Что такое частотные диапазоны 5G?

Сотовая сеть 5G Это интеграция множества инновационных технологий, таких как Интернет вещей (IoT), множественные входы-множественные выходы (MIMO), миллиметровые волны (mmWave), виртуальные сетевые функции (NFV), сети с более мягким определением (SDN) и многое другое. 5G обеспечит сверхбыструю скорость передачи данных, более высокую пропускную способность и более широкую полосу частот, чтобы эти технологии могли работать с максимальным потенциалом и оперативно реагировать на запросы пользователей. Услуги 5G будут первоначально развернуты на текущих 4G LTE (Long Term Evolution), получившая название Non-Standalone (NSA) 5G. Она будет делить транспортное пространство с 4G LTE, используя частоты в диапазоне sub-6 GHz, которые 4G LTE также использует для предоставления услуг пользователям.

Однако после полного развертывания основной архитектуры 5G будет использовать ее сеть для всех операций и услуг, став автономным (SA) 5G. В этой статье мы представим подробный обзор того, что такое частотные диапазоны 5G и какие технологии будут в них работать. Итак, начнем:

Что такое частотные диапазоны 5G?

Частоты 5G - это часть диапазона радиочастот, в котором данные пользователя передаются от источника к месту назначения. Другими словами, радиочастоты 5G обеспечивают передачу пользовательских данных от пользовательского оборудования (UE) к развитому узлу (eNB) или базовой станции (BS) к конечному пользователю.

В 5G более высокие частотные диапазоны будут использоваться в основном в густонаселенных районах или внутри помещений для предоставления услуг со1TP8связи на коротких расстояниях. В то время как более низкие частотные диапазоны будут использоваться в наружных приложениях, охватывающих менее густонаселенные районы, для предоставления услуг связи на большие расстояния. На низких частотах данные передаются с меньшей скоростью по сравнению с высокими частотами, но при этом передаются на большие расстояния. Однако со скоростью передачи данных 5G пользователи не будут ощущать никаких задержек при передаче данных на короткие расстояния, а также на большие.

Спектр 4G LTE и 5G

Согласно 3GPPЧастотный спектр, в котором работают сети 4G LTE, находится в диапазоне от 700 MHz до 2,7 GHz. Теоретическая пиковая скорость передачи данных LTE составляет 75 Мбит/с для восходящей линии связи и 300 Мбит/с для нисходящей линии связи с пространственным мультиплексированием, т. е. MIMO-антенна система.

Полоса спектра 5G делится на два диапазона: Первый диапазон частот - от 450 MHz до 6 GHz, в который также входит частотный диапазон LTE. Этот диапазон называется Sub-6 GHz. Второй диапазон, называемый спектром mmWave, охватывает от 24,25 GHz до 52,6 GHz. Теоретическая пиковая скорость передачи данных 5G составляет 20 Гбит/с для передачи данных по нисходящей линии и 10 Мбит/с для передачи данных по восходящей линии при полностью развернутой сети 5G.

Возможные частотные диапазоны для 5G

5G будет иметь расширенный диапазон частот для обеспечения качественного покрытия сигнала. Как и предыдущие мобильные сети, 5G также будет использовать дуплекс с частотным разделением (FDD) для более низких частотных диапазонов и дуплекс с временным разделением для более высоких частотных диапазонов, в частности, выше 10 GHz. Высокочастотный диапазон дополнит низкочастотные диапазоны, обеспечив повышенную емкость системы и большую пропускную способность для обработки большого трафика данных в густонаселенных районах. Полосы спектра 5G делятся на следующие три части:

1. Низкочастотный спектр 5G

Под низкочастотным диапазоном понимается диапазон спектра ниже 1GHz. В сетях 5G этот диапазон будет использоваться в основном для покрытия более обширных территорий, но с более низкой скоростью передачи данных и задержкой, которая, однако, будет лучше, чем в сетях 4G LTE. Производительность 5G в низкочастотном диапазоне будет зависеть от вашей близости к eNB. Кроме того, низкочастотные сигналы могут легко проникать в стены или окна зданий, обеспечивая услуги сотовой связи 5G.

2. Среднечастотный спектр 5G

Среднечастотный спектр охватывает диапазон частот от 1 GHz до 6 GHz. Этот частотный спектр считается идеальным для сервисов 5G, поскольку он может преодолевать большие расстояния, передавая при этом большой объем данных. Согласно GSMAСпектр от 3,3 GHz до 3,8 GHz очень привлекателен для 5G, поскольку многие страны выделили его для услуг 5G.

Однако некоторые страны используют для 5G и другие среднечастотные диапазоны, в том числе Китай и Япония, которые рассматривают для 5G частотный диапазон от 4,5 GHz до 5 GHz. В то время как в США и Канаде операторы уже развертывают услуги 5G в частотных диапазонах 2,3 GHz и 2,5 GHz - 2,6 GHz.

3. Высокочастотный спектр 5G Выше 6 GHz

5G обеспечит более высокую скорость передачи данных по сравнению с предыдущими поколениями сетей, которые будут работать в более высоких частотных диапазонах, т. е. выше 6 GHz. В таких более высоких диапазонах технология mmWave будет работать в сотах небольшого размера с использованием направленных антенн, что позволит снизить задержки и помехи до очень низкого уровня.

Согласно рекомендациям GSMA, операторы связи должны развернуть технологию mmWave в диапазонах 26 GHz, 40 GHz, 50 GHz и 66 GHz для предоставления мобильных услуг. Однако некоторые компании также рассматривают возможность использования 26 GHz и 28 GHz, поскольку они уже очень удобны для операторов, а поскольку это смежные диапазоны, мобильным устройствам будет проще их поддерживать.

Технология mmWave обеспечивает очень высокую скорость передачи данных - от 1 Гбит/с до 3 Гбит/с и выше. Однако она охватывает очень небольшие расстояния, например менее мили, и подвержена помехам со стороны деревьев и зданий. Поэтому mmWave подходит для использования в помещениях с малым радиусом действия.

Почему спектрум необходим?

Спектр - самый важный элемент любой сети communication, поскольку он позволяет операторам предоставлять своим клиентам сетевые услуги в определенных диапазонах спектра. В 5G высокочастотный диапазон обеспечит сверхбыструю скорость, которую еще никто не испытывал. Однако низкочастотный диапазон 5G будет охватывать большие территории и обеспечивать ко-телекоммуникации на большие расстояния.

Операторы ведут жесткую конкурентную борьбу за предоставление клиентам высококачественных услуг 5G, расширяя существующее покрытие, используя новые технологии и приобретая дополнительный спектр для обеспечения максимальной скорости передачи данных.

Заключение

Из этой статьи вы узнали о том, что такое частотные диапазоны 5G и в чем разница между спектром рабочих частот 4G LTE и 5G. Кроме того, в статье представлен подробный обзор возможных частотных диапазонов 5G, которые делятся на три части: низкочастотный спектр, среднечастотный и высокочастотный. Сеть 5G - это интеграция множества технологий, в которой люди увидят сотовую сеть, Wi-Fi, IoT и межмашинное взаимодействие (M2M), служащие людям вместе с их инновационными функциями. Хотя на начальном этапе она будет использовать архитектуру сети 4G, но после ее полного развертывания она произведет революцию во всех сферах человеческой жизни.