5G передает информацию по беспроводной сети через электромагнитный спектр, в частности, радиочастотный. В радиочастотном спектре есть разные уровни частотных диапазонов, некоторые из которых используются для этой технологии следующего поколения.
Поскольку 5G все еще находится на ранних стадиях внедрения и еще не доступен в каждой стране, вы, возможно, слышали о спектре полосы пропускания 5G, аукционах спектра, mmWave 5G и т. д.
Не волнуйтесь, если это сбивает с толку. Все, что вам действительно нужно знать о полосах частот 5G, это то, что разные компании используют разные части спектра для передачи данных. Использование одной части спектра над другой влияет как на скорость соединения, так и на расстояние, которое оно может покрыть. Подробнее об этом ниже.
Определение спектра 5G
Частоты радиоволн варьируются от 3 килогерц (кГц) до 300 гигагерц (ГГц). Каждая часть спектра имеет диапазон частот, называемый диапазоном, который имеет определенное имя.
Некоторые примеры диапазонов радиочастот включают чрезвычайно низкие частоты (ELF), сверхнизкие частоты (ULF), низкие частоты (LF), средние частоты (MF), сверхвысокие частоты (UHF) и чрезвычайно высокие частоты (КВЧ).
Одна часть радиоспектра имеет высокочастотный диапазон от 30 ГГц до 300 ГГц (часть диапазона КВЧ) и часто называется миллиметровым диапазоном (поскольку его длина волны находится в диапазоне от 1 до 10 мм). Длины волн в этом диапазоне и вокруг него называются миллиметровыми волнами (mmWaves). mmWaves - популярный выбор для 5G, но он также применяется в таких областях, как радиоастрономия, телекоммуникации и радарные пушки.
Другой частью радиочастоты, которая используется для 5G, является УВЧ, которая находится ниже по спектру, чем КВЧ. Диапазон УВЧ имеет диапазон частот от 300 МГц до 3 ГГц и используется для всего: от телевизионного вещания и GPS до Wi-Fi, беспроводных телефонов и Bluetooth..
Частоты 1 ГГц и выше также называют микроволновыми, а частоты в диапазоне 1–6 ГГц часто называют частью спектра «ниже 6 ГГц».
Частота определяет скорость и мощность 5G
Все радиоволны распространяются со скоростью света, но не все волны реагируют с окружающей средой или ведут себя так же, как другие волны. Это длина волны определенной частоты, используемой вышкой 5G, которая напрямую влияет на скорость и расстояние ее передачи.
- Более высокие скорости.
- Короткие расстояния.
- Медленные скорости.
- Большие расстояния.
Длина волны обратно пропорциональна частоте (т. е. высокие частоты имеют более короткую длину волны). Например, 30 Гц (низкая частота) имеет длину волны 10 000 км (более 6 000 миль), а 300 ГГц (высокая частота) - всего 1 мм.
Когда длина волны очень короткая (например, частоты в верхней части спектра), форма волны настолько мала, что может легко искажаться. Вот почему действительно высокие частоты не могут распространяться так же далеко, как низкие.
Скорость - еще один фактор. Полоса пропускания измеряется разницей между самой высокой и самой низкой частотой сигнала. Когда вы продвигаетесь вверх по радиочастотному спектру, чтобы достичь более высоких диапазонов, диапазон частот становится выше, и, следовательно, увеличивается пропускная способность (т. е. вы получаете более высокую скорость загрузки).
Почему спектр 5G имеет значение
Поскольку частота, используемая сотой 5G, определяет скорость и расстояние, для поставщика услуг (например, Verizon или AT&T) важно использовать часть спектра, которая включает частоты, которые приносят пользу выполняемой работе.
Например, миллиметровые волны, находящиеся в высокочастотном диапазоне, имеют то преимущество, что могут передавать большое количество данных. Однако радиоволны в более высоких диапазонах также легче поглощаются газами в воздухе, деревьями и близлежащими зданиями. Таким образом, миллиметровые волны полезны в плотно упакованных сетях, но не так полезны для передачи данных на большие расстояния (из-за затухания).
По этим причинам на самом деле не существует черно-белого «спектра 5G» - можно использовать разные части спектра. Провайдер 5G хочет максимально увеличить расстояние, свести к минимуму проблемы и получить максимально возможную пропускную способность. Один из способов обойти ограничения миллиметровых волн - диверсифицировать и использовать нижние полосы.
Частота 600 МГц, например, имеет меньшую полосу пропускания, но поскольку на нее не так легко влияют такие вещи, как влага в воздухе, она не теряет мощность так быстро и может достигать телефонов 5G и других устройств. Устройства 5G находятся дальше, а также лучше проникают сквозь стены, обеспечивая прием в помещении.
Для сравнения, низкочастотные (НЧ) передачи в диапазоне от 30 кГц до 300 кГц отлично подходят для связи на большие расстояния, поскольку они испытывают низкое затухание и, следовательно, не нуждаются в усилении так часто, как выше. частоты. Они используются для таких вещей, как AM-радиовещание.
Поставщик услуг может использовать более высокие частоты 5G в районах, где требуется больше данных, например, в популярном городе, где используется много устройств. Тем не менее, низкочастотные частоты полезны для обеспечения доступа 5G к большему количеству устройств с одной башни и в районы, которые не имеют прямой видимости соты 5G, например, в сельские районы..
Вот некоторые другие диапазоны частот 5G (называемые многослойным спектром):
- C-диапазон: 2–6 ГГц для покрытия и пропускной способности.
- Суперуровень данных: выше 6 ГГц (например, 24–29 ГГц и 37–43 ГГц) для областей с высокой пропускной способностью.
- Зона покрытия: Ниже 2 ГГц (например, 700 МГц) для помещений и более широких зон покрытия.
Использование спектра 5G операторами
Не все поставщики услуг используют одну и ту же полосу частот для 5G. Как мы упоминали выше, у использования любой части спектра 5G есть свои преимущества и недостатки.
- T-Mobile: использует низкочастотный спектр (600 МГц), а также спектр 2,5 ГГц. Sprint объединился с T-Mobile и заявил, что у него больше спектра, чем у любого другого оператора связи в США, с тремя диапазонами спектра: 800 МГц, 1,9 ГГц и 2,5 ГГц.
- Verizon: их сверхширокополосная сеть 5G использует миллиметровые волны, в частности 28 ГГц и 39 ГГц.
- AT&T: использует миллиметровый спектр для густонаселенных районов и средний и низкий спектр для сельской местности и пригородов.
Спектр 5G должен быть продан или лицензирован операторам, например, через аукционы, чтобы любая компания могла использовать конкретный диапазон. Международный союз электросвязи (МСЭ) регулирует использование радиочастотного спектра по всему миру, а внутреннее использование контролируется различными регулирующими органами, такими как FCC в США.
