Nicht alle 5G sind gleich: Millimeterwellen, Low-Band und Mid-Band erklärt

Nicht alle 5G sind gleich: Millimeterwellen, Low-Band und Mid-Band erklärt

Nicht alle 5G sind gleich: Millimeterwellen, Low-Band und Mid-Band erklärt Marko Aliaksandr / Shutterstock

Sie haben wahrscheinlich gehört, dass 5G das Millimeterwellenspektrum verwendet, um seine 10-Gbit / s-Geschwindigkeit zu erreichen. Es werden aber auch die Tief- und Mittelbandspektren verwendet, genau wie bei 4G. Ohne alle drei Spektren wäre 5G nicht zuverlässig.

Was ist der Unterschied zwischen diesen Spektren? Warum übertragen sie Daten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und warum sind sie alle für den Erfolg von 5G entscheidend?

Wie übertragen elektromagnetische Frequenzen Daten?

Bevor wir uns zu tief mit Band, Mittelband und Millimeterwelle müssen wir verstehen, wie die drahtlose Datenübertragung funktioniert. Andernfalls haben wir Probleme, die Unterschiede zwischen diesen drei Spektren in den Kopf zu schließen.

Radiowellen und Mikrowellen sind für das bloße Auge unsichtbar, aber sie sind buchstäblich wie Wellen geformt. Wenn die Frequenz einer Welle zunimmt, wird der Abstand zwischen jeder Welle (der Wellenlänge) kürzer. Ihr Telefon misst die Wellenlänge, um Frequenzen zu identifizieren und “ zu hören ” die Daten, die eine Frequenz zu übertragen versucht.

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Eine stabile, unveränderliche Frequenz kann jedoch ’ t “ talk ” zu Ihrem Telefon. Es muss durch subtiles Erhöhen und Verringern der Frequenzrate moduliert werden. Ihr Telefon beobachtet diese winzigen Modulationen, indem es Änderungen in der Wellenlänge misst und diese Messungen dann in Daten umsetzt.

Wenn es hilft, stellen Sie sich das als kombinierten Binär- und Morsecode vor. Wenn Sie versuchen, Morse-Code mit einer Taschenlampe zu übertragen, können Sie die Taschenlampe nicht einfach eingeschaltet lassen. Sie müssen “ modulieren ” es in einer Weise, die als Sprache interpretiert werden kann.

RELATED: Was ist 5G und wie schnell ist es?

5G funktioniert am besten mit allen drei Spektren

Die drahtlose Datenübertragung weist eine schwerwiegende Einschränkung auf: Die Frequenz ist zu stark an die Bandbreite gebunden.

Wellen, die bei einer niedrigen Frequenz arbeiten, haben lange Wellenlängen, sodass die Modulationen im Schneckentempo erfolgen. Mit anderen Worten, sie “ reden ” langsam, was zu einer geringen Bandbreite führt (langsames Internet).

Wie Sie erwarten, können Wellen, die mit einer hohen Frequenz betrieben werden, “ sprechen ” wirklich schnell. Aber sie neigen zu Verzerrungen. Wenn etwas in die Quere kommt (Wände, Atmosphäre, Regen), kann Ihr Telefon Änderungen der Wellenlänge aus den Augen verlieren, was dem Fehlen eines Teils des Morsecodes oder der Binärdatei gleicht. Aus diesem Grund kann eine unzuverlässige Verbindung zu einem Hochfrequenzband manchmal langsamer sein als eine gute Verbindung zu einem Niederfrequenzband. In der Vergangenheit haben Träger das Hochfrequenz-Millimeterwellenspektrum zugunsten von vermieden Mittelbandspektren, die “ sprechen ” in einem mittleren Tempo. Wir brauchen jedoch 5G, um schneller und stabiler als 4G zu sein. Aus diesem Grund verwenden 5G-Geräte die so genannte adaptive Strahlumschaltung, um schnell zwischen den Frequenzbändern zu springen.

Die adaptive Strahlumschaltung macht 5G zu einem zuverlässigen Ersatz für 4G. Im Wesentlichen überwacht ein 5G-Telefon kontinuierlich die Signalqualität, wenn es mit einem Hochfrequenzband (Millimeterwellenband) verbunden ist, und achtet auf andere zuverlässige Signale. Wenn das Telefon feststellt, dass die Signalqualität bald unzuverlässig wird, wechselt es nahtlos in ein neues Frequenzband, bis eine schnellere und zuverlässigere Verbindung verfügbar ist. Dies verhindert Schluckauf beim Ansehen von Videos, Herunterladen von Apps oder Tätigen von Videoanrufen. Dies macht 5G zuverlässiger als 4G, ohne dabei die Geschwindigkeit zu beeinträchtigen.

Millimeterwellen: schnell, neu und kurzreichweitig

5G ist der erste Funkstandard, der das Millimeterwellenspektrum nutzt. Das Millimeterwellenspektrum arbeitet über dem 24-GHz-Band und eignet sich, wie zu erwarten, hervorragend für eine superschnelle Datenübertragung. Wie bereits erwähnt, ist das Millimeterwellenspektrum jedoch anfällig für Verzerrungen.

Stellen Sie sich das Millimeterwellenspektrum wie einen Laserstrahl vor: Es ist präzise und dicht, aber es kann nur einen kleinen Bereich abdecken. Außerdem kann es nicht mit viel Interferenz umgehen. Selbst ein kleines Hindernis wie das Dach Ihres Autos oder eine Regenwolke können die Übertragung von Millimeterwellen behindern.

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Auch aus diesem Grund ist die adaptive Strahlumschaltung so entscheidend. In einer perfekten Welt ist Ihr 5G-fähiges Telefon immer mit einem Millimeterwellenspektrum verbunden. Aber diese ideale Welt würde eine Tonne Millimeterwellenmasten benötigen, um die schlechte Abdeckung durch Millimeterwellen zu kompensieren. Träger könnten niemals t berappenDas Geld für die Installation von Millimeterwellen-Türmen an jeder Straßenecke, sodass die adaptive Strahlumschaltung sicherstellt, dass Ihr Telefon nicht jedes Mal Schluckauf macht, wenn es von einer Millimeterwellen-Verbindung zu einer Mittelband-Verbindung wechselt.

Derzeit sind nur die 24- und 28-GHz-Bänder für die Verwendung mit 5G lizenziert. Die FCC geht jedoch davon aus, dass die 37-, 39- und 47-GHz-Bänder bis Ende 2019 für den 5-GHz-Betrieb versteigert werden können (diese drei Bänder sind im Spektrum höher und bieten daher schnellere Verbindungen). Sobald Hochfrequenz-Millimeterwellen für 5G lizenziert sind, wird die Technologie viel allgegenwärtiger.

Mittelband (Sub-6): Ordentliche Geschwindigkeit und Reichweite

Mittelband (auch Sub-6 genannt) ist das praktischste Spektrum für die drahtlose Datenübertragung. Es arbeitet zwischen den Frequenzen 1 und 6 GHz (2,5, 3,5 und 3,7-4,2 GHz). Wenn das Millimeterwellenspektrum wie ein Laser ist, dann ist das Mittelbandspektrum wie eine Taschenlampe. Es ist in der Lage, eine anständige Menge an Speicherplatz mit angemessenen Internetgeschwindigkeiten abzudecken. Außerdem kann es sich durch die meisten Wände und Hindernisse bewegen.

Der größte Teil des Mittelbandspektrums ist bereits für die drahtlose Datenübertragung lizenziert, und natürlich wird 5G diese Bänder nutzen. 5G wird jedoch auch das 2,5-GHz-Band nutzen, das früher für Bildungssendungen reserviert war.

Das 2,5-GHz-Band liegt am unteren Ende des Mittelbandspektrums. Dies bedeutet, dass es eine breitere Abdeckung (und langsamere Geschwindigkeiten) aufweist als die Mittelbänder, die wir bereits für 4G verwenden. Das hört sich nicht intuitiv an, aber die Industrie möchte, dass das 2,5-GHz-Band dafür sorgt, dass abgelegene Gebiete das Upgrade auf 5G bemerken und dass extrem stark frequentierte Gebiete nicht auf super-langsame Low-Band-Spektren stoßen.

Low-Band: Langsameres Spektrum für entfernte Gebiete

Wir verwenden seit dem Start von 2G im Jahr 1991 das Low-Band-Spektrum für die Datenübertragung. Dies sind niederfrequente Funkwellen arbeiten unterhalb der 1-GHz-Schwelle (dh der 600-, 800- und 900-MHz-Bänder).

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Da das Niederfrequenzspektrum aus niederfrequenten Wellen besteht, ist es praktisch undurchlässig für Verzerrungen und kann sich durch Wände bewegen . Wie bereits erwähnt, führen langsame Frequenzen jedoch zu langsamen Datenübertragungsraten.

Im Idealfall wird Ihr Telefon niemals über eine Low-Band-Verbindung verfügen. Es gibt jedoch einige angeschlossene Geräte, z. B. Smart Bulbs, die keine Datenübertragung mit Gigabit-Raten benötigen. Wenn ein Hersteller 5G-Glühbirnen herstellt (nützlich, wenn Ihr WLAN ausfällt), besteht eine gute Chance, dass diese auf dem Low-Band-Spektrum arbeiten.

Quellen: FCC, RCR Wireless News, SIGNIANT

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