Verovatno ste već čuli da 5G tehnologija koristi milimetarski talasni spektar kako bi dostigla brzine od 10 Gbps. Međutim, važno je naglasiti da ona takođe koristi i niži i srednji spektar, baš kao i prethodna 4G generacija. Bez korišćenja sva tri spektra, 5G ne bi bio pouzdan sistem.
Dakle, koja je suštinska razlika između ovih spektara? Zašto oni prenose podatke različitim brzinama i zašto su svi oni od vitalnog značaja za uspešno funkcionisanje 5G mreže?
Kako elektromagnetne frekvencije prenose podatke?
Pre nego što se detaljnije upustimo u analizu talasa niskog, srednjeg i milimetarskog opsega, moramo razumeti osnovne principe bežičnog prenosa podataka. Bez toga, teško ćemo shvatiti razlike između ova tri spektra.
Radio talasi i mikrotalasi su nevidljivi ljudskom oku, ali se ponašaju kao talasi na površini vode. Sa povećanjem frekvencije talasa, rastojanje između dva uzastopna talasa (talasna dužina) se smanjuje. Vaš telefon meri talasnu dužinu kako bi identifikovao frekvencije i „čuo“ podatke koje određena frekvencija pokušava da prenese.
Međutim, stabilna, nepromenljiva frekvencija ne može „komunicirati“ sa vašim telefonom. Potrebno je njeno moduliranje, odnosno suptilno povećanje i smanjenje frekvencije. Vaš telefon prati te male promene mereći promene u talasnoj dužini i zatim te izmerene promene prevodi u podatke.
Možete zamisliti to kao kombinaciju binarnog i Morzeove azbuke. Ako pokušavate da prenesete Morzeovu azbuku koristeći baterijsku lampu, ne možete samo ostaviti lampu upaljenu. Morate je „modulirati“ na način koji se može protumačiti kao jezik.
5G najbolje funkcioniše uz sva tri spektra
Bežični prenos podataka ima jedno ozbiljno ograničenje: frekvencija je neraskidivo povezana sa propusnim opsegom.
Talasi koji rade na niskim frekvencijama imaju duge talasne dužine, što znači da se modulacije dešavaju sporo. Drugim rečima, oni „govore“ sporo, što rezultira niskim propusnim opsegom (spor internet).
S druge strane, talasi koji rade na visokim frekvencijama „govore“ veoma brzo. Ali su oni podložni izobličenju. Ako im se nešto nađe na putu (zidovi, atmosfera, kiša), vaš telefon može izgubiti praćenje promena u talasnoj dužini, što je slično kao da nedostaje deo Morzeove azbuke ili binarnog koda. Zbog toga, nepouzdana veza sa visokofrekventnim opsegom ponekad može biti sporija od dobre veze sa niskofrekventnim opsegom.
U prošlosti, operateri su izbegavali spektar milimetarskih talasa visokih frekvencija, preferirajući spektar srednjeg opsega, koji „govori“ umerenom brzinom. Ali pošto želimo da 5G bude brži i stabilniji od 4G, 5G uređaji koriste tehnologiju koja se zove adaptivno prebacivanje snopa kako bi brzo prelazili između frekvencijskih opsega.
Adaptivno prebacivanje snopa je ključni element koji čini 5G pouzdanom zamenom za 4G. U suštini, 5G telefon neprestano prati kvalitet svog signala kada je povezan na opseg visoke frekvencije (milimetarski talasi) i istovremeno traži druge pouzdane signale. Ako telefon otkrije da će kvalitet signala postati nepouzdan, on neprimetno prelazi na novi frekvencijski opseg dok ne bude dostupna brža i pouzdanija veza. To sprečava bilo kakve probleme prilikom gledanja video zapisa, preuzimanja aplikacija ili obavljanja video poziva i čini 5G pouzdanijim od 4G bez žrtvovanja brzine.
Milimetarski talas: brz, nov i kratkog dometa
5G je prvi bežični standard koji u potpunosti koristi prednosti spektra milimetarskih talasa. Ovaj spektar radi iznad opsega od 24 GHz i, kao što se i očekuje, izvanredan je za superbrz prenos podataka. Međutim, kao što je ranije pomenuto, spektar milimetarskih talasa je podložan izobličenju.
Možete ga zamisliti kao laserski zrak: precizan je i gust, ali pokriva samo malu površinu. Takođe, ne može podneti mnogo smetnji. Čak i manja prepreka, kao što je krov automobila ili kišni oblak, može ometati prenos milimetarskih talasa.
Opet, ovo je razlog zašto je adaptivno prebacivanje snopa ključno. U idealnom svetu, vaš 5G telefon bi uvek bio povezan na spektar milimetarskih talasa. Ali, takav idealni scenario bi zahtevao ogroman broj stubova za milimetarske talase kako bi se kompenzovala njihova slaba pokrivenost. Mobilni operateri možda nikada neće izdvojiti novac za postavljanje stubova za milimetarske talase na svakom uglu ulice, tako da adaptivno prebacivanje snopa osigurava da vaš telefon neće „štucati“ svaki put kada pređe sa veze milimetarskog talasa na vezu srednjeg opsega.
Trenutno su samo opsezi od 24 i 28 GHz licencirani za upotrebu u 5G mrežama. Međutim, FCC (Federalna komisija za komunikacije) očekuje da će do kraja 2019. godine prodati opsege od 37, 39 i 47 GHz za 5G upotrebu (ova tri opsega su viša u spektru i nude brže veze). Kada visokofrekventni milimetarski talasi budu licencirani za 5G, tehnologija će postati mnogo rasprostranjenija.
Srednji opseg (Sub-6): pristojna brzina i pokrivenost
Srednji opseg (takođe poznat i kao Sub-6) je najpraktičniji spektar za bežični prenos podataka. On radi u frekvencijama između 1 i 6 GHz (2,5, 3,5 i 3,7-4,2 GHz). Ako je spektar milimetarskog talasa poput lasera, onda je spektar srednjeg opsega poput baterijske lampe. On je sposoban da pokrije pristojnu površinu sa razumnim brzinama interneta. Osim toga, može da prolazi kroz većinu zidova i prepreka.
Većina srednjeg opsega je već licencirana za bežični prenos podataka i, naravno, 5G će koristiti te opsege. Međutim, 5G će takođe koristiti opseg od 2,5 GHz, koji je nekada bio rezervisan za obrazovne emisije.
Opseg od 2,5 GHz je na donjem kraju spektra srednjeg opsega, što znači da ima širu pokrivenost (i sporije brzine) od opsega srednjeg opsega koje već koristimo za 4G. Zvuči kontraintuitivno, ali industrija želi opseg od 2,5 GHz kako bi osigurala da i udaljena područja primete nadogradnju na 5G i da oblasti sa izuzetno velikim prometom ne završe na supersporim, niskopojasnim spektrima.
Niskopojasni: sporiji spektar za udaljena područja
Niskopojasni spektar koristimo za prenos podataka od lansiranja 2G 1991. godine. To su niskofrekventni radio talasi koji rade ispod praga od 1 GHz (konkretno, 600, 800 i 900 MHz opsezi).
Pošto se niskopojasni spektar sastoji od niskofrekventnih talasa, praktično je otporan na izobličenje – ima veliki domet i može da prolazi kroz zidove. Međutim, kao što smo već pomenuli, spore frekvencije dovode do sporih brzina prenosa podataka.
U idealnom slučaju, vaš telefon nikada ne bi trebao da završi na niskopojasnoj vezi. Međutim, postoje neki povezani uređaji, kao što su pametne sijalice, koji ne moraju da prenose podatke gigabitnim brzinama. Ako proizvođač odluči da napravi 5G pametne sijalice (što bi bilo korisno ako vam se isključi Wi-Fi), velika je verovatnoća da će one raditi na niskopojasnom spektru.
Izvori: FCC, RCR Wireless News, SIGNIANT