Що таке низькочастотний 5G? Sub-6 пояснив

У цьому немає сумнівів 5G обіцяє суттєво змінити те, як ми спілкуємось, живемо та працюємо. На відміну від стільникових технологій минулих років, 5G пропонує можливості та продуктивність, які колись були виключною сферою дротових мереж. Тож не дивно, що розгортання цих передових мереж стало більш складним, ніж будь-що раніше.

Щоб забезпечити те, на що дійсно здатний 5G, операторам бездротового зв’язку довелося працювати в набагато ширшому діапазоні радіочастот. спектру, від нижчих частот, де існували оригінальні стільникові мережі GSM, до тих, які використовувалися радарними системами та супутники.

Хоча оператори бездротового зв'язку прагнуть використовувати вищі середній діапазон і міліметрова хвиля (mmWave) частот для переваг, які вони пропонують, це було в найнижчій частині зони нижче 6 ГГц, де почалося більшість розгортань 5G.

Причина цього була досить проста. Ці низькі частоти набагато старіші GSM, 3G, і 4G/LTE технології жили протягом останніх двох десятиліть. Це означає, що перевізники вже мали необхідні ліцензії на цей спектр. Вони також розгорнули тисячі веж стільникового зв’язку, які можна було переконфігурувати для забезпечення 5G без потреби в абсолютно новому обладнанні.

Що таке низькочастотний 5G?

Низькочастотні частоти технічно визначаються як частоти нижче 1 ГГц. Однак у контексті бездротового зв’язку операторів, це охоплює все нижче 2,3 ГГц — частоти, на яких історично були GSM, 3G і LTE що жив.

У Північній Америці вихідні служби GSM майже виключно використовували частоти 850 МГц і 1,9 ГГц (1900 МГц). Пізніше, з 3G і LTE, усі оператори США перейшли на частоти 700 МГц і 1,7 ГГц, тоді як AT&T також піднявся до діапазону 2,3 ГГц, T-Mobile додав 600 МГц на нижньому кінці, Sprint також налаштував на 2,5 ГГц гурт. Деякі оператори в Канаді та Мексиці також розгорнули послуги LTE на частоті 2,6 ГГц, але на той час ця вища частота не була ліцензована для використання стільникового зв’язку в Сполучених Штатах.

Однак, окрім Sprint, усі основні американські оператори зазвичай дотримуються чотирьох основних частот: 700 МГц, 800 МГц, 1,7 ГГц і 1,9 ГГц. Коли T-Mobile об'єднався зі Sprint на початку 2020 року її мережу 4G/LTE на частоті 2,5 ГГц було закрито, щоб ці частоти можна було перепрофілювати для Послуга середнього діапазону Ultra Capacity 5G від T-Mobile.

Коли AT&T і T-Mobile почали розгортати свої мережі 5G, вони дотримувалися частот, які вже використовували і на які мали ліцензії. AT&T розгорнув свою мережу 5G на частоті 850 МГц, а T-Mobile розгорнув свою загальнонаціональну мережу, використовуючи спектр 600 МГц. Verizon пішла іншим шляхом і спочатку повністю уникала низьких частот. Натомість він вибрав набагато вищу частоту mmWave спектра, надаючи йому значну перевагу у швидкості за рахунок жахливого покриття.

Що означає Sub-6?

Термін sub-6 став дещо заплутаним, оскільки спочатку він використовувався для позначення всіх частот нижче 6 ГГц, на відміну від mmWave, яка починається з 24 ГГц.

Хоча різниця між частотами нижче 6 ГГц і mmWave досить приголомшлива, коли галузь почала використовувати термін нижче 6 ГГц, Федеральна комісія зв’язку (FCC) ще не прийняла середні частоти C-діапазону доступний для використання 5G. Коли оператори почали розгортати 5G у діапазоні 2,5–4 ГГц, стало зрозуміло, що не всі частоти нижче 6 ГГц заслуговують на об’єднання, і деякі люди тепер використовують суб-6 для позначення лише низькочастотних частот 5G.

Однак це не універсальна правда. Багато хто правильно зауважить, що оскільки Sub-6 все ще означає Sub-6GHz, це має застосовуватися до всіх частот нижче 6GHz, у тому числі швидші частоти, такі як C-діапазон або навіть вищий спектр 4-5 ГГц, які колись можуть бути звільнені, разом із повільнішими 600 МГц низька смуга. Таким чином, суб-6 став неточним терміном, і спектр 5G краще називати низькосмуговим і середнім діапазоном, оскільки між двома частотними діапазонами є деякі значні відмінності.

Компроміс низької смуги

Для більшості операторів низькі частоти стали невиправданим плодом для початку розгортання 5G. Вони вже мали необхідні ліцензії на спектр від FCC і принаймні деяке сумісне радіообладнання та вежі.

Що більш важливо, однак, низькочастотний спектр дозволив операторам розгортати 5G у набагато ширшому діапазоні. Низькі частоти поширюються далі й не настільки схильні до перешкод від таких речей, як будівлі та дерева.

На жаль, компроміс полягав у тому, що ці частоти не запропонували значної переваги у швидкості перед уже існуючими мережами 4G/LTE.

Так само, як багатодіапазонний маршрутизатор Wi-Fi пропонує розширений радіус дії з меншою швидкістю в діапазоні 2,4 ГГц, ніж у діапазоні 5 ГГц стільникові сигнали в діапазоні 600 МГц і 850 МГц можуть поширюватися на великі відстані, але вони не дуже швидко.

Ця стратегія дозволила T-Mobile стати першим оператором, який запустив загальнонаціональну мережу 5G у всіх 50 штатах. Ці сигнали з частотою 600 МГц можуть поширюватися на велику відстань, дозволяючи T-Mobile охоплювати значно більшу територію з меншою кількістю опор. Однак, як ан OpenSignal Звіт на початку 2020 року показав, що швидкість не була значно кращою, ніж у мережі 4G/LTE T-Mobile.

Тим часом перевізники в інших країнах, як-от Південна Корея, вирішили використовувати середньої смуги спектра для своїх розгортань 5G, що може похвалитися більш вражаючими цифрами, тоді як Verizon очолював чарти завдяки використанню mmWave. Однак також важливо зазначити, що швидкість 500 Мбіт/с Verizon була доступна лише для 0,4% клієнтів. Sprint також показав кращі показники завдяки спектру середньої смуги 2,5 ГГц.

Verizon запізнився на вечірку, але також зрештою розгорнув низькочастотну загальнонаціональну мережу 5G наприкінці 2020 року надати 5G іншим 99% своїх клієнтів. Для своєї низькочастотної мережі 5G Verizon вибрала діапазони 850 МГц, 1,9 ГГц і 1,7-2,1 ГГц.

Обмін ефіром

Проблема полягала не лише в низьких частотах, які використовували AT&T і T-Mobile. Оскільки технологія 5G є більш просунутою, ніж 4G/LTE, вона повинна працювати швидше навіть на 600 МГц і 850 МГц.

Однак, коли AT&T і T-Mobile розгорнули 5G на цих частотах, вони не змогли просто вимкнути послуги 4G/LTE, які там уже працювали. Їм потрібно було знайти спосіб змусити 5G мирно співіснувати з цими старими бездротовими технологіями.

Тому вони звернулися до технології, відомої як Dynamic Spectrum Sharing (DSS), функції 5G, яка була спеціально розроблена, щоб дозволити їй працювати разом із 4G/LTE на тих самих частотах. Простіше кажучи, DSS дозволяє вставляти дані 5G у будь-які невикористані проміжки в передачах 4G/LTE.

Використання DSS дозволило розгортати 5G набагато швидше завдяки використанню невикористаної ємності 4G/LTE, але воно також мало один величезний мінус. DSS є функцією 5G, тому сигнали 5G знали, як ділитися радіохвилями з сигналами 4G/LTE, але LTE ніколи не вчили, як ділитися.

Таким чином, DSS 5G змушений поступатися сигналами 4G/LTE, які завжди мають пріоритет. У завантаженій або перевантаженій мережі 4G/LTE продуктивність 5G погіршується.

У Verizon результати DSS були настільки поганими, що Саша Сеган із PCMag наказав користувачам Verizon iPhone вимкнути 5G, назвавши DSS «відчайдушно повільною системою» після того, як тести показали, що DSS 5G оператора майже ніколи не була швидшою за 4G, і насправді була повільнішою у великих містах, таких як Нью-Йорк і Чикаго.

Запасний спектр

На жаль, проблема полягає в тому, що оператори хочуть підштовхнути сприйняття 5G. Вони хочуть, щоб люди бачили піктограму «5G» на своїх смартфонах, навіть якщо вони не забезпечують продуктивність, яка є кращою, ніж мережа 4G/LTE. Згадайте трюк, який AT&T влаштував кілька років тому свою мережу «5G Evolution»., надаючи своїм клієнтам піктограму «5G E» для своєї трохи покращеної мережі 4G/LTE.

Залишаючи осторонь дурниці AT&T, побачивши «5G» на своєму телефоні, зазвичай означає, що ви підключені до справжньої мережі 5G. Однак це не означає, що ви побачите вражаючу швидкість 5G. Якщо ви використовуєте низькодіапазонні частоти 5G, ви отримаєте низькодіапазонні швидкості 5G, які зазвичай не будуть набагато кращими, ніж використання 4G/LTE.

Тим не менш, навіть якщо оператори розгортають швидші мережі, використовуючи спектр середньої смуги та С-діапазону, завжди знайдеться місце для низькочастотного 5G. Завдяки широкому діапазону, який пропонує спектр 600–850 МГц, оператори продовжуватимуть покладатися на ці частоти для покриття малонаселених територій. Просто не варто будувати десятки нових веж, щоб охопити відносно невелику кількість клієнтів.

Оператори використовували подібну стратегію навіть за часів GSM. У Канаді частота 1,9 ГГц використовувалася виключно у великих міських центрах, тоді як частота 850 МГц використовувалася для покриття сільської місцевості. Проблеми з ліцензуванням частот перешкодили такому широкому використанню цього підходу в Сполучених Штатах. Проте оператори все ще схилялися до використання вищих частот у містах і нижчих частот у сільській місцевості, де це можливо.

Тепер, коли оператори мають досить великі діапазони середнього спектру, розгортання 5G падає ще більш драматично. Більшість клієнтів 5G будуть охоплені діапазоном середньої смуги з більшою швидкістю та більшою пропускною здатністю mmWave розгорнуті в густонаселених районах, де перевантаження мережі є проблемою, наприклад на стадіонах і в аеропортах. Низькодіапазонний 5G фактично стане резервним спектром, щоб гарантувати, що ви все одно отримаєте 5G, коли нічого кращого доступного немає.

Хороша новина полягає в тому, що швидкість 5G у низькому діапазоні має покращитися, оскільки все більше людей переходять на смартфони 5G і залишають 4G/LTE технологія позаду, уникаючи проблем із заторами, оскільки 5G DSS більше не потребує поступатися стільки місця старішій стільниковій мережі технології. Згодом 4G/LTE буде повністю виведено з експлуатації, хоча до того часу ми, ймовірно, перейдемо до 6G.

Рекомендації редакції

• Величезне лідерство T-Mobile у швидкості 5G нікуди не подінеться
• Новий маршрутизатор M6 Pro від Netgear дозволяє використовувати швидкий 5G, де б ви не були
• 5G від T-Mobile все ще не має собі рівних — але чи швидкість стала плато?
• Ось наскільки насправді швидкий 5G на вашому Samsung Galaxy S23
• Що таке 5G UW? Справжнє значення піктограми на вашому телефоні