Biztosan hallottad már, hogy az 5G a milliméteres hullámspektrumot használja a 10 Gbps sebesség eléréséhez. De a 4G-hez hasonlóan az alacsony és közepes sávú spektrumot is használja. Mindhárom spektrum nélkül az 5G nem lenne megbízható.
Szóval, mi a különbség ezek között a spektrumok között? Miért továbbítják az adatokat különböző sebességgel, és miért mind kritikusak az 5G sikere szempontjából?
Tartalomjegyzék
Hogyan továbbítanak adatot az elektromágneses frekvenciák?
Mielőtt túl mélyre mennénk az alacsony sávú, középsávú és milliméteres hullámokba, meg kell értenünk, hogyan működik a vezeték nélküli adatátvitel. Ellenkező esetben nehezen fogjuk fel a fejünket a három spektrum közötti különbségekre.
A rádióhullámok és a mikrohullámú sütők szabad szemmel láthatatlanok, de úgy néznek ki és úgy viselkednek, mint a hullámok egy vízmedencében. A hullám frekvenciájának növekedésével az egyes hullámok közötti távolság (a hullámhossz) csökken. A telefon hullámhosszt mér, hogy azonosítsa a frekvenciákat és „hallja” azokat az adatokat, amelyeket egy frekvencia próbál továbbítani.
De egy stabil, változatlan frekvencia nem tud „beszélni” a telefonjával. Modulálni kell a frekvencia sebességének finom növelésével és csökkentésével. Telefonja a hullámhossz változásának mérésével figyeli ezeket az apró modulációkat, majd ezeket a méréseket adatokká alakítja át.
Ha ez segít, gondolja ezt úgy, mint a bináris és a morzekód kombinációját. Ha zseblámpával próbál Morse-kódot közvetíteni, nem hagyhatja egyszerűen bekapcsolva a zseblámpát. Nyelvként értelmezhető módon kell „modulálnia”.
Az 5G mindhárom spektrummal működik a legjobban
A vezeték nélküli adatátvitelnek van egy komoly korlátja: a frekvencia túl szorosan kötődik a sávszélességhez.
Az alacsony frekvencián működő hullámok hosszú hullámhosszúak, így a modulációk csigatempóban történnek. Más szavakkal, lassan „beszélnek”, ami alacsony sávszélességhez vezet (lassú internet).
Ahogy az várható volt, a magas frekvencián működő hullámok nagyon gyorsan „beszélnek”. De hajlamosak a torzításra. Ha valami az útjukba kerül (falak, légkör, eső), a telefon elveszítheti a hullámhossz változásait, ami olyan, mintha egy morze- vagy bináris kód hiányozna. Emiatt a nagyfrekvenciás sávhoz való megbízhatatlan kapcsolat néha lassabb lehet, mint egy jó kapcsolat egy alacsony frekvenciájú sávval.
Korábban a hordozók kerülték a nagyfrekvenciás milliméteres hullámspektrumot a középső sávú spektrumok javára, amelyek közepes ütemben „beszélnek”. De szükségünk van az 5G-re, hogy gyorsabb és stabilabb legyen, mint a 4G, ezért az 5G-s eszközök ún. adaptív sugárváltás hogy gyorsan ugorjon a frekvenciasávok között.
Az adaptív sugárváltás az, ami miatt az 5G a 4G megbízható helyettesítője. Lényegében egy 5G telefon folyamatosan figyeli a jel minőségét, ha nagyfrekvenciás (milliméteres hullám) sávhoz csatlakozik, és figyeli a többi megbízható jelet. Ha a telefon azt észleli, hogy a jel minősége megbízhatatlanná válik, zökkenőmentesen átugrik egy új frekvenciasávra, amíg gyorsabb, megbízhatóbb kapcsolat nem áll rendelkezésre. Ez megakadályozza a csuklást videók nézése, alkalmazások letöltése vagy videohívások indítása közben – és ez teszi az 5G-t megbízhatóbbá a 4G-nél a sebesség feláldozása nélkül.
Milliméteres hullám: gyors, új és rövid hatótávolságú
Az 5G az első vezeték nélküli szabvány, amely kihasználja a milliméteres hullámspektrum előnyeit. A milliméteres hullámspektrum a 24 GHz-es sáv felett működik, és ahogy az várható is volt, szupergyors adatátvitelre kiváló. De amint azt korábban említettük, a milliméteres hullámspektrum hajlamos a torzításra.
Gondoljon a milliméteres hullámspektrumra, mint egy lézersugárra: precíz és sűrű, de csak kis területet képes lefedni. Ráadásul sok interferenciát nem tud kezelni. Még egy kisebb akadály is, mint például az autó teteje vagy egy esőfelhő, akadályozhatja a milliméteres hullámok átvitelét.
Megint ez az oka adaptív sugárváltás annyira döntő. Egy tökéletes világban 5G-kompatibilis telefonja mindig egy milliméteres hullámspektrumhoz csatlakozik. Ennek az ideális világnak azonban rengeteg milliméteres hullámtornyra lenne szüksége, hogy kompenzálja a milliméteres hullám silány lefedettségét. Előfordulhat, hogy a szolgáltatók soha nem fizetik ki a pénzt, hogy milliméteres hullámtornyokat telepítsenek minden utcasarokra, így az adaptív sugárváltás biztosítja, hogy telefonja ne akadjon meg minden alkalommal, amikor milliméteres hullámú kapcsolatról középsávú kapcsolatra ugrik.
Jelenleg csak a 24 és 28 GHz-es sávok engedélyezettek 5G-használatra. Az FCC azonban arra számít, hogy 2019 végéig árverésre bocsátja a 37, 39 és 47 GHz-es sávokat 5G-használatra (ez a három sáv magasabb a spektrumban, így gyorsabb kapcsolatot kínálnak). Amint a nagyfrekvenciás milliméteres hullámokat engedélyezik az 5G számára, a technológia sokkal elterjedtebb lesz.
Középsáv (Sub-6): Megfelelő sebesség és lefedettség
A középsáv (más néven Sub-6) a legpraktikusabb spektrum a vezeték nélküli adatátvitelhez. 1 és 6 GHz-es frekvenciák között működik (2,5, 3,5 és 3,7-4,2 GHz). Ha a milliméteres hullámspektrum olyan, mint egy lézer, akkor a középső sáv spektruma olyan, mint egy zseblámpa. Megfelelő mennyiségű helyet képes lefedni ésszerű internetsebességgel. Ezenkívül a legtöbb falon és akadályon át tud haladni.
A középsávú spektrum nagy része már engedélyezett vezeték nélküli adatátvitelre, és természetesen az 5G ezeket a sávokat fogja kihasználni. De az 5G a 2,5 GHz-es sávot is használni fogja, amelyet korábban az oktatási adások számára tartottak fenn.
A 2,5 GHz-es sáv a középső sáv spektrumának alsó végén található, ami azt jelenti, hogy szélesebb lefedettséggel (és lassabb sebességgel) rendelkezik, mint a 4G-hez már használt középsávok. Ez ellentmondónak hangzik, de az iparág azt szeretné, ha a 2,5 GHz-es sáv biztosítja, hogy a távoli területek észrevegyék az 5G-re való frissítést, és hogy a rendkívül nagy forgalmú területek ne kerüljenek szuperlassú, alacsony sávú spektrumokra.
Alacsony sáv: lassabb spektrum távoli területeken
A 2G 1991-es bevezetése óta az alacsony sávú spektrumot használjuk adatátvitelre. Ezek olyan alacsony frekvenciájú rádióhullámok, amelyek az 1 GHz-es küszöb alatt működnek (nevezetesen a 600, 800 és 900 MHz sávok).
Mivel az alacsony sávú spektrum alacsony frekvenciájú hullámokból áll, gyakorlatilag torzításmentes – nagy a hatótávolsága, és át tud mozogni a falakon. De ahogy korábban említettük, a lassú frekvenciák lassú adatátviteli sebességet eredményeznek.
Ideális esetben a telefon soha nem kerül alacsony sávú kapcsolatra. Vannak azonban olyan csatlakoztatott eszközök, mint például az intelligens izzók, amelyeknek nincs szükségük gigabites adatátvitelre. Ha egy gyártó úgy dönt, hogy 5G-s intelligens izzókat készít (hasznos, ha a Wi-Fi-kapcsolat megszakad), jó eséllyel az alacsony sávú spektrumon fognak működni.
Források: FCC, RCR Wireless News, SZIGNIANT