5G přenáší informace bezdrátově přes elektromagnetické spektrum, konkrétně rádiové spektrum. V rádiovém spektru jsou různé úrovně frekvenčních pásem, z nichž některá se používají pro tuto technologii příští generace. Jelikož je 5G stále v raných fázích implementace a zatím není k dispozici v každé zemi, možná uslyšíte o spektru šířky pásma 5G, aukcích spektra, mmWave 5G atd. Nebojte se, pokud je to matoucí. O frekvenčních pásmech 5G opravdu potřebujete vědět jen to, že různé společnosti používají k přenosu dat různé části spektra. Použití jedné části spektra nad druhou ovlivňuje jak rychlost připojení, tak vzdálenost, kterou může urazit. Mnoho dalšího o tom níže.
Definování 5G spektra
Frekvence rádiových vln se pohybují od 3 kilohertzů (kHz) do 300 gigahertzů (GHz). Každá část spektra má řadu frekvencí, nazývaných a kapela, které mají konkrétní jméno. Některé příklady pásem rádiového spektra zahrnují extrémně nízká frekvence (ELF), ultra nízká frekvence (ULF), nízká frekvence (LF), střední frekvence (MF), ultra vysoká frekvence (UHF) a extrémně vysoká frekvence (EHF). Jedna část rádiového spektra má vysoký frekvenční rozsah mezi 30 GHz a 300 GHz (část pásma EHF) a je často nazývána milimetrové pásmo (protože jeho vlnové délky se pohybují od 1-10 mm). Vlnové délky v tomto pásmu a kolem něj se proto nazývají milimetrové vlny (mmWaves). mmWaves jsou populární volbou pro 5G, ale nacházejí uplatnění také v oblastech, jako je radioastronomie, telekomunikace a radarová děla. Další část rádiového spektra, která se používá pro 5G, je UHF, který je ve spektru nižší než EHF. Pásmo UHF má frekvenční rozsah 300 MHz až 3 GHz a používá se pro vše od televizního vysílání a GPS po Wi-Fi, bezdrátové telefony a Bluetooth. Frekvence 1 GHz a vyšší se také nazývají mikrovlnné a často se uvádí, že frekvence v rozmezí 1–6 GHz jsou součástí spektra „pod 6 GHz“.
Frekvence určuje rychlost a výkon 5G
Všechny rádiové vlny se šíří rychlostí světla, ale ne všechny vlny reagují s okolím stejným způsobem nebo se chovají stejně jako ostatní vlny. Je to vlnová délka konkrétní frekvence používané věží 5G, která přímo ovlivňuje rychlost a vzdálenost jejích přenosů. Vyšší frekvence
- Vyšší rychlosti.
- Kratší vzdálenosti.
Nižší frekvence
- Pomalejší rychlosti.
- Delší vzdálenosti.
Vlnová délka je nepřímo úměrná frekvenci (tj. Vysoké frekvence mají kratší vlnové délky). Například 30 Hz (nízká frekvence) má vlnovou délku 10 000 km (přes 6 000 mil), zatímco 300 GHz (vysoká frekvence) je pouhý 1 mm. Když je vlnová délka opravdu krátká (například frekvence na horním konci spektra), je průběh tak malý, že se může snadno zkreslit. To je důvod, proč opravdu vysoké frekvence nemohou cestovat tak daleko jako nižší. Rychlost je dalším faktorem. Šířka pásma se měří rozdílem mezi nejvyšší a nejnižší frekvencí signálu. Když se posunete v rádiovém spektru nahoru, abyste dosáhli vyšších pásem, rozsah frekvencí je vyšší, a proto se zvýší propustnost (tj. Získáte vyšší rychlost stahování).
Proč záleží na spektru 5G
Vzhledem k tomu, že frekvence používaná buňkou 5G určuje rychlost a vzdálenost, je důležité, aby poskytovatel služeb (jako Verizon nebo AT&T) používal část spektra, která zahrnuje frekvence prospěšné pro danou práci. Například milimetrové vlny, které jsou ve vysokopásmovém spektru, mají tu výhodu, že mohou přenášet spoustu dat. Rádiové vlny ve vyšších pásmech jsou však také snadněji absorbovány plyny ve vzduchu, stromy a okolními budovami. mmWaves jsou proto užitečné v hustě zabalených sítích, ale ne tak užitečné pro přenos dat na dlouhé vzdálenosti (kvůli útlumu). Z těchto důvodů ve skutečnosti neexistuje černobílé „5G spektrum“ – lze použít různé části spektra. Poskytovatel 5G chce maximalizovat vzdálenost, minimalizovat problémy a získat co největší propustnost. Jedním ze způsobů, jak obejít omezení milimetrových vln, je diverzifikovat a používat nižší pásma. Frekvence 600 MHz má například nižší šířku pásma, ale protože ji věci, jako je vlhkost ve vzduchu, neovlivňují tak snadno, neztrácí tak rychle energii a je schopna dosáhnout na telefony 5G a další zařízení 5G dále, stejně jako lépe proniknout do stěn, aby zajistily vnitřní příjem. Pro srovnání, nízkofrekvenční (LF) přenosy v rozsahu 30 kHz až 300 kHz jsou skvělé pro dálkové komunikace, protože zažívají nízký útlum, a proto nemusí být zesilovány tak často jako vyšší frekvence. Používají se pro věci, jako je rozhlasové vysílání AM. Poskytovatel služeb může používat vyšší frekvence 5G v oblastech, které vyžadují více dat, například v populárním městě, kde se používá spousta zařízení. Nízkopásmové frekvence jsou však užitečné pro poskytování přístupu 5G k více zařízením z jedné věže a do oblastí, které nemají přímou viditelnost do buňky 5G, jako jsou venkovské komunity. Zde jsou některé další frekvenční rozsahy 5G (nazývané vícevrstvé spektrum):
- C-pásmo: 2–6 GHz pro pokrytí a kapacitu.
- Super datová vrstva: Přes 6 GHz (např. 24–29 GHz a 37–43 GHz) pro oblasti s velkou šířkou pásma.
- Oblast pokrytí: Pod 2 GHz (jako 700 MHz) pro vnitřní a širší oblasti pokrytí.
Využití spektra 5G u operátora
Ne všichni poskytovatelé služeb používají pro 5G stejné frekvenční pásmo. Jak jsme zmínili výše, používání jakékoli části 5G spektra má své výhody a nevýhody.
- T-Mobile: Používá spektrum nízkého pásma (600 MHz) a 2,5 GHz. Sprint byl sloučen s T-Mobile a tvrdil, že má více spektra než kterýkoli jiný operátor v USA, se třemi pásmy spektra: 800 MHz, 1,9 GHz a 2,5 GHz.
- Verizon: Jejich 5G ultra širokopásmová síť využívá milimetrové vlny, konkrétně 28 GHz a 39 GHz.
- AT&T: Využívá spektrum milimetrových vln pro husté oblasti a střední a nízké spektrum pro venkovské a příměstské lokality.
Aby mohla jakákoli společnost využívat konkrétní pásmo, musí být prodáváno nebo licencováno operátorům, například prostřednictvím aukcí, 5G spektrum. Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) reguluje používání rádiového spektra po celém světě a domácí použití je řízeno různými regulačními orgány, jako je FCC v USA.