Що таке низькочастотний 5G? Пояснено в підпункті 6

Немає сумнівів, що 5G обіцяє змінити те, як ми спілкуємося, живемо і працюємо, досить великим чином. На відміну від стільникових технологій минулого, 5G пропонує можливості і продуктивність, які колись були ексклюзивною сферою дротових мереж. Тож не дивно, що розгортання цих передових мереж стало більш масштабним, ніж будь-коли раніше.

• Що таке низькочастотний 5G?
• Що означає Sub-6?
• Компроміс низькочастотного діапазону
• Спільне використання ефіру
• Резервний спектр

Для того, щоб забезпечити можливості 5G, операторам бездротового зв’язку довелося працювати в набагато ширшому діапазоні радіочастотного спектра – від низьких частот, на яких працювали початкові стільникові мережі GSM, до частот, що використовуються радіолокаційними системами і супутниками.

Хоча оператори бездротового зв’язку прагнули використовувати більш високі частоти середнього діапазону і міліметрові хвилі (мм хвилі) для отримання переваг, які вони пропонують, саме в нижній частині зони до 6 ГГц почалося розгортання більшості мереж 5G.

• Що таке Amazon Music: все, що потрібно знати
• Spotify Wrapped 2022: що це таке і як його переглянути
• Найпоширеніші проблеми з Wi-Fi та способи їх вирішення

Причина цього виявилася досить простою. Ці низькочастотні діапазони – це те місце, де старі технології GSM, 3G та 4G/LTE жили протягом останніх двох десятиліть. Це означає, що оператори вже мали необхідні ліцензії на цей спектр. У них також були розгорнуті тисячі веж стільникового зв’язку, які можуть бути переналаштовані для надання послуг 5G без потреби в абсолютно новому обладнанні.

Що таке низькочастотний 5G?

Низькосмугові частоти технічно визначаються як частоти нижче 1 ГГц. Однак в контексті бездротових операторів це охоплює все, що нижче 2,3 ГГц – частоти, на яких історично працюють GSM, 3G і LTE.

У Північній Америці початкові послуги GSM використовували майже виключно частоти 850 МГц і 1,9 ГГц (1900 МГц). Пізніше, з появою 3G і LTE, всі американські оператори розширили діапазон частот до 700 МГц і 1,7 ГГц, в той час як AT&T також перейшла в діапазон 2,3 ГГц, T-Mobile додала 600 МГц на нижньому кінці діапазону, Sprint також налаштувався на діапазон 2,5 ГГц. Деякі оператори в Канаді і Мексиці також розгорнули послуги LTE на частоті 2,6 ГГц, але ця вища частота не була ліцензована для стільникового зв’язку в Сполучених Штатах в ті дні.

Однак, за винятком Sprint, всі основні американські оператори, як правило, дотримуються чотирьох основних частот: 700 МГц, 800 МГц, 1,7 ГГц і 1,9 ГГц. Коли T-Mobile об’єдналася зі Sprint на початку 2020 року, її мережа 4G/LTE на частоті 2,5 ГГц була закрита, щоб ці частоти можна було перепрофілювати для середньочастотної послуги T-Mobile Ultra Capacity 5G.

Коли AT&T і T-Mobile почали розгортати свої мережі 5G, вони дотримувалися частот, які вже використовували і на які мали ліцензії. AT&T розгорнула свою мережу 5G на частоті 850 МГц, а T-Mobile розгорнула свою загальнонаціональну мережу, використовуючи свій спектр 600 МГц. Verizon пішов іншим шляхом і спочатку повністю уникав нижчих частот. Замість цього він обрав набагато більш високочастотний спектр mmWave, що дало йому значну перевагу в 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, який починається з 24 ГГц.

Хоча різниця між частотами до 6 ГГц і мм-хвилями досить вражаюча, коли галузь почала використовувати термін sub-6, Федеральна комісія зв’язку (FCC) ще не зробила частоти середнього діапазону С-діапазону доступними для використання 5G. Як тільки оператори почали розгортати 5G в діапазоні 2,5-4 ГГц, стало зрозуміло, що не всі частоти до 6 ГГц заслуговують на те, щоб їх об’єднувати, і деякі люди зараз використовують термін sub-6 для позначення тільки низькочастотного 5G.

Однак це не є універсальною істиною. Багато хто справедливо зауважить, що оскільки Sub-6 все ще означає “до 6 ГГц”, він повинен застосовуватися до всіх частот нижче 6 ГГц, включаючи більш високі частоти, такі як С-діапазон або навіть більш високий спектр 4-5 ГГц, який коли-небудь може бути вивільнений, а також повільніший низькочастотний діапазон 600 МГц. Таким чином, суб-6 став неточним терміном, і краще посилатися на спектр 5G як на низькочастотний і середньочастотний, оскільки між цими двома діапазонами частот є деякі суттєві відмінності.

Компроміс низькочастотного діапазону

Для більшості операторів низькочастотний діапазон був легкою здобиччю для початку розгортання 5G. Вони вже мали необхідні ліцензії на використання спектру від FCC і принаймні деяке сумісне радіообладнання та вежі.

Однак, що більш важливо, низькочастотний спектр дозволив операторам розгортати 5G в набагато ширшому діапазоні. Низькі частоти поширюються далі і не так схильні до перешкод від таких речей, як будівлі і дерева.

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

Подібно до того, як багатодіапазонний Wi-Fi роутер пропонує розширений радіус дії з меншою швидкістю в діапазоні 2,4 ГГц, ніж в діапазоні 5 ГГц, стільникові сигнали в діапазоні 600 МГц і 850 МГц можуть долати великі відстані, але вони не є дуже швидкими.

Ця стратегія дозволила T-Mobile стати першим оператором, який створив і запустив загальнонаціональну мережу 5G в усіх 50 штатах. Ці сигнали на частоті 600 МГц можуть долати великі відстані, що дозволило T-Mobile покрити значно більшу територію з меншою кількістю веж. Однак, як показав звіт OpenSignal від початку 2020 року, швидкості не були кардинально кращими, ніж у мережі 4G/LTE T-Mobile.

Тим часом оператори в інших країнах, таких як Південна Корея, вирішили використовувати середньочастотний спектр для розгортання 5G, похвалившись більш вражаючими цифрами, в той час як Verizon очолив хіт-парад завдяки використанню mmWave. Однак, важливо також відзначити, що швидкість Verizon в 500 Мбіт/с була доступна лише 0,4% її клієнтів. Sprint також показав кращі показники завдяки своєму середньочастотному спектру 2,5 ГГц.

Verizon прийшов на вечірку із запізненням, але він також в кінцевому підсумку розгорнув низькосмугову загальнонаціональну мережу 5G в кінці 2020 року, щоб забезпечити 5G для інших 99% своїх клієнтів. Для своєї низькочастотної мережі 5G Verizon обрав діапазони 850 МГц, 1,9 ГГц і 1,7-2,1 ГГц.

Спільне використання ефіру

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

Однак, коли AT&T і T-Mobile розгорнули 5G на цих частотах, вони не могли просто вимкнути послуги 4G/LTE, які там вже працювали. Вони повинні були знайти спосіб зробити так, щоб 5G мирно співіснував з цими старими бездротовими технологіями.

Тому вони звернулися до технології, відомої як динамічний розподіл спектра (DSS) – функції 5G, яка була спеціально розроблена для того, щоб дозволити їй працювати поряд з 4G/LTE на одних і тих же частотах. Простіше кажучи, DSS дозволяє вставляти дані 5G в будь-які невикористані прогалини в передачах 4G/LTE.

Використання DSS дозволило розгортати мережі 5G набагато швидше за рахунок використання невикористаної пропускної здатності 4G/LTE, але воно також мало один величезний недолік. DSS – це функція 5G, тому сигнали 5G знали, як ділитися ефіром з сигналами 4G/LTE, але LTE ніколи не вчили, як ділитися.

Таким чином, DSS 5G змушений поступатися правом проходу сигналам 4G/LTE, які завжди отримують пріоритет. У завантаженій або перевантаженій мережі 4G/LTE продуктивність 5G страждає.

У Verizon результати DSS були настільки поганими, що Саша Сеган з PCMag порадив користувачам iPhone Verizon вимкнути 5G, назвавши DSS “відчайдушно повільною системою” після того, як тести показали, що DSS 5G оператора майже ніколи не була швидшою, ніж 4G, і фактично була повільнішою у великих містах, таких як Нью-Йорк і Чикаго.

Резервний спектр

На жаль, проблема полягає в тому, що оператори хочуть підштовхнути сприйняття пропозиції 5G. Вони хочуть, щоб люди бачили, як на їх смартфонах загоряється значок “5G”, навіть якщо він не забезпечує продуктивність, яка є кращою, ніж мережа 4G/LTE. Згадайте трюк, який AT&T провернула кілька років тому зі своєю мережею “5G Evolution”, надавши своїм клієнтам значок “5G E” для своєї дещо покращеної мережі 4G/LTE.

Якщо не брати до уваги безглуздість AT&T, то наявність значка “5G” на вашому телефоні зазвичай означає, що ви підключені до справжньої мережі 5G. Однак це не означає, що ви побачите вражаючі швидкості 5G. Якщо ви використовуєте низькочастотні частоти 5G, ви отримаєте низькочастотні швидкості 5G, які зазвичай не набагато кращі, ніж при використанні 4G/LTE.

Проте, навіть якщо оператори розгортають більш швидкісні мережі, використовуючи середній діапазон і діапазон C, завжди буде місце для низькочастотного 5G. Завдяки широкому діапазону, який пропонує спектр 600МГц-850МГц, саме на ці частоти оператори продовжуватимуть покладатися для покриття менш населених районів. Просто немає сенсу встановлювати десятки нових веж для покриття відносно невеликої кількості абонентів.

Подібну стратегію оператори використовували ще за часів GSM. У Канаді 1,9 ГГц використовувався виключно у великих міських центрах, а 850 МГц – для покриття сільської місцевості. Проблеми з ліцензуванням частот не дозволили використати цей підхід так само широко, як у США. Однак оператори все одно схилялися до використання більш високих частот у містах і більш низьких частот у сільській місцевості, де це можливо.

Тепер, коли оператори мають у своєму розпорядженні досить великі смуги спектра середнього діапазону, розгортання 5G відбувається ще більш драматичними темпами. Більшість клієнтів 5G будуть охоплені спектром середнього діапазону, а більш швидкісний і пропускна здатність mmWave буде розгорнута в густонаселених районах, де перевантаження мережі є проблемою, наприклад, на стадіонах і в аеропортах. Низькосмуговий діапазон 5G фактично стане резервним спектром, щоб гарантувати, що ви все ще отримуєте 5G, коли нічого кращого не буде доступно.

Хороша новина полягає в тому, що низькочастотні швидкості 5G повинні покращитися, оскільки все більше людей переходять на смартфони 5G і залишають технологію 4G/LTE позаду, уникаючи проблем з перевантаженням, оскільки 5G DSS більше не повинен поступатися місцем старим стільниковим технологіям. Зрештою, 4G/LTE буде повністю виведено з експлуатації, хоча до того часу ми, ймовірно, перейдемо до 6G.

Рекомендації редакції

• Найдешевший безлімітний план Verizon 5G тільки що став ще дешевше
• Кращі пропозиції Google Pixel: Pixel 6, Pixel 7 та Pixel Watch
• Що таке новітній Apple Watch?
• Перший планшет OnePlus, призначений для запуску в 2023 році, щоб взяти на себе iPad
• Кращі телефони 5G, які варто купити в 2022 році

Source: digitaltrends.com