Du har sikkert hørt at 5G bruker millimeterbølgespekteret for å nå sine 10 Gbps hastigheter. Men den bruker også lav- og mellombåndsspektrene, akkurat som 4G. Uten alle tre spektrene ville 5G ikke vært pålitelig.
Så, hva er forskjellen mellom disse spektrene? Hvorfor overfører de data med forskjellige hastigheter, og hvorfor er de alle kritiske for 5Gs suksess?
Innholdsfortegnelse
Hvordan overfører elektromagnetiske frekvenser data?
Før vi kommer for dypt inn i lavbånd, mellombånd og millimeterbølger, må vi forstå hvordan trådløs dataoverføring fungerer. Ellers vil vi ha problemer med å vikle hodet rundt forskjellene mellom disse tre spektrene.
Radiobølger og mikrobølger er usynlige for det blotte øye, men de ser ut og oppfører seg som bølger i en vannbasseng. Når en bølges frekvens øker, blir avstanden mellom hver bølge (bølgelengden) kortere. Telefonen din måler bølgelengde for å identifisere frekvenser og for å «høre» dataene som en frekvens prøver å overføre.
Men en stabil, uforanderlig frekvens kan ikke «snakke» til telefonen din. Den må moduleres ved subtilt å øke og redusere frekvensen. Telefonen din observerer disse små modulasjonene ved å måle endringer i bølgelengde og oversetter deretter disse målingene til data.
Hvis det hjelper, tenk på dette som binær- og morsekode kombinert. Hvis du prøver å overføre morsekode med en lommelykt, kan du ikke bare la lommelykten stå på. Du må «modulere» det på en måte som kan tolkes som språk.
5G fungerer best med alle tre spektrene
Trådløs dataoverføring har en alvorlig begrensning: frekvensen er for nært knyttet til båndbredden.
Bølger som opererer ved en lav frekvens har lange bølgelengder, så modulasjoner skjer i sneglefart. Med andre ord, de «snakker» sakte, noe som fører til lav båndbredde (tregt Internett).
Som du forventer, «snakker» bølger som opererer med høy frekvens veldig raskt. Men de er utsatt for forvrengning. Hvis noe kommer i veien (vegger, atmosfære, regn) kan telefonen miste oversikten over endringer i bølgelengden, noe som ligner på å savne en del av morsekode eller binær. Av denne grunn kan en upålitelig tilkobling til et høyfrekvensbånd noen ganger være tregere enn en god tilkobling til et lavfrekvensbånd
Tidligere unngikk bærere det høyfrekvente millimeterbølgespekteret til fordel for mellombåndsspektrene, som «snakker» i middels tempo. Men vi trenger at 5G skal være raskere og mer stabil enn 4G, og det er derfor 5G-enheter bruker noe som heter adaptiv stråleveksling for å hoppe mellom frekvensbånd raskt.
Adaptiv stråleveksling er det som gjør 5G til en pålitelig erstatning for 4G. I hovedsak overvåker en 5G-telefon kontinuerlig signalkvaliteten når den er koblet til et høyfrekvensbånd (millimeterbølge), og holder øye med andre pålitelige signaler. Hvis telefonen oppdager at signalkvaliteten er i ferd med å bli upålitelig, hopper den sømløst over til et nytt frekvensbånd til en raskere, mer pålitelig tilkobling er tilgjengelig. Dette forhindrer hikke mens du ser på videoer, laster ned apper eller foretar videosamtaler – og det er det som gjør 5G mer pålitelig enn 4G uten å ofre hastigheten.
Millimeterbølge: Rask, ny og kortdistanse
5G er den første trådløse standarden som drar fordel av millimeterbølgespekteret. Millimeterbølgespekteret opererer over 24 GHz-båndet, og, som du forventer, er det flott for superrask dataoverføring. Men, som vi nevnte tidligere, er millimeterbølgespekteret utsatt for forvrengning.
Tenk på millimeterbølgespekteret som en laserstråle: det er presist og tett, men det er bare i stand til å dekke et lite område. Dessuten tåler den ikke mye forstyrrelser. Selv en mindre hindring, som taket på bilen din eller en regnsky, kan hindre millimeterbølgeoverføringer.
Igjen, dette er grunnen adaptiv stråleveksling er så avgjørende. I en perfekt verden vil den 5G-klare telefonen alltid være koblet til et millimeterbølgespektrum. Men denne ideelle verden ville trenge tonnevis med millimeterbølgetårn for å kompensere for millimeterbølgens dårlige dekning. Operatører vil kanskje aldri betale ut pengene for å installere millimeterbølgetårn på hvert gatehjørne, så adaptiv stråleveksling sikrer at telefonen din ikke hikker hver gang den hopper fra en millimeterbølgeforbindelse til en midtbåndsforbindelse.
Per nå er bare 24- og 28 GHz-båndene lisensiert for 5G-bruk. Men FCC forventer å auksjonere bort 37, 39 og 47 GHz-båndene for 5G-bruk innen utgangen av 2019 (disse tre båndene er høyere i spekteret, så de tilbyr raskere tilkoblinger). Når høyfrekvente millimeterbølger er lisensiert for 5G, vil teknologien bli mye mer allestedsnærværende.
Midtband (Sub-6): Anstendig hastighet og dekning
Midtbånd (også kalt Sub-6) er det mest praktiske spekteret for trådløs dataoverføring. Den opererer mellom 1 og 6 GHz-frekvensene (2,5, 3,5 og 3,7–4,2 GHz). Hvis millimeterbølgespekteret er som en laser, er midtbåndsspekteret som en lommelykt. Den er i stand til å dekke en anstendig mengde plass med rimelige internetthastigheter. I tillegg kan den bevege seg gjennom de fleste vegger og hindringer.
Det meste av mellombåndsspekteret er allerede lisensiert for trådløs dataoverføring, og naturligvis vil 5G dra nytte av disse båndene. Men 5G vil også bruke 2,5 GHz-båndet, som tidligere var reservert for pedagogiske sendinger.
2,5 GHz-båndet er i den nedre enden av mellombåndsspekteret, noe som betyr at det har bredere dekning (og lavere hastigheter) enn mellomtonebåndene vi allerede bruker for 4G. Det høres kontraintuitivt ut, men industrien vil at 2,5 GHz-båndet skal sikre at avsidesliggende områder legger merke til oppgraderingen til 5G og at områder med ekstremt høy trafikk ikke ender opp på supertrege lavbåndsspektre.
Lavbånd: Langsommere spektrum for avsidesliggende områder
Vi har brukt lavbåndsspekteret til å overføre data siden 2G ble lansert i 1991. Dette er lavfrekvente radiobølger som opererer under 1 GHz-terskelen (nemlig 600, 800 og 900 MHz band).
Fordi lavbåndsspekteret består av lavfrekvente bølger, er det praktisk talt ugjennomtrengelig for forvrengning – det har stor rekkevidde og kan bevege seg gjennom vegger. Men, som vi nevnte tidligere, fører langsomme frekvenser til langsomme dataoverføringshastigheter.
Ideelt sett vil telefonen din aldri havne på en lavbåndsforbindelse. Men det er noen tilkoblede enheter, som smartpærer, som ikke trenger å overføre data med gigabithastigheter. Hvis en produsent bestemmer seg for å lage 5G-smartpærer (nyttig hvis Wi-Fi-en din brytes), er det en god sjanse for at de vil operere på lavbåndsspekteret.
Kilder: FCC, RCR trådløse nyheter, SIGNANT