На якій частоті працює 5G? Пояснення всіх різних діапазонів 5G

Якщо ви думали, що 5G здається складнішим, ніж попередні технології стільникового зв’язку, ви не зовсім помиляєтесь. 5G обіцяє більш високу продуктивність, краще покриття і повсюдне підключення для живлення наступного покоління автономних автомобілів і розумних пристроїв. Щоб досягти цього, він повинен розширити межі того, що було можливо зі старими технологіями стільникового зв’язку.

• Компроміс між швидкістю і дальністю зв’язку
• Sub-6 проти mmWave
• Виклики низькочастотного 5G
• Новий спектр середнього діапазону змінює правила гри
• Яке місце займає mmWave?
• Частотний мікс 5G
• Що далі зі спектром 5G? Показати ще 2 товари

Це також вимагає, щоб 5G працював у набагато ширшому діапазоні частот. Адже ми говоримо про технологію, яка має потенціал замінити дротові широкосмугові з’єднання і навіть багато традиційних мереж Wi-Fi. У майбутньому мережа 5G не буде чимось, до чого ви просто повернетесь, коли кращий зв’язок буде недоступний – вона цілком може стати найкращим зв’язком, який ви можете отримати.

Отже, на якій частоті працює мережа 5G? На це немає однозначної відповіді, але це також не так складно, як здається на перший погляд. Мережі 5G використовують багато різних частот, але всі вони можуть бути згруповані в три конкретні діапазони, кожен з яких має свої плюси і мінуси.

• Що таке Amazon Music: все, що потрібно знати
• Tidal дає бета-тестерам функцію живого діджея
• Найкращі додатки для iPhone, які варто завантажити у грудні 2022 року

Компроміс між швидкістю і дальністю зв’язку

Перш ніж ми обговоримо діапазони частот, що використовуються в 5G, важливо зрозуміти, навіщо потрібно так багато різних частот. Відповідь на це питання ви, можливо, вже відчули у власному будинку.

Сучасні Wi-Fi роутери працюють на двох частотах: 2,4 ГГц і 5 ГГц. Якщо ви коли-небудь намагалися отримати найкраще покриття Wi-Fi у своєму будинку, ви, ймовірно, зіткнулися з фундаментальною реальністю того, як працюють радіохвилі. При підключенні до мережі 2,4 ГГц швидкість буде нижчою, але ви зможете залишатися на зв’язку навіть тоді, коли будете віддалятися від роутера. З іншого боку, канал 5 ГГц забезпечує набагато кращу продуктивність, але ви можете не дістатися до іншого кінця свого будинку.

Хоча вони, природно, мають набагато менший радіус дії, ніж радіовежі стільникового зв’язку, застосовуються ті ж самі принципи. Більш високі частоти можуть передавати більше даних, але не поширюються так далеко і не так добре проникають крізь тверді об’єкти. Низькі частоти поширюються набагато далі і менш схильні до перешкод, але вони також набагато повільніші.

Оператори мобільного зв’язку повинні враховувати ці компроміси при побудові своїх мереж 5G. Найвисокочастотніші сигнали 5G можуть забезпечити шалено високу швидкість бездротового зв’язку, але не можуть покрити набагато більше, ніж міський квартал. З іншого боку, низькочастотні сигнали можуть поширюватися на багато кілометрів, але не пропонують продуктивність, яка помітно краща за старіші технології 4G/LTE.

Sub-6 проти mmWave

Коли 5G розгортався, галузь розділила частоти на два загалом широких діапазони: Суб-6 ГГц (Sub-6) і міліметрові хвилі (mmWave).

Як випливає з назви, частоти Sub-6 мали включати всі частоти нижче 6 ГГц, в той час як спектр 5G mmWave починався приблизно з 24 ГГц і збільшувався з цієї частоти.

З практичної точки зору, перші розгортання 5G Sub-6 залишалися в основному нижче діапазону 2 ГГц. Оскільки ці частоти вже використовувалися мережами 4G/LTE і навіть більш старими мережами 3G, оператори вже мали необхідні ліцензії на їх використання. Це полегшило швидке розгортання 5G на базі існуючих мереж, і саме це зробили T-Mobile та AT&T.

Зокрема, AT&T і T-Mobile створили свої мережі 5G на тих самих частотах 850 МГц і 1,9 ГГц (1900 МГц), які використовувалися найпершими мережами GSM стандарту “2G”, і на частотах 700 МГц і 1,7 ГГц (1700 МГц), які почали використовуватися з розгортанням мереж 3G і LTE. AT&T також надавала деякі послуги 5G в діапазоні 2,3 ГГц, в той час як T-Mobile перейшла на частоту 600 МГц, щоб отримати ще краще покриття для своєї “загальнонаціональної” мережі 5G.

Тим часом Verizon вирішив піти в протилежному напрямку з початковим розгортанням 5G, використовуючи набагато швидшу частоту 28 ГГц mmWave. Це дозволило Verizon похвалитися найшвидшими швидкостями; у звіті OpenSignal за 2020 рік Verizon лідирував у світі із середньою швидкістю завантаження 506 Мбіт/с, оскільки у нього не було мереж 5G класу Sub-6, які могли б знизити його показники. Однак вкрай обмежений діапазон частот mmWave означав, що менше 1% клієнтів Verizon навіть бачили, як мережа 5G компанії з’являється на їх смартфонах.

Виклики низькочастотного 5G

Низькосмуговий 5G дозволив компаніям AT&T і T-Mobile дуже швидко запустити свої мережі, оскільки їм не потрібно було чекати на нові ліцензії, а також вони могли використовувати існуючу інфраструктуру 4G. Однак саме цей останній момент зробив ранню продуктивність 5G такою вражаючою для багатьох людей.

Щоб забезпечити мирне співіснування 5G і 4G на одних і тих же частотах, операторам довелося звернутися до технології, відомої як динамічний розподіл спектра (DSS). Ця нова можливість 5G дозволила поступитися ефіром старому трафіку 4G.

Проблема полягає в тому, що мережі 4G нічого не знають про DSS; 4G не навчили, як ділитися, тому трафік 5G завжди повинен був ввічливо відступати в сторону, коли з’являвся трафік 4G. Іншими словами, старіші і повільніші сигнали 4G завжди мали пріоритет над новими і швидшими сигналами 5G.

Це означає, що на додаток до обмеженої пропускної здатності нижчих частот, низькочастотним мережам 5G також доводилося боротися за те, щоб звільнити місце для всього трафіку 4G в цих діапазонах. Не дивно, що перші мережі 5G не могли забезпечити швидкість, яка була б помітно вищою за 4G.

Навіть коли наприкінці 2020 року Verizon нарешті увімкнув свою низькочастотну загальнонаціональну мережу 5G, щоб забезпечити 5G для інших 99% своїх клієнтів, її продуктивність 5G була настільки низькою, що деякі експерти рекомендували людям вимкнути 5G на своїх смартфонах, щоб заощадити час роботи акумулятора.

Новий спектр середнього діапазону змінює правила гри

Після цих початкових розгортань сталися дві події, які показали, що галузеві експерти, можливо, помилилися, об’єднавши всі частоти до 6 ГГц в єдину категорію “Sub-6”.

Обидві ці події стосувалися використання більш високочастотного спектру середньої смуги, хоча оператори підійшли до нього з двох різних сторін.

Завдяки злиттю зі Sprint у 2020 році у T-Mobile з’явився туз у рукаві. Sprint зробив незвичайний вибір – запустити свою мережу 4G/LTE майже виключно в смузі спектра 2,5 ГГц, що значно перевищує діапазон, який використовують інші оператори та старіші мережі GSM і 3G.

Однак, замість того, щоб зберегти цю стару мережу 4G/LTE, T-Mobile хірургічним шляхом вивела з експлуатації всі вежі Sprint, звільнивши цей спектр 2,5 ГГц для використання виключно в нових розгортаннях 5G. Це дало T-Mobile більш швидкі частоти, які не будуть обтяжені сигналами 4G. Таким чином, трафік 5G мав вільний доступ до цих частот без необхідності використовувати DSS, щоб поступитися старому трафіку 4G. Це стало основою мережі 5G надвисокої пропускної здатності T-Mobile.

Компаніям AT&T та Verizon не так пощастило. Хоча AT&T мала деякий спектр 2,3 ГГц, його було недостатньо для того, щоб змінити ситуацію. Замість цього обом операторам довелося чекати, поки Федеральна комісія зв’язку (FCC) звільнить ще трохи спектру в діапазоні, який зараз відомий як С-діапазон.

На аукціоні FCC на початку 2021 року Verizon скинув 45,4 мільярда доларів, щоб отримати якомога більше цього спектру. AT&T також витратив понад 23 мільярди доларів, і навіть T-Mobile отримав шматок пирога за 9,3 мільярда доларів. Це дало операторам право запускати мережі 5G на частотах від 3,7 ГГц до 3,98 ГГц.

Обидва оператори почали використовувати цей новий спектр на початку цього року, і більш високі частоти вже довели, що вони більш ніж здатні забезпечити швидкість, яку 5G обіцяв в першу чергу. У той час як T-Mobile має фору завдяки більш ранньому розгортанню 2,5 ГГц, Verizon швидко наздоганяє його, а AT&T не набагато відстає.

Хоча ці частоти середнього діапазону і C-діапазону все ще значно нижче 6 ГГц, вони знаходяться в зовсім іншому класі, ніж низькочастотні частоти, які спочатку визначали діапазон Sub-6.

Яке місце займає mmWave?

Хоча спектр середнього діапазону зарекомендував себе як “солодка точка” для 5G, пропонуючи найкраще поєднання діапазону і продуктивності, для mmWave все ще є місце в розгортанні 5G.

Verizon, можливо, припустився тактичної помилки, поклавши всі яйця в кошик mmWave, але це була хороша ідея. Тільки mmWave може забезпечити надійність і продуктивність, необхідні в густонаселених районах.

AT&T і T-Mobile, мабуть, розуміли це краще. Обидві компанії розгорнули mmWave більш стратегічно, охопивши такі місця, як стадіони, концертні зали, аеропорти та інші місця, де тисячі і десятки тисяч людей можуть скупчуватися.

Саме в таких ситуаціях ммХвиля є ідеальним рішенням. Більш висока пропускна здатність частот 28 ГГц і 39 ГГц, що використовуються для 5G mmWave, означає більшу пропускну здатність для набагато більшої кількості пристроїв. Якщо ви коли-небудь були розчаровані поганою роботою 4G або навіть індикатором “Немає сигналу” під час відвідування напруженого спортивного заходу або концерту, ви будете раді дізнатися, що mmWave вирішує цю проблему. Використовуючи ці більш високі частоти, оператори можуть забезпечити надійну роботу 5G для тисяч відвідувачів на стадіоні без зайвих зусиль.

Частотний мікс 5G

Напевно, вже очевидно, що не існує однієї ідеальної частоти для роботи мереж 5G. Для того, щоб оператори могли виконати обіцянки 5G, вони повинні використовувати комбінацію спектру 5G відповідно до обставин.

Хоча С-діапазон та інші частоти середнього діапазону будуть найчастіше розгортатися в міських районах, вони є надмірними для покриття сільської місцевості, де діапазон є більш важливим, ніж продуктивність.

Ось чому низькочастотні вежі 5G будуть продовжувати покривати сільську місцевість, і хороша новина полягає в тому, що в міру того, як все більше людей переходять на смартфони та інші пристрої 5G, обсяг трафіку 4G на цих частотах буде зменшуватися, прокладаючи шлях до більш високих швидкостей 5G навіть на більш низьких частотах.

Тим часом оператори продовжать доповнювати свої швидкісні мережі 5G середнього діапазону приймачами mmWave в таких місцях, як стадіони та аеропорти, де потрібна додаткова пропускна здатність для обслуговування великих груп людей. Verizon також не планує закривати свою оригінальну мережу mmWave, яка вже присутня в багатьох міських центрах.

Що далі зі спектром 5G?

Ці три діапазони частот – це тільки початок. Оператори вже змагаються за нові блоки спектру 5G, хоча це займе деякий час, щоб всі частини були поставлені на свої місця.

Наприклад, четвертий гравець на полі, Dish, може виявитися темною конячкою в цій гонці. Відродившись з попелу після злиття T-Mobile/Sprint, Dish нещодавно увімкнув свою нову мережу Smart 5G, яка використовує нову революційну хмарну технологію, щоб зробити розгортання своєї послуги 5G по всій країні швидшим і доступнішим.

Dish лобіює в FCC відкриття діапазону 12 ГГц, хоча в даний час вона веде боротьбу за цей спектр з сервісом SpaceX Starlink Ілона Маска. Важко сказати, як 12 ГГц впишеться в мікс 5G – ми навіть не впевнені, як його назвати, оскільки він знаходиться у величезному проміжку між Sub-6, який зупиняється на 6 ГГц, і mmWave, який починається на 24 ГГц.

Однак цей спектр 12 ГГц може стати новою “золотою серединою”, забезпечуючи ще більш високі швидкості, не жертвуючи при цьому майже таким же діапазоном, як 28 ГГц mmWave.

T-Mobile і Dish також колективно володіють ліцензіями на 99% спектру 47 ГГц, хоча поки не ясно, що кожен з операторів планує з цим робити. FCC також планує ліцензувати більше спектру mmWave в діапазонах 57-64 ГГц, 71 ГГц, 81 ГГц і 92 ГГц.

Не всі оператори покладають надії на цей спектр надвисоких частот (EHF). T-Mobile працює над досягненням швидкості, подібної до мм-хвилі, в мережах Sub-6, використовуючи нову функцію, відому як технологія Carrier Aggregation. Як випливає з назви, вона пов’язує декілька низькочастотних і середньочастотних каналів 5G разом, об’єднуючи їх пропускну здатність.

Однак найбільшою перешкодою для цих нових ініціатив буде очікування, поки виробники чіпів і телефонів наздоженуть їх. Останній Snapdragon X60 від Qualcomm пропонує базову підтримку стратегії T-Mobile Carrier Aggregation, в той час як новіші X65 та X70 покращують її. Це означає, що iPhone 13, Galaxy S21 та більш пізні моделі готові до неї. Однак найперші телефони 5G, такі як iPhone 12 та Samsung Galaxy S20 Ultra, не зможуть скористатися ним.

Зовсім інша справа – новий спектр. Оператори можуть відкрити будь-який спектр, який їм дозволить FCC, але смартфони також повинні бути готові підтримувати ці частоти – і більшість з них не виходять за рамки стандартів, які вже широко розгорнуті.

Наприклад, на ринку ще немає телефонів, які підтримують діапазон 12 ГГц, який намагається придбати Dish, і оскільки ця частота не використовується ніким іншим, Dish доведеться переконати виробника смартфонів приєднатися до неї. Те ж саме стосується і більш високочастотного спектру 47 ГГц.

Тим не менш, між операторами мобільного зв’язку та виробниками обладнання існує досить тісний зв’язок, і якщо оператори побудують його, то виробники смартфонів прийдуть. Критичним моментом є те, що такі речі потребують часу, тому, хоча спектр 5G, безсумнівно, розшириться в найближчі кілька років, це не станеться за одну ніч.

Рекомендації редакції

• Найдешевший безлімітний план 5G від Verizon щойно став ще дешевшим
• Що таке ЦАП і навіщо він потрібен?
• iOS 16.2 вже тут, додає Apple Music Sing (плюс багато іншого) на ваш iPhone
• Spotify Wrapped 2022: що це таке і як його подивитися
• Найкращі чохли та накладки для Samsung Galaxy A53 5G

Source: digitaltrends.com