5G vervoert informatie draadloos via het elektromagnetische spectrum, met name het radiospectrum. Binnen het radiospectrum zijn verschillende niveaus van frequentiebanden, waarvan sommige worden gebruikt voor deze next-gen technologie. Met 5G nog in de beginfase van implementatie en nog niet beschikbaar in elk land, hoor je misschien over het 5G-bandbreedtespectrum, spectrumveilingen, mmWave 5G, enz. Maak je geen zorgen als dit verwarrend is. Het enige dat u echt moet weten over 5G-frequentiebanden, is dat verschillende bedrijven verschillende delen van het spectrum gebruiken om gegevens te verzenden. Het gebruik van het ene deel van het spectrum boven het andere heeft invloed op zowel de snelheid van de verbinding als de afstand die deze kan overbruggen. Hieronder nog veel meer hierover.
Het 5G-spectrum definiëren
Radiogolffrequenties variëren van 3 kilohertz (kHz) tot 300 gigahertz (GHz). Elk deel van het spectrum heeft een reeks frequenties, genaamd a band, die een specifieke naam hebben. Enkele voorbeelden van radiospectrumbanden zijn: extreem lage frequentie (ELF), ultra lage frequentie (ULF), lage frequentie (LV), gemiddelde frequentie (MF), ultra hoge frequentie (UHF), en extreem hoge frequentie (EHF). Een deel van het radiospectrum heeft een hoog frequentiebereik tussen 30 GHz en 300 GHz (onderdeel van de EHF-band), en wordt vaak de millimeter band (omdat de golflengten variëren van 1-10 mm). Golflengten in en rond deze band worden daarom millimetergolven (mmWaves) genoemd. mmWaves zijn een populaire keuze voor 5G, maar worden ook toegepast in gebieden zoals radioastronomie, telecommunicatie en radarkanonnen. Een ander deel van het radiospectrum dat voor 5G wordt gebruikt, is UHF, dat lager op het spectrum ligt dan EHF. De UHF-band heeft een frequentiebereik van 300 MHz tot 3 GHz en wordt voor alles gebruikt, van tv-uitzendingen en GPS tot wifi, draadloze telefoons en Bluetooth. Frequenties van 1 GHz en hoger worden ook wel microgolf genoemd, en frequenties van 1 tot 6 GHz worden vaak beschouwd als onderdeel van het “sub-6 GHz”-spectrum.
Frequentie bepaalt 5G-snelheid en -vermogen
Alle radiogolven reizen met de snelheid van het licht, maar niet alle golven reageren op dezelfde manier met de omgeving of gedragen zich hetzelfde als andere golven. Het is de golflengte van een bepaalde frequentie die wordt gebruikt door een 5G-toren die rechtstreeks van invloed is op de snelheid en afstand van de transmissies. Hogere frequentie
- Hogere snelheden.
- Kortere afstanden.
Lagere frequentie
- Lagere snelheden.
- Langere afstanden.
De golflengte is omgekeerd evenredig met de frequentie (dwz hoge frequenties hebben kortere golflengten). 30 Hz (lage frequentie) heeft bijvoorbeeld een golflengte van 10.000 km (meer dan 6.000 mijl), terwijl 300 GHz (hoge frequentie) slechts 1 mm is. Wanneer een golflengte erg kort is (zoals de frequenties aan de hogere kant van het spectrum), is de golfvorm zo klein dat deze gemakkelijk kan worden vervormd. Dit is de reden waarom echt hoge frequenties niet zo ver kunnen reizen als lagere. Snelheid is een andere factor. Bandbreedte wordt gemeten door het verschil tussen de hoogste en laagste frequentie van het signaal. Wanneer u op het radiospectrum opklimt om hogere banden te bereiken, is het frequentiebereik groter, en daardoor neemt de doorvoer toe (dwz u krijgt hogere downloadsnelheden).
Waarom het 5G-spectrum belangrijk is
Aangezien de frequentie die door een 5G-cel wordt gebruikt de snelheid en afstand dicteert, is het belangrijk voor een serviceprovider (zoals Verizon of AT&T) om een deel van het spectrum te gebruiken dat frequenties bevat die gunstig zijn voor het werk. Zo hebben millimetergolven, die zich in het hogebandspectrum bevinden, het voordeel dat ze veel gegevens kunnen vervoeren. Radiogolven in hogere banden worden echter ook gemakkelijker geabsorbeerd door gassen in de lucht, bomen en nabijgelegen gebouwen. mmWaves zijn daarom handig in dicht opeengepakte netwerken, maar niet zo handig voor het transporteren van gegevens over lange afstanden (vanwege de demping). Om deze redenen is er niet echt een zwart-wit “5G-spectrum” – verschillende delen van het spectrum kunnen worden gebruikt. Een 5G-provider wil de afstand maximaliseren, problemen minimaliseren en zoveel mogelijk doorvoer krijgen. Een manier om de beperkingen van millimetergolven te omzeilen, is door te diversifiëren en lagere banden te gebruiken. Een frequentie van bijvoorbeeld 600 MHz heeft een lagere bandbreedte, maar omdat het minder snel wordt beïnvloed door zaken als vocht in de lucht, verliest het niet zo snel stroom en kan het 5G-telefoons en andere 5G-apparaten verder weg bereiken, en beter door muren dringen om binnenontvangst te bieden. Ter vergelijking: laagfrequente (LF) uitzendingen in het bereik van 30 kHz tot 300 kHz zijn geweldig voor communicatie over lange afstanden omdat ze een lage demping ervaren en daarom niet zo vaak hoeven te worden versterkt als hogere frequenties. Ze worden gebruikt voor zaken als AM-radio-uitzendingen. Een serviceprovider kan hogere 5G-frequenties gebruiken in gebieden waar meer data nodig is, zoals in een populaire stad waar veel apparaten in gebruik zijn. Lage-bandfrequenties zijn echter handig om 5G-toegang te bieden tot meer apparaten vanuit een enkele toren en naar gebieden die geen directe zichtlijn naar een 5G-cel hebben, zoals plattelandsgemeenschappen. Hier zijn enkele andere 5G-frequentiebereiken (meerlaags spectrum genoemd):
- C-band: 2–6 GHz voor dekking en capaciteit.
- Super gegevenslaag: Meer dan 6 GHz (bijv. 24-29 GHz en 37-43 GHz) voor gebieden met hoge bandbreedte.
- Dekkingsgebied: Minder dan 2 GHz (zoals 700 MHz) voor binnen- en bredere dekkingsgebieden.
5G-spectrumgebruik per provider
Niet alle dienstverleners gebruiken dezelfde frequentieband voor 5G. Zoals we hierboven vermeldden, zijn er voor- en nadelen aan het gebruik van elk deel van het 5G-spectrum.
- T-Mobile: Gebruik maakt gebruik van laagbandspectrum (600 MHz) en 2,5 GHz-spectrum. Sprint is samengevoegd met T-Mobile en beweerde meer spectrum te hebben dan elke andere provider in de VS, met drie spectrumbanden: 800 MHz, 1,9 GHz en 2,5 GHz.
- Verizon: Hun 5G Ultra Wideband-netwerk maakt gebruik van millimetergolven, met name 28 GHz en 39 GHz.
- AT&T: Gebruikt millimetergolfspectrum voor dichtbevolkte gebieden en midden- en laagspectrum voor landelijke en voorstedelijke locaties.
5G-spectrum moet worden verkocht of in licentie worden gegeven aan operators, zoals via veilingen, zodat elk bedrijf een specifieke band kan gebruiken. De International Telecommunication Union (ITU) regelt het gebruik van het radiospectrum over de hele wereld, en het binnenlandse gebruik wordt gecontroleerd door verschillende regelgevende instanties, zoals de FCC in de VS.