Prawdopodobnie słyszałeś, że 5G wykorzystuje widmo fal milimetrowych, aby osiągnąć prędkość 10 Gb / s. Ale wykorzystuje również widmo niskiego i średniego pasma, podobnie jak 4G. Bez wszystkich trzech widm 5G nie byłoby niezawodne.
Jaka jest więc różnica między tymi widmami? Dlaczego przesyłają dane z różnymi prędkościami i dlaczego wszystkie mają kluczowe znaczenie dla sukcesu 5G?
Spis treści:
Jak częstotliwości elektromagnetyczne przenoszą dane?
Zanim zagłębimy się w zakres fal niskich, średnich i milimetrowych, musimy zrozumieć, jak działa bezprzewodowa transmisja danych. W przeciwnym razie będziemy mieli problem ze zrozumieniem różnic między tymi trzema widmami.
Fale radiowe i mikrofale są niewidoczne gołym okiem, ale wyglądają i zachowują się jak fale w kałuży wody. Wraz ze wzrostem częstotliwości fali odległość między każdą falą (długość fali) maleje. Telefon mierzy długość fal, aby zidentyfikować częstotliwości i „usłyszeć” dane, które częstotliwość próbuje przesłać.
Jednak stabilna, niezmienna częstotliwość nie może „rozmawiać” z telefonem. Musi być modulowany poprzez subtelne zwiększanie i zmniejszanie częstotliwości. Twój telefon obserwuje te drobne modulacje, mierząc zmiany długości fali, a następnie przekształca te pomiary na dane.
Jeśli to pomoże, potraktuj to jako połączenie kodu binarnego i Morse’a. Jeśli próbujesz przesłać kod Morse’a za pomocą latarki, nie możesz po prostu zostawić włączonej latarki. Trzeba to „modulować” w sposób, który można zinterpretować jako język.
5G działa najlepiej ze wszystkimi trzema widmami
Bezprzewodowy transfer danych ma poważne ograniczenie: częstotliwość jest zbyt ściśle związana z przepustowością.
Fale, które działają z niską częstotliwością, mają długie długości fal, więc modulacje zachodzą w ślimaczym tempie. Innymi słowy, „mówią” wolno, co prowadzi do niskiej przepustowości (powolnego Internetu).
Jak można się spodziewać, fale o wysokiej częstotliwości „mówią” naprawdę szybko. Ale są podatne na zniekształcenia. Jeśli coś stanie im na drodze (ściany, atmosfera, deszcz), telefon może utracić śledzenie zmian długości fali, co jest podobne do utraty fragmentu kodu Morse’a lub kodu binarnego. Z tego powodu zawodne połączenie z pasmem wysokiej częstotliwości może czasami być wolniejsze niż dobre połączenie z pasmem niskiej częstotliwości
W przeszłości przewoźnicy unikali widma fal milimetrowych o wysokiej częstotliwości na rzecz widma średniego pasma, które „mówi” w średnim tempie. Ale potrzebujemy, aby 5G było szybsze i bardziej stabilne niż 4G, dlatego urządzenia 5G używają czegoś, co nazywa się adaptacyjne przełączanie wiązek szybko przeskakiwać między pasmami częstotliwości.
Adaptacyjne przełączanie wiązek sprawia, że 5G jest niezawodnym zamiennikiem 4G. Zasadniczo telefon 5G stale monitoruje jakość sygnału po podłączeniu do pasma wysokiej częstotliwości (fal milimetrowych) i wypatruje innych wiarygodnych sygnałów. Jeśli telefon wykryje, że jakość jego sygnału wkrótce stanie się zawodna, płynnie przechodzi na nowe pasmo częstotliwości, aż dostępne będzie szybsze i bardziej niezawodne połączenie. Zapobiega to czkawkom podczas oglądania filmów, pobierania aplikacji lub wykonywania połączeń wideo – i to sprawia, że 5G jest bardziej niezawodne niż 4G bez poświęcania szybkości.
Fala milimetrowa: szybka, nowa i krótkiego zasięgu
5G to pierwszy bezprzewodowy standard wykorzystujący widmo fal milimetrowych. Widmo fal milimetrowych działa powyżej pasma 24 GHz i, jak można się spodziewać, świetnie nadaje się do superszybkiej transmisji danych. Ale, jak wspomnieliśmy wcześniej, widmo fal milimetrowych jest podatne na zniekształcenia.
Pomyśl o widmie fal milimetrowych jak o wiązce lasera: jest precyzyjne i gęste, ale jest w stanie pokryć tylko niewielki obszar. Ponadto nie radzi sobie z wieloma zakłóceniami. Nawet niewielka przeszkoda, taka jak dach samochodu lub chmura deszczowa, może zakłócać transmisję fal milimetrowych.
Oto dlaczego adaptacyjne przełączanie wiązek jest bardzo ważne. W idealnym świecie Twój telefon obsługujący 5G będzie zawsze podłączony do widma fal milimetrowych. Ale ten idealny świat wymagałby tony wież fal milimetrowych, aby zrekompensować tandetny zasięg fal milimetrowych. Przewoźnicy mogą nigdy nie wydać pieniędzy na zainstalowanie wież milimetrowych na każdym rogu ulicy, więc adaptacyjne przełączanie wiązki zapewnia, że telefon nie czka za każdym razem, gdy przeskakuje z połączenia fal milimetrowych na połączenie o średniej częstotliwości.
Obecnie tylko pasma 24 i 28 GHz są licencjonowane do użytku w 5G. Jednak FCC spodziewa się sprzedać na aukcji pasma 37, 39 i 47 GHz do użytku w 5G do końca 2019 r. (Te trzy pasma są wyżej w widmie, więc oferują szybsze połączenia). Gdy tylko fale milimetrowe o wysokiej częstotliwości otrzymają licencję na 5G, technologia ta stanie się znacznie bardziej wszechobecna.
Mid-Band (Sub-6): przyzwoita prędkość i zasięg
Pasmo średnie (zwane również Sub-6) to najbardziej praktyczne widmo do bezprzewodowej transmisji danych. Działa w zakresie częstotliwości od 1 do 6 GHz (2,5, 3,5 i 3,7-4,2 GHz). Jeśli widmo fal milimetrowych jest jak laser, to widmo średniego pasma jest jak latarka. Jest w stanie pokryć przyzwoitą ilość miejsca przy rozsądnych prędkościach Internetu. Dodatkowo może przechodzić przez większość ścian i przeszkód.
Większość pasma średniego jest już licencjonowana na bezprzewodową transmisję danych i oczywiście 5G skorzysta z tych pasm. Ale 5G będzie również wykorzystywać pasmo 2,5 GHz, które wcześniej było zarezerwowane dla transmisji edukacyjnych.
Pasmo 2,5 GHz znajduje się na dolnym końcu średniego pasma, co oznacza, że ma szerszy zasięg (i wolniejsze prędkości) niż pasma średniego zasięgu, których już używamy w 4G. Brzmi to sprzecznie z intuicją, ale branża chce, aby pasmo 2,5 GHz zapewniało, że odległe obszary zauważą aktualizację do 5G, a obszary o bardzo dużym natężeniu ruchu nie kończą na bardzo wolnym, niskim paśmie widma.
Niskie pasmo: wolniejsze widmo dla odległych obszarów
Używamy widma dolnego pasma do przesyłania danych od czasu wprowadzenia 2G w 1991 r. Są to fale radiowe o niskiej częstotliwości, które działają poniżej progu 1 GHz (tj. 600, 800 i 900 MHz Zespoły).
Ponieważ widmo niskiego pasma składa się z fal o niskiej częstotliwości, jest praktycznie odporne na zniekształcenia – ma duży zasięg i może przenikać przez ściany. Ale, jak wspomnieliśmy wcześniej, wolne częstotliwości prowadzą do niskiej szybkości przesyłania danych.
W idealnym przypadku Twój telefon nigdy nie będzie miał połączenia o niskim paśmie. Ale jest kilka podłączonych urządzeń, takich jak inteligentne żarówki, które nie muszą przesyłać danych z szybkością gigabitową. Jeśli producent zdecyduje się na produkcję inteligentnych żarówek 5G (przydatne, jeśli Twoje Wi-Fi się zepsuje), istnieje duża szansa, że będą działać w niskim paśmie.
Źródła: FCC, Wiadomości RCR Wireless, SIGNIANT