5G przenosi informacje bezprzewodowo przez widmo elektromagnetyczne, w szczególności widmo radiowe. W widmie radiowym występują różne poziomy pasm częstotliwości, z których niektóre są wykorzystywane w tej technologii nowej generacji.
Ze względu na to, że 5G jest wciąż na wczesnym etapie wdrażania i nie jest jeszcze dostępne w każdym kraju, możesz słyszeć o spektrum pasma 5G, aukcjach widma, mmWave 5G itp.
Nie martw się, jeśli to mylące. Wszystko, co naprawdę musisz wiedzieć o pasmach częstotliwości 5G, to to, że różne firmy wykorzystują różne części widma do przesyłania danych. Korzystanie z jednej części widma nad drugą ma wpływ zarówno na szybkość połączenia, jak i odległość, jaką może pokonać. Dużo więcej na ten temat poniżej.
Definiowanie widma 5G
Częstotliwości fal radiowych mieszczą się w zakresie od 3 kiloherców (kHz) do 300 gigaherców (GHz). Każda część widma ma zakres częstotliwości, zwany pasmem, który ma określoną nazwę.
Niektóre przykłady pasm widma radiowego obejmują skrajnie niską częstotliwość (ELF), ultra niską częstotliwość (ULF), niską częstotliwość (LF), średnią częstotliwość (MF), ultra wysoką częstotliwość (UHF) i ekstremalnie wysoką częstotliwość (EHF).
Jedna część widma radiowego ma wysoki zakres częstotliwości od 30 GHz do 300 GHz (część pasma EHF) i jest często nazywana pasmem milimetrowym (ponieważ jego długości fal mieszczą się w zakresie 1-10 mm). Długości fal w tym paśmie i wokół niego nazywane są zatem falami milimetrowymi (mmWaves). Fale mmWave są popularnym wyborem dla sieci 5G, ale mają również zastosowanie w takich dziedzinach, jak radioastronomia, telekomunikacja i broń radarowa.
Kolejną częścią widma radiowego, która jest używana przez 5G, jest UHF, który jest niższy w widmie niż EHF. Pasmo UHF ma zakres częstotliwości od 300 MHz do 3 GHz i jest używane do wszystkiego, od transmisji telewizyjnych i GPS po Wi-Fi, telefony bezprzewodowe i Bluetooth.
Częstotliwości 1 GHz i wyższe są również nazywane mikrofalami, a częstotliwości w zakresie 1–6 GHz są często uważane za część widma „sub-6 GHz”.
Częstotliwość określa prędkość i moc 5G
Wszystkie fale radiowe poruszają się z prędkością światła, ale nie wszystkie reagują z otoczeniem w ten sam sposób lub zachowują się tak samo jak inne fale. To długość fali określonej częstotliwości używanej przez wieżę 5G ma bezpośredni wpływ na prędkość i odległość jej transmisji.
- Większe prędkości.
- Krótsze odległości.
- Większe prędkości.
- Dłuższe odległości.
Długość fali jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości (tj. wysokie częstotliwości mają krótsze długości fal). Na przykład 30 Hz (niska częstotliwość) ma długość fali 10 000 km (ponad 6 000 mil), podczas gdy 300 GHz (wysoka częstotliwość) to zaledwie 1 mm.
Kiedy długość fali jest naprawdę krótka (np. częstotliwości na wyższym końcu widma), kształt fali jest tak mały, że można go łatwo zniekształcić. Dlatego naprawdę wysokie częstotliwości nie mogą docierać tak daleko, jak niższe.
Prędkość to kolejny czynnik. Szerokość pasma jest mierzona różnicą między najwyższą a najniższą częstotliwością sygnału. Kiedy przesuwasz się w górę w widmie radiowym, aby osiągnąć wyższe pasma, zakres częstotliwości jest wyższy, a zatem wzrasta przepustowość (tj. uzyskujesz większą prędkość pobierania).
Dlaczego widmo 5G jest tak ważne
Ponieważ częstotliwość wykorzystywana przez komórkę 5G dyktuje prędkość i odległość, ważne jest, aby dostawca usług (taki jak Verizon lub AT&T) wykorzystywał część spektrum, która obejmuje częstotliwości, które są korzystne dla wykonywanej pracy.
Na przykład fale milimetrowe, które znajdują się w paśmie górnopasmowym, mają tę zaletę, że mogą przenosić wiele danych. Jednak fale radiowe w wyższych pasmach są również łatwiej pochłaniane przez gazy w powietrzu, drzewa i pobliskie budynki. Fale mmWave są zatem przydatne w gęsto upakowanych sieciach, ale nie są tak pomocne przy przesyłaniu danych na duże odległości (ze względu na tłumienie).
Z tych powodów tak naprawdę nie ma czarno-białego „widma 5G” - można używać różnych części widma. Dostawca 5G chce zmaksymalizować odległość, zminimalizować problemy i uzyskać jak największą przepustowość. Jednym ze sposobów na obejście ograniczeń fal milimetrowych jest zróżnicowanie i wykorzystanie niższych pasm.
Na przykład częstotliwość 600 MHz ma niższą przepustowość, ale ponieważ nie jest tak łatwo podatna na takie czynniki, jak wilgoć w powietrzu, nie traci mocy tak szybko i jest w stanie połączyć się z telefonami 5G i innymi Urządzenia 5G znajdują się dalej, a także lepiej przenikają przez ściany, zapewniając odbiór w pomieszczeniach.
Dla porównania, transmisje o niskiej częstotliwości (LF) w zakresie od 30 kHz do 300 kHz są doskonałe do komunikacji na duże odległości, ponieważ charakteryzują się niskim tłumieniem i dlatego nie muszą być wzmacniane tak często, jak wyższe częstotliwości. Są używane do takich rzeczy, jak nadawanie radia AM.
Dostawca usług może korzystać z wyższych częstotliwości 5G na obszarach wymagających większej ilości danych, na przykład w popularnym mieście, w którym używa się wielu urządzeń. Częstotliwości dolnego pasma są jednak przydatne do zapewniania dostępu 5G większej liczbie urządzeń z jednej wieży oraz do obszarów, które nie mają bezpośredniego pola widzenia z komórką 5G, takich jak społeczności wiejskie.
Oto kilka innych zakresów częstotliwości 5G (zwanych widmem wielowarstwowym):
- Pasmo C: 2–6 GHz dla zasięgu i przepustowości.
- Super Data Layer: Ponad 6 GHz (np. 24–29 GHz i 37–43 GHz) dla obszarów o dużej przepustowości.
- Obszar pokrycia: Poniżej 2 GHz (np. 700 MHz) dla wewnętrznych i szerszych obszarów zasięgu.
Wykorzystanie widma 5G przez operatora
Nie wszyscy dostawcy usług korzystają z tego samego pasma częstotliwości dla 5G. Jak wspomnieliśmy powyżej, korzystanie z dowolnej części widma 5G ma swoje zalety i wady.
- T-Mobile: Wykorzystuje pasmo dolnego pasma (600 MHz) oraz pasmo 2,5 GHz. Sprint został połączony z T-Mobile i twierdził, że ma więcej widma niż jakikolwiek inny operator w USA, z trzema pasmami widma: 800 MHz, 1,9 GHz i 2,5 GHz.
- Verizon: Ich ultraszerokopasmowa sieć 5G wykorzystuje fale milimetrowe, w szczególności 28 GHz i 39 GHz.
- AT&T: Wykorzystuje widmo fal milimetrowych dla gęstych obszarów oraz średnie i niskie widmo dla obszarów wiejskich i podmiejskich.
5 Widmo 5G musi być sprzedane lub licencjonowane operatorom, na przykład poprzez aukcje, aby jakakolwiek firma mogła korzystać z określonego pasma. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) reguluje wykorzystanie widma radiowego na całym świecie, a użytkowanie domowe jest kontrolowane przez różne organy regulacyjne, takie jak FCC w USA.
