Как работает 5G – основы беспроводной сети нового формата

Если вы следите за новостями о беспроводных технологиях следующего поколения, в частности, 5G, то вы обязательно встретите такие термины, как «нижний диапазон», «средний диапазон» и «миллиметровая волна». Но что, на самом деле, означают эти термины? Ответ может дать обзор того, как работает 5G, поэтому в этом руководстве мы разберем типы 5G.

Как работает спектр радиоволн

Низкочастотная, среднечастотная и миллиметровая волны относятся к разным сегментам электромагнитного спектра. Все три находятся в диапазоне радиоволн, но спектр также содержит видимый свет, гамма-лучи, рентгеновские лучи, микроволны и многое другое.

В радиоволновом диапазоне спектра уже довольно тесно. В то время как радиочастотный всё больше используется мобильными устройствами. Он, помимо прочего, также поддерживает вещательное телевидение, радио и авиационную связь.

Радиочастотный спектр колеблется от 30 Гц до 300 ГГц. Это довольно массивный диапазон, отсюда понятно, почему на дальних концах этого диапазона возможности значительно отличаются.

Спектр на нижней стороне, известный как нижняя полоса, имеет более длинные волны, чем спектр на верхней стороне, что позволяет ему быть более устойчивым и преодолевать большие расстояния. Волны становятся короче на средних частотах, увеличивая ширину полосы, но теряя дальность передачи. В конце они достигают миллиметровой волны, способной передавать большие объемы данных за короткое время, но на ограниченных дистанциях.

Важность миллиметровой волны

Миллиметровая волна имеет в своем названии указание на небольшой размер её длин волн, которые варьируются от 10 миллиметров до 1 миллиметра. Это чрезвычайно эффективный диапазон спектра с большой пропускной способностью, но он также очень чувствителен к внешним преградам – будь то стены, деревья или даже просто дождь.

В то время как низкочастотные антенны хороши для охвата областей до нескольких километров – будь то большие участки города, жилые районы или сельские просторы – миллиметровая волна (или ммВт) имеет больше смысла для небольших целевых развертываний, таких как внутри бейсбольного стадиона или для фиксированной беспроводной связи в определенной области.

Фиксированная беспроводная связь или использование беспроводной связи для замены проводного интернета – это один из первых вариантов использования, которые большинство операторов пытаются использовать с 5G.

В дополнение к более широкой полосе пропускания, одна из самых интересных составляющих миллиметровой волны как для телекоммуникационных компаний, так и для потребителей – это возможность расширения каналов, что также помогает обеспечить значительные преимущества в скорости.

Подумайте об этом так: вместо того, чтобы иметь несколько узких дорог от фабрики к покупателю, разве не было бы более эффективно иметь большую автостраду? До 5G многие в отрасли скептически относились к тому, что такой привередливый спектр можно коммерчески использовать эффективным способом. Тем не менее, с помощью таких методов, как формирование луча, инженеры и ученые, работающие над 5G, сделали это возможным.

Ожидания в реальном мире

Итак, что же всё это значит? Использование миллиметровых волн стало одним из самых значительных достижений, приведших к появлению пятого поколения беспроводных сетей, и оно позволяет достичь невероятно высоких скоростей. Если вам повезёт использовать mmWave в этом году, скорее всего, это будет смартфон и активация функции будет быстро разряжать аккумулятор.

Что касается 5G на средних и низких частотах, улучшения будут более постепенными. Новая беспроводная технология более эффективна, чем 4G LTE на существующих диапазонах. Кроме того, 5G разработан специально для использования в сети 4G с целью усиления, а не замены 4G. В конце концов, как и любая беспроводная технология, она станет доминирующей, так как операторы постепенно модернизируют свое оборудование, создавая сети с гораздо более стабильно высокими скоростями.

В конечном счете, высокочастотный спектр – и необходимость в нём – является основной историей развития 5G. Первые годы 5G может быть ухабистым (у каждой беспроводной технологии был свой неловкий подростковый возраст), но возможности, которые эти инновации предоставляют, огромны.

Благодаря mmWave и улучшениям в спектре низких и средних частот, будущее выглядит более ориентированным на беспроводные данные, чем когда-либо.