่าย 5G Ultra Wideband ของ Verizon เหมือนที่มีอยู่เดิม มันวิ่งบนคลื่นความถี่ 28GHz เกือบทั้งหมด

นอกจากนี้ ความเร็ว 506Mbps ของ Verizon จำเป็นต้องมาพร้อมกับคุณสมบัติที่ค่อนข้างใหญ่ — ลูกค้า 99% ของผู้ให้บริการไม่สามารถใช้งานได้ ช่วง mmWave ที่สั้นมากหมายความว่า Verizon ไม่ได้ติดตั้งใช้งานเลย ใจกลางเมืองใหญ่ไม่กี่แห่ง, และ OpenSignal สังเกตว่าลูกค้าของ Verizon เข้าถึงเครือข่าย mmWave 5G ได้ประมาณ 0.4% ของเวลาเท่านั้น ตัวเลขนี้ เพิ่มขึ้นสองเท่าเป็น 0.8% ภายในปี 2564แต่นั่นก็ยังหมายความว่าลูกค้าของ Verizon ใช้เวลามากกว่า 99% กับการเชื่อมต่อ 4G/LTE

เอทีแอนด์ที เลือกใช้ mmWave อย่างมีกลยุทธ์มากขึ้น. ได้รับใบอนุญาตคลื่นความถี่ 5G 24GHz จำนวนหนึ่งในช่วงต้น โดยส่วนใหญ่นำไปใช้เพื่อธุรกิจในไม่กี่เมือง ต่อมาได้ลดลง 1.2 พันล้านเหรียญสหรัฐเพื่อซื้อคลื่นความถี่ 39GHz จำนวนมหาศาล ซึ่งนำไปใช้กับลูกค้าอย่างแข็งขันมากขึ้น AT&T เรียกสิ่งนี้ว่าเป็นบริการ 5G+

ในทางเทคนิคแล้ว T-Mobile มีการปรับใช้ mmWave ในบางเมือง แต่ผู้ให้บริการไม่ได้พูดถึงเรื่องนี้มากนัก T-Mobile มีสเปกตรัมมิดแบนด์ที่รวดเร็วพอที่จะเล่นได้นานก่อนที่คู่แข่งจะรับมือได้ สเปกตรัม C-band ที่เป็นเจ้าข้าวเจ้าของดังนั้น mmWave จึงแทบไม่มีความสำคัญต่อแผนของผู้ให้บริการ

ประโยชน์ของ mmWave

แทนที่จะใช้เครือข่าย 5G ทั้งหมดบน mmWave อย่างที่ Verizon ทำ AT&T ได้มุ่งเน้นไปที่การเพิ่ม 5G ความถี่ต่ำด้วยเซลล์ mmWave ในพื้นที่หนาแน่นมาก เช่น สนามกีฬาและสนามบิน.

สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากหนึ่งในประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของ mmWave ความถี่ที่สูงมากไม่เพียงแค่ให้แบนด์วิธที่สูงกว่าสำหรับผู้ใช้แต่ละรายเท่านั้น แบนด์วิธที่เพิ่มขึ้นทั้งหมดนี้ช่วยให้สามารถจัดการกับความแออัดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

หากต้องการใช้คณิตศาสตร์ที่ง่ายเกินไป หากตัวรับส่งสัญญาณ mmWave สามารถให้ทรูพุตสูงสุด 4Gbps ต่ออุปกรณ์เครื่องเดียว อุปกรณ์ 40 เครื่องสามารถรับการเชื่อมต่อที่เสถียร 100Mbps ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ลดความเร็วซึ่งกันและกัน

นอกจากนี้ ช่วงที่สั้นกว่าของ mmWave หมายความว่าผู้ให้บริการต้องใช้ตัวรับส่งสัญญาณจำนวนมากขึ้น เมื่อถึงเวลาที่ AT&T ติดตั้งเครื่องรับส่งสัญญาณให้เพียงพอครอบคลุมสนามฟุตบอลแล้ว ก็สามารถส่ง 5G ประสิทธิภาพสูงไปยัง ผู้คนหลายพันคนเข้าร่วมเกมหรือกิจกรรม.

ในทำนองเดียวกัน mmWave เหมาะอย่างยิ่งที่สนามบิน ไม่ใช่แค่เพราะผู้โดยสารจำนวนมากผ่าน ผ่าน แต่ยังเป็นเพราะความถี่เหล่านั้นห่างไกลจากสิ่งที่ใช้ในการบินมาก มี ไม่มีการโต้เถียงกันรอบตัวพวกเขา.

T-Mobile ยังกล่าวอย่างเงียบ ๆ ว่าจะสร้าง mmWave ต่อไปในที่ที่เหมาะสม แต่แตกต่างจาก AT&T และ Verizon ตรงที่ไม่ได้วางแผนที่จะสร้างความแตกต่างของเครือข่าย mmWave ลูกค้า T-Mobile จะไม่เห็นสัญลักษณ์ “5G+” หรือ “5G UW” บนโทรศัพท์เมื่อเชื่อมต่อกับ mmWave ผู้คนใน T-Mobile จะได้รับความคุ้มครองและประสิทธิภาพที่มั่นคง ไม่ว่าพวกเขาจะนั่งอยู่ที่บ้านหรือเข้าร่วม Super Bowl

คีย์ความถี่ mmWave

ผู้ให้บริการบางรายได้รับใบอนุญาตคลื่นความถี่ mmWave อื่น ๆ เช่นกัน แม้ว่าส่วนใหญ่จะไม่สามารถใช้งานได้ในเร็ว ๆ นี้

ตัวอย่างเช่น T-Mobile และ Dish ถือใบอนุญาตที่คิดเป็น 99% ของคลื่นความถี่ 47GHz ไม่ชัดเจนว่าผู้ให้บริการเหล่านี้มีแผนจะทำอะไรกับสิ่งนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากจะให้ความคุ้มครองที่แย่กว่าเมื่อเทียบกับ 28GHz ของ Verizon และ 39GHz ของ AT&T

ที่สำคัญคือ ไม่มีสมาร์ทโฟนสำหรับผู้บริโภครายใดที่สามารถเข้าถึงความถี่ 47GHz ได้ในขณะนี้ แอปเปิ้ล รายการ iPhone 13 และ รุ่น Galaxy S22 ของ Samsung รองรับคลื่นความถี่ 5G mmWave เพียงไม่กี่คลื่นเท่านั้น ซึ่งกำหนดเป็น n257 (28GHz), n258 (26GHz), n260 (39GHz) และ n261 (28GHz) ในจำนวนนี้ มีเพียง n260 และ n261 เท่านั้นที่ใช้โดยผู้ให้บริการในสหรัฐอเมริกา ส่วนอื่น ๆ นั้นเข้ากันได้กับบริการ mmWave 5G ทั่วโลก

อนาคตคือ C-band

ตื่นเต้นพอๆ กับคลื่นความถี่ mmWave ที่เปล่งออกมาในวันแรกของ 5G ผู้ให้บริการต่างก็ตระหนักว่านั่นไม่ใช่จุดเริ่มต้นของเทคโนโลยี 5G ในอนาคต

Verizon ต้องเรียนรู้บทเรียนนั้นยากที่สุดในบรรดาเครือข่าย 5G ในยุคแรกๆ ซึ่งลูกค้า 99% ไม่มีอยู่จริง Verizon ทำตามนั้นด้วย "เครือข่าย 5G ทั่วประเทศ" ที่มีความถี่ต่ำกว่าซึ่งแชร์พื้นที่กับสัญญาณ 4G/LTE สิ่งนี้ทำให้ลูกค้ามีตัวบ่งชี้ "5G" บนโทรศัพท์ของพวกเขา แต่โดยทั่วไปแล้วให้ความเร็วที่ไม่ได้ดีไปกว่า 4G

มันไม่ได้จนกว่า Verizon จะปรับใช้ได้ สเปกตรัม C-band โชคชะตา 5G ของมันเริ่มเปลี่ยนไปอย่างแท้จริง นี่ไม่ใช่ความผิดของ Verizon ทั้งหมด; เริ่มแรกต้องทิ้งเงิน 45 พันล้านดอลลาร์เพื่อออกใบอนุญาตสเปกตรัม C-band ต่อสู้กับอุตสาหกรรมการบิน ที่ เกรงว่าจะเกิดปัญหากับเครื่องมือของเครื่องบิน.

อย่างไรก็ตาม ในที่สุดเมื่อ Verizon หันมาใช้ C-band ใหม่ในต้นปี 2565 ลูกค้าของบริษัทจำนวนมากขึ้น เริ่มเห็นความเร็ว 5G ที่แท้จริงแล้ว. Verizon ได้ทำให้เครือข่าย C-band ใหม่เป็นส่วนหนึ่งของบริการ Ultra Wideband 5G ซึ่งเป็นการก้าวกระโดดในด้านประสิทธิภาพ

ในขณะที่เอทีแอนด์ทีเคยเป็น ทยอยเปิดตัวบริการ C-band มากขึ้นลูกค้าในเมืองไม่กี่แห่งที่มีบริการดังกล่าวได้ค้นพบความเร็ว 5G ที่เพิ่มขึ้นอย่างน่าประทับใจ

แม้แต่ T-Mobile ซึ่งมีอยู่แล้ว เครือข่าย 5G ความจุสูงพิเศษ 2.5GHz ที่แข็งแกร่งวางแผนที่จะใช้คลื่นความถี่ C-band ที่มีความถี่สูงกว่าเพื่อให้ลูกค้าได้รับการกระตุ้นที่จำเป็นในพื้นที่ที่ต้องการความจุมากขึ้น

ในท้ายที่สุด บทบาทของ mmWave ในเทคโนโลยี 5G สาธารณะคือการเพิ่มเครือข่ายที่มีอยู่ ไม่ใช่เพื่อแทนที่ ความจุขนาดใหญ่ของสเปกตรัม mmWave ทำให้เหมาะสำหรับการส่งมอบ 5G ที่เชื่อถือได้ในศูนย์กลางที่มีประชากรหนาแน่นมาก อย่างไรก็ตาม ระยะยิงสั้นหมายความว่ามันจะไม่สามารถยืนหยัดได้ด้วยตัวเอง mmWave จะเหมาะสมที่สุดเสมอเมื่อใช้เป็น "พลังเสริม" เพื่อรองรับ 5G ในบางพื้นที่

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ความเป็นผู้นำอย่างมากของ T-Mobile ในด้านความเร็ว 5G จะไม่ไปไหน
• เราเตอร์ M6 Pro ใหม่ของ Netgear ให้คุณใช้ 5G ที่รวดเร็วได้ทุกที่
• 5G ของ T-Mobile ยังไม่ตรงกัน — แต่มีความเร็วที่ราบสูงหรือไม่?
• นี่คือความเร็ว 5G บน Samsung Galaxy S23 ของคุณจริงๆ
• Snapdragon X75 ของ Qualcomm นำไปสู่ยุคต่อไปของการเชื่อมต่อ 5G