Το 5G μεταφέρει πληροφορίες ασύρματα μέσω του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, συγκεκριμένα του ραδιοφάσματος. Εντός του ραδιοφάσματος υπάρχουν ποικίλα επίπεδα ζωνών συχνοτήτων, μερικά από τα οποία χρησιμοποιούνται για αυτήν την τεχνολογία επόμενης γενιάς.
Με το 5G να βρίσκεται ακόμα στα αρχικά του στάδια εφαρμογής και να μην είναι ακόμη διαθέσιμο σε κάθε χώρα, μπορεί να ακούτε για το φάσμα εύρους ζώνης 5G, τις δημοπρασίες φάσματος, το mmWave 5G κ.λπ.
Μην ανησυχείτε αν αυτό προκαλεί σύγχυση. Το μόνο που πραγματικά χρειάζεται να γνωρίζετε για τις ζώνες συχνοτήτων 5G είναι ότι διαφορετικές εταιρείες χρησιμοποιούν διαφορετικά μέρη του φάσματος για τη μετάδοση δεδομένων. Η χρήση ενός μέρους του φάσματος έναντι ενός άλλου επηρεάζει τόσο την ταχύτητα της σύνδεσης όσο και την απόσταση που μπορεί να καλύψει. Πολλά περισσότερα για αυτό παρακάτω.
Ορισμός του φάσματος 5G
Οι συχνότητες ραδιοκυμάτων κυμαίνονται οπουδήποτε από 3 kilohertz (kHz) έως 300 gigahertz (GHz). Κάθε τμήμα του φάσματος έχει ένα εύρος συχνοτήτων, που ονομάζονται ζώνη, που έχουν ένα συγκεκριμένο όνομα.
Μερικά παραδείγματα ζωνών ραδιοφάσματος περιλαμβάνουν εξαιρετικά χαμηλή συχνότητα (ELF), εξαιρετικά χαμηλή συχνότητα (ULF), χαμηλή συχνότητα (LF), μεσαία συχνότητα (MF), εξαιρετικά υψηλή συχνότητα (UHF) και εξαιρετικά υψηλή συχνότητα (EHF).
Ένα μέρος του ραδιοφάσματος έχει εύρος υψηλής συχνότητας μεταξύ 30 GHz και 300 GHz (μέρος της ζώνης EHF) και συχνά ονομάζεται ζώνη χιλιοστών (επειδή τα μήκη κύματός του κυμαίνονται από 1-10 mm). Επομένως, τα μήκη κύματος μέσα και γύρω από αυτήν τη ζώνη ονομάζονται κύματα χιλιοστών (mmWaves). Τα mmWaves είναι μια δημοφιλής επιλογή για 5G, αλλά έχουν εφαρμογή και σε τομείς όπως η ραδιοαστρονομία, οι τηλεπικοινωνίες και τα πυροβόλα ραντάρ.
Ένα άλλο μέρος του ραδιοφάσματος που χρησιμοποιείται για το 5G, είναι το UHF, το οποίο είναι χαμηλότερο στο φάσμα από το EHF. Η ζώνη UHF έχει εύρος συχνοτήτων από 300 MHz έως 3 GHz και χρησιμοποιείται για τα πάντα, από τηλεοπτικές εκπομπές και GPS έως Wi-Fi, ασύρματα τηλέφωνα και Bluetooth.
Οι συχνότητες από 1 GHz και άνω ονομάζονται επίσης μικροκύματα και οι συχνότητες που κυμαίνονται από 1–6 GHz συχνά λέγεται ότι αποτελούν μέρος του φάσματος "υπό-6 GHz".
Η συχνότητα καθορίζει την ταχύτητα και την ισχύ 5G
Όλα τα ραδιοκύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός, αλλά δεν αντιδρούν όλα τα κύματα με το περιβάλλον με τον ίδιο τρόπο ή δεν συμπεριφέρονται όπως τα άλλα κύματα. Είναι το μήκος κύματος μιας συγκεκριμένης συχνότητας που χρησιμοποιείται από έναν πύργο 5G που επηρεάζει άμεσα την ταχύτητα και την απόσταση των εκπομπών του.
- Μεγαλύτερες ταχύτητες.
- Μικρότερες αποστάσεις.
- Χαμηλότερες ταχύτητες.
- Μεγαλύτερες αποστάσεις.
Το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας (δηλαδή, οι υψηλές συχνότητες έχουν μικρότερα μήκη κύματος). Για παράδειγμα, τα 30 Hz (χαμηλή συχνότητα) έχουν μήκος κύματος 10.000 km (πάνω από 6.000 μίλια) ενώ τα 300 GHz (υψηλές συχνότητες) είναι μόλις 1 mm.
Όταν ένα μήκος κύματος είναι πραγματικά μικρό (όπως οι συχνότητες στο υψηλότερο άκρο του φάσματος), η κυματομορφή είναι τόσο μικρή που μπορεί εύκολα να παραμορφωθεί. Αυτός είναι ο λόγος που οι πολύ υψηλές συχνότητες δεν μπορούν να ταξιδέψουν τόσο μακριά όσο οι χαμηλότερες.
Η ταχύτητα είναι ένας άλλος παράγοντας. Το εύρος ζώνης μετράται από τη διαφορά μεταξύ της υψηλότερης και της χαμηλότερης συχνότητας του σήματος. Όταν ανεβαίνετε στο φάσμα ραδιοφώνου για να φτάσετε σε υψηλότερες ζώνες, το εύρος των συχνοτήτων είναι υψηλότερο, και επομένως η απόδοση αυξάνεται (δηλαδή, έχετε μεγαλύτερες ταχύτητες λήψης).
Γιατί έχει σημασία το φάσμα 5G
Δεδομένου ότι η συχνότητα που χρησιμοποιείται από μια κυψέλη 5G υπαγορεύει την ταχύτητα και την απόσταση, είναι σημαντικό για έναν πάροχο υπηρεσιών (όπως η Verizon ή η AT&T) να χρησιμοποιεί ένα μέρος του φάσματος που περιλαμβάνει συχνότητες που ωφελούν την εργασία.
Για παράδειγμα, τα κύματα χιλιοστών, που βρίσκονται στο φάσμα υψηλής ζώνης, έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούν να μεταφέρουν πολλά δεδομένα. Ωστόσο, τα ραδιοκύματα σε υψηλότερες ζώνες απορροφώνται επίσης πιο εύκολα από τα αέρια στον αέρα, τα δέντρα και τα κοντινά κτίρια. Τα mm κύματα είναι επομένως χρήσιμα σε πυκνά γεμάτα δίκτυα, αλλά όχι τόσο χρήσιμα για τη μεταφορά δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις (λόγω της εξασθένησης).
Για αυτούς τους λόγους, δεν υπάρχει πραγματικά ασπρόμαυρο "φάσμα 5G" - μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά μέρη του φάσματος. Ένας πάροχος 5G θέλει να μεγιστοποιήσει την απόσταση, να ελαχιστοποιήσει τα προβλήματα και να λάβει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη απόδοση. Ένας τρόπος για να ξεπεράσετε τους περιορισμούς των κυμάτων χιλιοστού είναι να διαφοροποιήσετε και να χρησιμοποιήσετε χαμηλότερες ζώνες.
Μια συχνότητα 600 MHz, για παράδειγμα, έχει χαμηλότερο εύρος ζώνης, αλλά επειδή δεν επηρεάζεται τόσο εύκολα από πράγματα όπως η υγρασία στον αέρα, δεν χάνει ισχύ τόσο γρήγορα και μπορεί να φτάσει σε τηλέφωνα 5G και άλλα Συσκευές 5G πιο μακριά, καθώς και καλύτερη διείσδυση στους τοίχους για λήψη εσωτερικών χώρων.
Για σύγκριση, οι εκπομπές χαμηλής συχνότητας (LF) στην περιοχή από 30 kHz έως 300 kHz είναι εξαιρετικές για επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων, επειδή παρουσιάζουν χαμηλή εξασθένηση και επομένως δεν χρειάζεται να ενισχύονται τόσο συχνά όσο υψηλότερα συχνότητες. Χρησιμοποιούνται για πράγματα όπως η ραδιοφωνική εκπομπή AM.
Ένας πάροχος υπηρεσιών μπορεί να χρησιμοποιεί υψηλότερες συχνότητες 5G σε περιοχές που απαιτούν περισσότερα δεδομένα, όπως σε μια δημοφιλή πόλη όπου χρησιμοποιούνται πολλές συσκευές. Ωστόσο, οι συχνότητες χαμηλής ζώνης είναι χρήσιμες για την παροχή πρόσβασης 5G σε περισσότερες συσκευές από έναν πύργο και σε περιοχές που δεν έχουν άμεση οπτική επαφή με κυψέλη 5G, όπως οι αγροτικές κοινότητες.
Ακολουθούν ορισμένα άλλα εύρη συχνοτήτων 5G (που ονομάζεται φάσμα πολλαπλών επιπέδων):
- C-band: 2–6 GHz για κάλυψη και χωρητικότητα.
- Super Data Layer: Πάνω από 6 GHz (π.χ. 24–29 GHz και 37–43 GHz) για περιοχές υψηλού εύρους ζώνης.
- Περιοχή κάλυψης: Κάτω από 2 GHz (όπως 700 MHz) για εσωτερικούς και ευρύτερους χώρους κάλυψης.
Χρήση φάσματος 5G από πάροχο
Δεν χρησιμοποιούν όλοι οι πάροχοι υπηρεσιών την ίδια ζώνη συχνοτήτων για 5G. Όπως αναφέραμε παραπάνω, υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στη χρήση οποιουδήποτε τμήματος του φάσματος 5G.
- T-Mobile: Χρησιμοποιεί φάσμα χαμηλής ζώνης (600 MHz) καθώς και φάσμα 2,5 GHz. Η Sprint συγχωνεύτηκε με την T-Mobile και ισχυρίστηκε ότι έχει περισσότερο φάσμα από οποιονδήποτε άλλο φορέα στις ΗΠΑ, με τρεις ζώνες φάσματος: 800 MHz, 1,9 GHz και 2,5 GHz.
- Verizon: Το δίκτυό τους Ultra Wideband 5G χρησιμοποιεί κύματα χιλιοστών, συγκεκριμένα 28 GHz και 39 GHz.
- AT&T: Χρησιμοποιεί φάσμα κυμάτων χιλιοστών για πυκνές περιοχές και μεσαίου και χαμηλού φάσματος για αγροτικές και προαστιακές τοποθεσίες.
Το φάσμα 5G πρέπει να πωληθεί ή να χορηγηθεί άδεια σε χειριστές, όπως μέσω δημοπρασιών, προκειμένου οποιαδήποτε εταιρεία να χρησιμοποιήσει μια συγκεκριμένη ζώνη. Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) ρυθμίζει τη χρήση του ραδιοφάσματος σε όλο τον κόσμο και η οικιακή χρήση ελέγχεται από διαφορετικούς ρυθμιστικούς φορείς, όπως η FCC στις ΗΠΑ.
