5G přenáší informace bezdrátově prostřednictvím elektromagnetického spektra, konkrétně rádiového spektra. V rámci rádiového spektra jsou různé úrovně frekvenčních pásem, z nichž některá se používají pro tuto technologii nové generace.
Vzhledem k tomu, že 5G je stále v raných fázích implementace a ještě není dostupné ve všech zemích, možná uslyšíte o spektru šířky pásma 5G, aukcích spektra, mmWave 5G atd.
Nedělejte si starosti, pokud je to matoucí. Vše, co opravdu potřebujete vědět o frekvenčních pásmech 5G, je to, že různé společnosti používají různé části spektra k přenosu dat. Použití jedné části spektra přes jinou ovlivňuje jak rychlost připojení, tak vzdálenost, kterou může pokrýt. Více o tom níže.
Definování 5G spektra
Frekvence rádiových vln se pohybují od 3 kHz (kHz) do 300 gigahertzů (GHz). Každá část spektra má rozsah frekvencí, nazývaných pásmo, které mají konkrétní název.
Některé příklady pásem rádiového spektra zahrnují extrémně nízké frekvence (ELF), ultranízké frekvence (ULF), nízké frekvence (LF), střední frekvence (MF), ultra vysoké frekvence (UHF) a extrémně vysoké frekvence (EHF).
Jedna část rádiového spektra má vysokofrekvenční rozsah mezi 30 GHz a 300 GHz (část pásma EHF) a často se nazývá milimetrové pásmo (protože jeho vlnové délky se pohybují od 1 do 10 mm). Vlnové délky v tomto pásmu a kolem něj se proto nazývají milimetrové vlny (mmWaves). mmWaves jsou oblíbenou volbou pro 5G, ale mají také uplatnění v oblastech, jako je radioastronomie, telekomunikace a radarové zbraně.
Další část rádiového spektra, která se používá pro 5G, je UHF, která je na 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 frekvence v rozmezí 1–6 GHz se často považují za součást spektra „pod 6 GHz“.
Frekvence určuje rychlost a výkon 5G
Všechny rádiové vlny se šíří rychlostí světla, ale ne všechny vlny reagují s prostředím 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 rychlosti.
- Kratší vzdálenosti.
- Pomalší rychlosti.
- Velké 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 jen 1 mm.
Když je vlnová délka opravdu krátká (jako jsou frekvence na horním konci spektra), tvar vlny je tak malý, že se může snadno zkreslit. To je důvod, proč opravdu vysoké frekvence nemohou dosáhnout 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 na 5G spektru záleží
Vzhledem k tomu, že frekvence používaná 5G buňkou určuje rychlost a vzdálenost, je důležité, aby poskytovatel služeb (jako Verizon nebo AT&T) využíval část spektra, která zahrnuje frekvence, které jsou přínosem pro danou práci.
Například milimetrové vlny, které jsou ve spektru vysokých pásem, mají tu výhodu, že mohou přenášet velké množství dat. Rádiové vlny ve vyšších pásmech jsou však také snadněji absorbovány plyny ve vzduchu, stromy a okolními budovami.mmWaves jsou proto užitečné v hustě zaplněných sítích, ale ne tak užitečné pro přenos dat na velké vzdálenosti (kvůli útlumu).
Z těchto důvodů ve skutečnosti neexistuje černobílé „spektrum 5G“– 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, například, má nižší šířku pásma, ale protože ji tak snadno neovlivňují věci, jako je vlhkost ve vzduchu, neztrácí energii tak rychle a je schopna dosáhnout na 5G telefony a další Zařízení 5G ve větší vzdálenosti a také lépe pronikají stěnami a poskytují příjem uvnitř.
Pro srovnání, nízkofrekvenční (LF) přenosy v rozsahu 30 kHz až 300 kHz jsou skvělé pro komunikaci na dlouhé vzdálenosti, protože mají nízký útlum, a proto není třeba je zesilovat tak často, jako vyšší frekvence. Používají se pro věci, jako je AM rozhlasové vysílání.
Poskytovatel služeb může používat vyšší frekvence 5G v oblastech, které vyžadují více dat, například v oblíbeném městě, kde se používá mnoho zařízení. Nízkopásmové frekvence jsou však užitečné pro poskytování přístupu 5G k více zařízením z jedné věže a do oblastí, které nemají přímou viditelnost na buňku 5G, jako jsou venkovské komunity.
Zde jsou některé další frekvenční rozsahy 5G (nazývané vícevrstvé spektrum):
- C-band: 2–6 GHz pro pokrytí a kapacitu.
- Super datová vrstva: Více než 6 GHz (např. 24–29 GHz a 37–43 GHz) pro oblasti s velkou šířkou pásma.
- Oblast pokrytí: Méně než 2 GHz (např. 700 MHz) pro vnitřní a širší oblasti pokrytí.
Využití spektra 5G operátorem
Ne všichni poskytovatelé služeb používají pro 5G stejné frekvenční pásmo. Jak jsme zmínili výše, používání jakékoli části spektra 5G má své výhody a nevýhody.
- T-Mobile: Použití využívají nízkopásmové spektrum (600 MHz) i spektrum 2,5 GHz. Sprint byl sloučen s T-Mobile a tvrdil, že má větší spektrum než kterýkoli jiný operátor v USA, se třemi spektrálními pásmy: 800 MHz, 1,9 GHz a 2,5 GHz.
- Verizon: Jejich 5G Ultra Wideband síť používá milimetrové vlny, konkrétně 28 GHz a 39 GHz.
- AT&T: Používá spektrum milimetrových vln pro husté oblasti a střední a nízké spektrum pro venkovské a předměstské lokality.
Spektrum 5G musí být prodáno nebo licencováno operátorům, například prostřednictvím aukcí, aby jakákoli společnost mohla používat konkrétní pásmo. Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) reguluje používání rádiového spektra po celém světě a domácí použití je kontrolováno různými regulačními orgány, jako je FCC v USA.
