Du har säkert hört att 5G använder millimetervågspektrumet för att nå sina 10 Gbps hastigheter. Men den använder också låg- och mellanbandsspektrum, precis som 4G. Utan alla tre spektrumen skulle 5G inte vara tillförlitligt.
Så, vad är skillnaden mellan dessa spektrum? Varför överför de data med olika hastigheter, och varför är de alla avgörande för 5G:s framgång?
Innehållsförteckning
Hur överför elektromagnetiska frekvenser data?
Innan vi går för djupt in i lågbands-, mellanbands- och millimetervågor måste vi förstå hur trådlös dataöverföring fungerar. Annars kommer vi att ha problem med att linda våra huvuden runt skillnaderna mellan dessa tre spektrum.
Radiovågor och mikrovågor är osynliga för blotta ögat, men de ser ut och beter sig som vågor i en vattenpöl. När en vågs frekvens ökar, blir avståndet mellan varje våg (våglängden) kortare. Din telefon mäter våglängd för att identifiera frekvenser och för att ”höra” data som en frekvens försöker sända.
Men en stabil, oföränderlig frekvens kan inte ”prata” med din telefon. Den måste moduleras genom att subtilt öka och minska frekvensen. Din telefon observerar dessa små moduleringar genom att mäta förändringar i våglängd och översätter sedan dessa mätningar till data.
Om det hjälper, tänk på detta som binär och morsekod kombinerat. Om du försöker sända morsekod med en ficklampa kan du inte bara lämna ficklampan på. Du måste ”modulera” det på ett sätt som kan tolkas som språk.
5G fungerar bäst med alla tre spektrumen
Trådlös dataöverföring har en allvarlig begränsning: frekvensen är för nära bandbredd.
Vågor som arbetar med en låg frekvens har långa våglängder, så moduleringar sker i snigelfart. Med andra ord, de ”pratar” långsamt, vilket leder till låg bandbredd (långsamt internet).
Som du kan förvänta dig ”pratar” vågor som arbetar med hög frekvens riktigt snabbt. Men de är benägna att förvrängas. Om något kommer i vägen för dem (väggar, atmosfär, regn) kan din telefon tappa koll på förändringar i våglängd, vilket liknar att missa en bit morsekod eller binär. Av denna anledning kan en opålitlig anslutning till ett högfrekvensband ibland vara långsammare än en bra anslutning till ett lågfrekvensband
Tidigare undvek bärarna det högfrekventa millimetervågspektrumet till förmån för mellanbandsspektrum, som ”pratar” i medelhög takt. Men vi behöver 5G för att vara snabbare och stabilare än 4G, vilket är anledningen till att 5G-enheter använder något som kallas adaptiv strålväxling för att snabbt hoppa mellan frekvensband.
Adaptiv strålväxling är det som gör 5G till en pålitlig ersättning för 4G. I grund och botten övervakar en 5G-telefon kontinuerligt dess signalkvalitet när den är ansluten till ett högfrekvensband (millimetervåg) och håller utkik efter andra pålitliga signaler. Om telefonen upptäcker att signalkvaliteten är på väg att bli opålitlig, hoppar den sömlöst över till ett nytt frekvensband tills en snabbare, mer tillförlitlig anslutning är tillgänglig. Detta förhindrar eventuella hicka när du tittar på videor, laddar ner appar eller ringer videosamtal – och det är det som gör 5G mer pålitligt än 4G utan att offra hastigheten.
Millimetervåg: Snabb, ny och kort räckvidd
5G är den första trådlösa standarden som drar fördel av millimetervågspektrumet. Millimetervågspektrumet fungerar över 24 GHz-bandet, och som du kan förvänta dig är det utmärkt för supersnabb dataöverföring. Men, som vi nämnde tidigare, är millimetervågspektrumet benäget att förvrängas.
Tänk på millimetervågspektrumet som en laserstråle: det är exakt och tätt, men det kan bara täcka ett litet område. Dessutom klarar den inte mycket störningar. Även ett mindre hinder, som taket på din bil eller ett regnmoln, kan hindra överföringar av millimetervågor.
Återigen, det är därför adaptiv strålväxling är så avgörande. I en perfekt värld kommer din 5G-förberedda telefon alltid att vara ansluten till ett millimetervågspektrum. Men den här idealiska världen skulle behöva ett ton millimetervågtorn för att kompensera för millimetervågens dåliga täckning. Operatörer kanske aldrig betalar ut pengarna för att installera millimetervågstorn i varje gathörn, så adaptiv strålväxling säkerställer att din telefon inte hikar varje gång den hoppar från en millimetervågsanslutning till en mellanbandsanslutning.
Just nu är endast 24- och 28 GHz-banden licensierade för 5G-användning. Men FCC förväntar sig att auktionera ut 37, 39 och 47 GHz-banden för 5G-användning i slutet av 2019 (dessa tre band är högre i spektrumet, så de erbjuder snabbare anslutningar). När högfrekventa millimetervågor är licensierade för 5G kommer tekniken att bli mycket mer allmänt förekommande.
Mellanband (Sub-6): Anständig hastighet och täckning
Mellanband (även kallat Sub-6) är det mest praktiska spektrumet för trådlös dataöverföring. Den fungerar mellan 1 och 6 GHz-frekvenserna (2,5, 3,5 och 3,7-4,2 GHz). Om millimetervågspektrumet är som en laser, så är mittbandsspektrumet som en ficklampa. Det är kapabelt att täcka en anständig mängd utrymme med rimliga internethastigheter. Dessutom kan den röra sig genom de flesta väggar och hinder.
Det mesta av mellanbandsspektrumet är redan licensierat för trådlös dataöverföring och naturligtvis kommer 5G att dra fördel av dessa band. Men 5G kommer också att använda 2,5 GHz-bandet, som tidigare var reserverat för utbildningssändningar.
2,5 GHz-bandet ligger i den nedre delen av mellanbandsspektrumet, vilket innebär att det har bredare täckning (och lägre hastigheter) än de mellanbandsband vi redan använder för 4G. Det låter kontraintuitivt, men branschen vill att 2,5 GHz-bandet ska säkerställa att avlägsna områden märker uppgraderingen till 5G och att områden med extremt hög trafik inte hamnar på superlångsamma lågbandsspektrum.
Lågband: Långsammare spektrum för avlägsna områden
Vi har använt lågbandsspektrumet för att överföra data sedan 2G lanserades 1991. Dessa är lågfrekventa radiovågor som fungerar under 1 GHz-tröskeln (dvs. 600, 800 och 900 MHz band).
Eftersom lågbandsspektrumet består av lågfrekventa vågor, är det praktiskt taget ogenomträngligt för distorsion – det har stor räckvidd och kan röra sig genom väggar. Men, som vi nämnde tidigare, leder långsamma frekvenser till långsamma dataöverföringshastigheter.
Helst kommer din telefon aldrig att hamna på en lågbandsanslutning. Men det finns vissa anslutna enheter, som smarta glödlampor, som inte behöver överföra data med gigabithastigheter. Om en tillverkare bestämmer sig för att göra 5G-smarta glödlampor (användbart om din Wi-Fi stängs), finns det en god chans att de kommer att fungera på lågbandsspektrumet.
Källor: FCC, RCR trådlösa nyheter, BETYDANDE