5G prenáša informácie bezdrôtovo cez elektromagnetické spektrum, konkrétne rádiové spektrum. V rámci rádiového spektra sú rôzne úrovne frekvenčných pásiem, z ktorých niektoré sa používajú pre túto technológiu novej generácie.
Vzhľadom na to, že 5G je stále v počiatočnom štádiu implementácie a ešte nie je dostupné v každej krajine, možno budete počuť o spektre šírky pásma 5G, aukciách spektra, mmWave 5G atď.
Nerobte si starosti, ak je to mätúce. Všetko, čo skutočne potrebujete vedieť o frekvenčných pásmach 5G, je, že rôzne spoločnosti používajú na prenos údajov rôzne časti spektra. Použitie jednej časti spektra cez druhú ovplyvňuje rýchlosť pripojenia aj vzdialenosť, ktorú môže pokryť. Oveľa viac o tom nižšie.
Definovanie 5G spektra
Frekvencie rádiových vĺn sa pohybujú od 3 kHz (kHz) do 300 gigahertzov (GHz). Každá časť spektra má rozsah frekvencií, nazývaných pásmo, ktoré majú špecifický názov.
Niektoré príklady pásiem rádiového spektra zahŕňajú extrémne nízku frekvenciu (ELF), ultranízku frekvenciu (ULF), nízku frekvenciu (LF), strednú frekvenciu (MF), ultra vysokú frekvenciu (UHF) a extrémne vysokú frekvenciu (EHF).
Jedna časť rádiového spektra má vysokofrekvenčný rozsah medzi 30 GHz a 300 GHz (časť pásma EHF) a často sa nazýva milimetrové pásmo (pretože jeho vlnové dĺžky sa pohybujú od 1 do 10 mm). Vlnové dĺžky v tomto pásme a okolo neho sa preto nazývajú milimetrové vlny (mmWaves). mmWaves sú obľúbenou voľbou pre 5G, ale majú uplatnenie aj v oblastiach ako rádioastronómia, telekomunikácie a radarové zbrane.
Ďalšia časť rádiového spektra, ktorá sa používa pre 5G, je UHF, ktorá je v spektre nižšia ako EHF. Pásmo UHF má frekvenčný rozsah 300 MHz až 3 GHz a používa sa na všetko od televízneho vysielania a GPS po Wi-Fi, bezdrôtové telefóny a Bluetooth.
Frekvencie 1 GHz a vyššie sa tiež nazývajú mikrovlnné a frekvencie v rozsahu od 1 do 6 GHz sa často považujú za súčasť spektra „pod 6 GHz“.
Frekvencia určuje rýchlosť a výkon 5G
Všetky rádiové vlny sa šíria rýchlosťou svetla, ale nie všetky vlny reagujú s prostredím rovnakým spôsobom alebo sa správajú rovnako ako iné vlny. Je to vlnová dĺžka konkrétnej frekvencie používanej 5G vežou, ktorá priamo ovplyvňuje rýchlosť a vzdialenosť jej prenosov.
- Vyššie rýchlosti.
- Kratšie vzdialenosti.
- Nižšie rýchlosti.
- Velšie vzdialenosti.
Vlnová dĺžka je nepriamo úmerná frekvencii (t.j. vysoké frekvencie majú kratšie vlnové dĺžky). Napríklad 30 Hz (nízka frekvencia) má vlnovú dĺžku 10 000 km (viac ako 6 000 míľ), zatiaľ čo 300 GHz (vysoká frekvencia) je len 1 mm.
Keď je vlnová dĺžka naozaj krátka (napríklad frekvencie na hornom konci spektra), tvar vlny je taký malý, že sa môže ľahko skresliť. To je dôvod, prečo sa skutočne vysoké frekvencie nemôžu dostať tak ďaleko ako nižšie.
Rýchlosť je ďalším faktorom. Šírka pásma sa meria rozdielom medzi najvyššou a najnižšou frekvenciou signálu. Keď sa posuniete v rádiovom spektre nahor, aby ste dosiahli vyššie pásma, rozsah frekvencií je vyšší, a preto sa zvyšuje priepustnosť (t. j. získate vyššiu rýchlosť sťahovania).
Prečo je 5G spektrum dôležité
Keďže frekvencia používaná bunkou 5G určuje rýchlosť a vzdialenosť, je dôležité, aby poskytovateľ služieb (ako Verizon alebo AT&T) využíval časť spektra, ktorá zahŕňa frekvencie, ktoré sú prospešné pre danú prácu.
Napríklad milimetrové vlny, ktoré sú vo vysokopásmovom spektre, majú tú výhodu, že dokážu preniesť veľa údajov. Rádiové vlny vo vyšších pásmach však ľahšie absorbujú aj plyny vo vzduchu, stromy a blízke budovy.mmWaves sú preto užitočné v sieťach s hustou hustotou, ale nie sú také užitočné pri prenose dát na veľké vzdialenosti (kvôli útlmu).
Z týchto dôvodov v skutočnosti neexistuje čiernobiele „5G spektrum“– možno použiť rôzne časti spektra. Poskytovateľ 5G chce maximalizovať vzdialenosť, minimalizovať problémy a získať čo najväčšiu priepustnosť. Jedným zo spôsobov, ako obísť obmedzenia milimetrových vĺn, je diverzifikovať a používať nižšie pásma.
Frekvencia 600 MHz, napríklad, má nižšiu šírku pásma, ale keďže ju tak ľahko neovplyvňujú veci, ako je vlhkosť vo vzduchu, nestráca energiu tak rýchlo a je schopná dosiahnuť 5G telefóny a iné Zariadenia 5G vo väčšej vzdialenosti a tiež lepšie prenikajú stenami, aby poskytovali príjem v interiéri.
Pre porovnanie, nízkofrekvenčné (LF) prenosy v rozsahu 30 kHz až 300 kHz sú skvelé pre komunikáciu na veľké vzdialenosti, pretože majú nízky útlm, a preto ich nie je potrebné zosilňovať tak často ako vyššie frekvencie. Používajú sa na veci, ako je AM rozhlasové vysielanie.
Poskytovateľ služieb môže používať vyššie frekvencie 5G v oblastiach, ktoré vyžadujú viac dát, napríklad v populárnom meste, kde sa používa veľa zariadení. Nízkopásmové frekvencie sú však užitočné na poskytovanie prístupu 5G k viacerým zariadeniam z jednej veže a do oblastí, ktoré nemajú priamu viditeľnosť na bunku 5G, ako sú vidiecke komunity.
Tu sú niektoré ďalšie frekvenčné rozsahy 5G (nazývané viacvrstvové spektrum):
- pásmo C: 2–6 GHz pre pokrytie a kapacitu.
- Super dátová vrstva: Viac ako 6 GHz (napr. 24 – 29 GHz a 37 – 43 GHz) pre oblasti s veľkou šírkou pásma.
- Oblasť pokrytia: Pod 2 GHz (napríklad 700 MHz) pre vnútorné a širšie oblasti pokrytia.
Využitie spektra 5G operátorom
Nie všetci poskytovatelia služieb používajú pre 5G rovnaké frekvenčné pásmo. Ako sme uviedli vyššie, používanie ktorejkoľvek časti spektra 5G má svoje výhody a nevýhody.
- T-Mobile: Používa sa nízkopásmové spektrum (600 MHz), ako aj 2,5 GHz. Sprint bol zlúčený s T-Mobile a tvrdí, že má väčšie spektrum ako ktorýkoľvek iný operátor v USA, s tromi pásmami spektra: 800 MHz, 1,9 GHz a 2,5 GHz.
- Verizon: Ich 5G Ultra Wideband sieť využíva milimetrové vlny, konkrétne 28 GHz a 39 GHz.
- AT&T: Používa milimetrové vlnové spektrum pre husté oblasti a stredné a nízke spektrum pre vidiecke a predmestské oblasti.
Spektrum 5G sa musí predať alebo licencovať operátorom, napríklad prostredníctvom aukcií, aby mohla akákoľvek spoločnosť využívať konkrétne pásmo. Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU) reguluje používanie rádiového spektra na celom svete a domáce použitie je kontrolované rôznymi regulačnými orgánmi, ako je FCC v USA.
