5G передает информацию беспроводным путем через электромагнитный спектр, в частности радиоспектр. Внутри радиоспектра находятся различные уровни частотных диапазонов, некоторые из которых используются для данных 5G.
Поскольку 5G все еще находится на ранних стадиях внедрения и еще не доступна в каждой стране , вы можете услышать о спектре пропускной способности 5G, аукционах спектра 5G, 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 5G. Использование одной части спектра поверх другой влияет как на скорость соединения, так и на расстояние, которое оно может покрыть. Много подробнее об этом ниже.
Определение спектра 5G
Частота радиоволн колеблется от 3 килогерц (кГц) до 300 гигагерц (ГГц). Каждая часть спектра имеет диапазон частот, называемый полосой , которая называется конкретным именем.
Некоторые примеры полос радиочастотного спектра включают в себя чрезвычайно низкие частоты (ELF), сверхнизкие частоты (ULF), низкие частоты (LF), средние частоты (MF), сверхвысокие частоты (UHF) и чрезвычайно высокие частоты (EHF).
Одна часть радиоспектра имеет высокочастотный диапазон от 30 ГГц до 300 ГГц (часть полосы КВЧ) и часто называется миллиметровой полосой (потому что ее длины волн колеблются от 1 до 10 мм). Поэтому длины волн в этой полосе и вокруг нее называются миллиметровыми волнами (мм-волны). mmWaves — популярный выбор для 5G, но он также применяется в таких областях, как радиоастрономия, телекоммуникации и радары.
Другая часть радиоспектра, которая используется для 5G, это UHF, которая ниже по спектру, чем EHF. 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 называются 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 одинаково или ведут себя так же, как и другие волны. Это длина волны конкретной частоты, используемой башней 5G, которая напрямую влияет на скорость и расстояние ее передачи.
-
Более быстрые скорости
-
Короткие расстояния
-
Более медленные скорости
-
Большие расстояния
Длина волны обратно пропорциональна частоте (т. Е. Высокие частоты имеют меньшую длину волны). Например, 30 Гц (низкая частота) имеет длину волны 10000 км (более 6000 миль), а 300 ГГц (высокая частота) составляет всего 1 мм.
Когда длина волны действительно короткая (например, частоты на верхнем конце спектра), форма волны настолько мала, что может легко искажаться. Вот почему действительно высокие частоты не могут распространяться так низко
Скорость это еще один фактор. Ширина полосы измеряется разницей между самой высокой и самой низкой частотой сигнала. Когда вы перемещаетесь вверх по радиочастотному спектру, чтобы достичь более высоких полос, диапазон частот увеличивается, и, следовательно, увеличивается пропускная способность (т. Е. Вы получаете более высокие скорости загрузки).
Почему 5G Spectrum имеет значение
Поскольку частота, используемая ячейкой 5G, определяет скорость и расстояние, для поставщика услуг (такого как Verizon или AT & T) важно использовать часть спектра, которая включает в себя частоты, которые приносят пользу выполняемой работе.
Например, миллиметровые волны, которые находятся в высокочастотном спектре, имеют то преимущество, что они способны нести много данных. Однако радиоволны в более высоких диапазонах также легче поглощаются газами в воздухе, деревьях и близлежащих зданиях. Поэтому mmWaves полезны в плотно упакованных сетях, но не очень полезны для переноса данных на большие расстояния (из-за затухания ).
По этим причинам на самом деле не существует черно-белого «спектра 5G» — можно использовать разные части спектра. Поставщик 5G хочет максимально увеличить расстояние, минимизировать проблемы и получить максимально возможную пропускную способность. Один из способов обойти ограничения миллиметровых волн — это диверсифицировать и использовать более низкие полосы.
Например, частота 600 МГц имеет меньшую полосу пропускания, но поскольку на нее не влияют такие вещи, как влага в воздухе, она не теряет энергию так быстро и способна достигать телефонов 5G и других устройств 5G дальше, а также лучше проникать сквозь стены, чтобы обеспечить 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 должны усиливаться так часто, как более высокие частоты. Они используются для таких вещей, как радиовещание AM.
Поставщик услуг может использовать более высокие частоты 5G в областях, 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 из одной башни и к зонам, которые не имеют прямой видимости к соте 5G, таким как сельские общины.
Вот некоторые другие диапазоны частот 5G (так называемый многослойный спектр):
- С-диапазон : 2–6 ГГц для покрытия и пропускной способности.
- Уровень суперданных : более 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 внутренних и более широких зон покрытия.
Использование спектра 5G оператором
Не все поставщики услуг используют одну полосу частот для 5G. Как мы уже упоминали выше, есть преимущества и недостатки использования любой части спектра 5G.
- T-Mobile : T-Mobile использует спектр низкой полосы (600 МГц), а также спектр средней полосы.
- Verizon : сверхширокополосная сеть Verizon 5G использует миллиметровые волны, в частности, 28 ГГц и 39 ГГц .
- AT & T : стратегия развертывания AT & T в является использование миллиметрового спектра волн для плотных областей и среднего и низкого спектра для сельских и пригородных районов.
- Sprint : Sprint утверждает, что имеет больше спектра, чем любая другая несущая в США, с тремя полосами спектра : 800 МГц, 1,9 ГГц и 2,5 ГГц.
Спектр 5G должен продаваться или лицензироваться операторам, например, через аукционы, чтобы любая компания могла использовать конкретный диапазон. Международный союз электросвязи (МСЭ) регулирует использование радиочастотного спектра во всем мире, и внутреннее использование контролируется различными регулирующими органами, такими , как FCC в США.