5G kuljettaa tietoa langattomasti sähkömagneettisen spektrin, erityisesti radiospektrin, läpi. Radiospektrissä on eri tasoisia taajuuskaistoja, joista osa on käytössä tässä seuraavan sukupolven teknologiassa. Koska 5G on vielä käyttöönottovaiheessa eikä vielä saatavilla kaikissa maissa, saatat kuulla esimerkiksi 5G-kaistanleveyden taajuuksista, taajuuksien huutokaupoista, mmWave 5G:stä jne. Älä huoli, jos tämä on hämmentävää. Sinun tarvitsee vain tietää 5G-taajuuskaistoista, että eri yritykset käyttävät taajuuden eri osia tiedonsiirtoon. Spektrin yhden osan käyttäminen toisen päälle vaikuttaa sekä yhteyden nopeuteen että matkaan, jonka se voi kulkea. Tästä paljon lisää alla.
5G-spektrin määritteleminen
Radioaaltojen taajuudet vaihtelevat 3 kilohertsistä (kHz) 300 gigahertsiin (GHz). Jokaisella spektrin osalla on sarja taajuuksia, joita kutsutaan a bändi, joilla on tietty nimi. Joitakin esimerkkejä radiotaajuuskaistoista ovat: erittäin matala taajuus (ELF), ultramatala taajuus (ULF), matala taajuus (LV), keskimääräinen taajuus (MF), ultrakorkea taajuus (UHF) ja erittäin korkea taajuus (EHF). Osa radiospektristä on korkea taajuusalue välillä 30 GHz ja 300 GHz (osa EHF-kaistaa), ja sitä kutsutaan usein nimellä millimetrin nauha (koska aallonpituudet ovat 1-10 mm). Tällä kaistalla ja sen ympärillä olevia aallonpituuksia kutsutaan siksi millimetriaalloiksi (mmWaves). mmWaves on suosittu valinta 5G:lle, mutta niitä käytetään myös radioastronomian, televiestinnän ja tutka-aseilla. Toinen osa 5G:n radiospektristä on UHF, joka on spektrissä alempi kuin EHF. UHF-kaistan taajuusalue on 300 MHz – 3 GHz, ja sitä käytetään kaikkeen TV-lähetyksistä ja GPS:stä Wi-Fi-verkkoon, langattomiin puhelimiin ja Bluetoothiin. 1 GHz:n ja sitä suurempia taajuuksia kutsutaan myös mikroaaltoiksi, ja 1–6 GHz:n taajuuksia pidetään usein osana «ali-6 GHz» spektriä.
Taajuus määrittää 5G:n nopeuden ja tehon
Kaikki radioaallot kulkevat valon nopeudella, mutta kaikki aallot eivät reagoi samalla tavalla ympäristöönsä tai käyttäytyvät samalla tavalla kuin muut aallot. Se on 5G-tornin käyttämän tietyn taajuuden aallonpituus, joka vaikuttaa suoraan lähetysten nopeuteen ja etäisyyteen. Korkeampi taajuus
- Suuremmat nopeudet.
- Lyhyemmät etäisyydet.
Alempi taajuus
- Pienemmät nopeudet.
- Pidemmät etäisyydet.
Aallonpituus on kääntäen verrannollinen taajuuteen (eli korkeilla taajuuksilla on lyhyempi aallonpituus). Esimerkiksi 30 Hz:n (matala taajuus) aallonpituus on 10 000 km (yli 6 000 mailia), kun taas 300 GHz (korkea taajuus) on vain 1 mm. Kun aallonpituus on hyvin lyhyt (kuten taajuudet spektrin yläpäässä), aaltomuoto on niin pieni, että se voidaan helposti vääristää. Tästä syystä todella korkeat taajuudet eivät voi kulkea yhtä pitkälle kuin matalammat. Nopeus on toinen tekijä. Kaistanleveys mitataan signaalin korkeimman ja alimman taajuuden erona. Kun siirryt ylöspäin radiospektrillä saavuttaaksesi korkeammat kaistat, taajuusalue on laajempi, ja siksi suoritusteho kasvaa (eli saat nopeammat latausnopeudet).
Miksi 5G-taajuudella on merkitystä
Koska 5G-solun käyttämä taajuus sanelee sen nopeuden ja etäisyyden, on tärkeää, että palveluntarjoaja (kuten Verizon tai AT&T) käyttää taajuuden osaa, joka sisältää työn kannalta hyödyllisiä taajuuksia. Esimerkiksi millimetriaalloilla, jotka ovat korkean kaistan spektrissä, on se etu, että ne voivat kuljettaa paljon dataa. Korkeammilla taajuuksilla olevat radioaallot absorboivat kuitenkin myös helpommin ilmassa, puissa ja lähellä olevissa rakennuksissa olevat kaasut. mmAallot ovat siksi hyödyllisiä tiheissä verkoissa, mutta eivät niin hyödyllisiä tiedon siirtämiseen pitkiä matkoja (vaimennuksen vuoksi). Näistä syistä ei ole olemassa mustavalkoista «5G-spektriä» – spektrin eri osia voidaan käyttää. 5G-palveluntarjoaja haluaa maksimoida etäisyyden, minimoida ongelmat ja saada mahdollisimman suuren suorituskyvyn. Yksi tapa kiertää millimetriaaltojen rajoituksia on monipuolistaa ja käyttää alempia kaistoja. Esimerkiksi 600 MHz:n taajuudella on pienempi kaistanleveys, mutta koska siihen ei todennäköisesti vaikuta ilman kosteus, se ei menetä tehoa yhtä nopeasti ja voi tavoittaa 5G-puhelimet ja muut 5G-laitteet kauempana, ja paremmin tunkeutuvien seinien läpi tarjotakseen vastaanoton sisätiloissa. Vertailun vuoksi, matalataajuiset (LF) -lähetykset 30 kHz – 300 kHz alueella sopivat erinomaisesti pitkän matkan viestintään, koska niissä on alhainen vaimennus, joten niitä ei tarvitse vahvistaa yhtä usein kuin korkeampia taajuuksia. Niitä käytetään esimerkiksi AM-radiolähetyksiin. Palveluntarjoaja voi käyttää korkeampia 5G-taajuuksia alueilla, joilla tarvitaan enemmän dataa, kuten suositussa kaupungissa, jossa on käytössä useita laitteita. Matalakaistataajuudet ovat kuitenkin hyödyllisiä 5G-yhteyden tarjoamiseksi useammille laitteille yhdestä tornista ja alueille, joilla ei ole suoraa näköyhteyttä 5G-soluun, kuten maaseutuyhteisöihin. Tässä on joitain muita 5G-taajuusalueita (kutsutaan monikerroksiseksi spektriksi):
- C nauha: 2–6 GHz kattavuuden ja kapasiteetin osalta.
- Super tietokerros: Yli 6 GHz (esim. 24-29 GHz ja 37-43 GHz) suuren kaistanleveyden alueilla.
- Kuuluvuusalue: Alle 2 GHz (kuten 700 MHz) sisä- ja laajemmilla peittoalueilla.
5G-taajuuksien käyttö operaattorin mukaan
Kaikki palveluntarjoajat eivät käytä samaa taajuuskaistaa 5G:lle. Kuten edellä mainittiin, 5G-spektrin jokaisen osan käyttämisessä on etuja ja haittoja.
- T-Mobile: Käyttö käyttää matalataajuista spektriä (600 MHz) ja 2,5 GHz:n spektriä. Sprint sulautui T-Mobileen ja väitti omaavansa enemmän taajuuksia kuin millään muulla operaattorilla Yhdysvalloissa kolmella taajuuskaistalla: 800 MHz, 1,9 GHz ja 2,5 GHz.
- Verizon: Heidän 5G Ultra Wideband -verkkonsa käyttää millimetriaaltoja, erityisesti 28 GHz ja 39 GHz.
- AT&T: Käyttää millimetriaaltospektriä tiheästi asutuilla alueilla ja keski- ja matalataajuuksia maaseutu- ja esikaupunkialueilla.
5G-taajuus on myytävä tai lisensoitava operaattoreille esimerkiksi huutokaupalla, jotta jokainen yritys voi käyttää tiettyä kaistaa. Kansainvälinen televiestintäliitto (ITU) säätelee radiotaajuuksien käyttöä ympäri maailmaa, ja sen kotimaista käyttöä valvovat useat sääntelyelimet, kuten FCC Yhdysvalloissa.