Вы могли заметить, что развертывание 5G было намного сложнее, чем предыдущие достижения в области сотовых технологий. Конечно, во времена развертывания 3G и 4G/LTE мы не слышали таких терминов, как «средний диапазон», «C-диапазон», «mmWave» и «sub-6GHz».
Конечно, эти технологии не обещают совершить революцию в области беспроводной связи, как 5G. Справедливо сказать, что даже лучший сервис 4G/LTE в основном ограничивался использованием смартфонов и планшетов. Напротив, 5G уже становится жизнеспособной заменой интернет-услуг для дома и бизнеса.
Мавенир
В конце концов, 5G может обеспечить высокую скорость и меньшую задержку, которые когда-то были исключительной прерогативой дорогих тарифных планов широкополосного доступа. Однако вся эта мощь сопряжена со своим собственным набором проблем.
Главным из них является поиск лучших частот для радиосигналов 5G. Радиоволны не становятся менее загруженными, и операторы связи и регуляторы должны выяснить, куда поместить эти сигналы 5G, чтобы они не мешали чему-либо еще.
Однако для того, чтобы 5G выполнил свое обещание, ему также необходимо открыть новые горизонты в радиочастотном спектре, используя частоты, которые никогда раньше не использовались для сотовой связи.
Существует прямая зависимость между частотой, скоростью и диапазоном при работе с радиочастотами. Более высокие частоты обеспечивают большую пропускную способность, что означает более высокие скорости, но они не могут охватывать почти такую же большую область. Низкие частоты распространяются намного дальше и могут даже намного эффективнее проникать в твердые объекты, такие как стены, но они сравнительно медленные.
Вы, вероятно, уже знакомы с этой концепцией, если когда-либо пытались оптимизировать свой домашний маршрутизатор Wi-Fi. Диапазон 2,4 ГГц обеспечивает лучший диапазон на более низких скоростях, а диапазон 5 ГГц обеспечивает более высокие скорости на более коротком расстоянии. Тот же принцип и с сотовыми частотами.
В вашем доме это можно решить, переместив маршрутизатор Wi-Fi в более удобное место или вложив средства в ячеистую систему Wi-Fi, чтобы обеспечить дополнительное покрытие. Сотовые операторы должны делать то же самое; использование более высоких частот требует, чтобы они построили больше башен.
Теперь, поскольку мы ожидаем, что 5G будет значительно быстрее, чем сотовые сервисы, которые были раньше, он должен работать на более высоких частотах, чем старые сервисы 3G или 4G/LTE. Хотя 5G предлагает некоторые инновации, которые позволяют ему лучше использовать любую пропускную способность, он по-прежнему ограничен законами физики в отношении того, сколько данных он может упаковать на заданную частоту.
Конечно, сигналы сотовой связи — не единственное, что использует радиоволны. Даже в вашем доме все, от вашего маршрутизатора Wi-Fi до устройства открывания гаражных ворот, работает в одном и том же общем радиочастотном (РЧ) спектре. В более широком мире есть радиолюбительские службы, авиационное оборудование, морское радио, GPS, метеорологическое оборудование и многое другое.
Чтобы все эти вещи не мешали друг другу, Федеральная комиссия по связи США (FCC) регулирует, какие частоты могут использоваться и кто может их использовать посредством лицензионных соглашений.
До появления 5G услуги сотовой связи всегда находились в диапазоне от 600 МГц до 2300 МГц (2,3 ГГц), в основном сосредоточенные вокруг 800 МГц и 1,9 ГГц. Операторы связи приобрели лицензии на этот спектр у FCC много лет назад, и, поскольку более новые технологии, такие как 3G и 4G/LTE, работали в том же диапазоне, необходимость в покупке нового спектра возникала редко.
Все изменилось, когда появился 5G. Хотя запуск 5G на этих более низких частотах все еще возможен, это не идеальный дом. Низкополосный 5G будет предлагать только дополнительный прирост производительности по сравнению с 4G/LTE по разным причинам. Чтобы по-настоящему извлечь выгоду из того, что может предложить 5G, операторам связи необходимо было получить доступ к более высокочастотному спектру.
Над частотами, наиболее часто используемыми для сотовых услуг, находится «среднеполосный» или «среднечастотный» спектр. Хотя это работает от 1 ГГц до 6 ГГц, считается, что «средний диапазон 5G» находится в диапазоне от 2,4 ГГц до 4 ГГц. Это также лучшее место для 5G. Он обеспечивает наилучший баланс производительности и диапазона; он может обеспечить значительно более высокие скорости, чем 4G/LTE, не требуя от операторов развертывания сотен дополнительных вышек.
Именно здесь находится «С-диапазон», о котором мы все так много слышали в последнее время. «С-диапазон» в данном случае относится к спектру 3,7–3,98 ГГц. которые FCC продала с аукциона в начале 2021 года.
Однако с технической точки зрения частоты от 2 до 4 ГГц обозначаются как часть «S-диапазона», а C-диапазон — от 4 до 8 ГГц. Когда FCC начала искать какой-то спектр, который можно было бы перераспределить для использования в 5G, ей удалось найти участок в диапазоне 3,7–4,2 ГГц, который можно было освободить, и, поскольку он перешел на территорию C-диапазона, она решила использовать это имя для весь блок спектра.
Джесси Холлингтон / Digital Trends
Диапазон 3,7–4,2 ГГц изначально был выделен для использования Фиксированной спутниковой службой (ФСС) для передачи данных из космоса на наземные станции. Поскольку он был связан с диапазоном 5,925-6,425 ГГц для отправки сигналов обратно в космос, весь блок был известен как «обычный диапазон C», поскольку именно в нем находилась основная часть сигналов.
Федеральная комиссия связи смогла выделить 280МГц спектра в этом диапазоне — частоты 3,7–3,98 ГГц — для использования операторами 5G. Это стало частью знакового аукциона FCC 2020–2021 годов, на котором Verizon заплатила рекордные 45,4 миллиарда долларов, чтобы получить в свои руки этот важный новый спектр.
Однако Verizon была не одинока в этом. AT&T потеряла 23,4 миллиарда долларов, а предложение T-Mobile составило 9,3 миллиарда долларов.
Развертывание C-диапазона
Как только пыль на аукционе частот FCC улеглась, Verizon и AT&T быстро приступили к работе, используя свои новые частоты, планируя начать их развертывание 5 декабря 2021 года.
Verizon включила новый C-диапазон в свою сверхширокополосную услугу 5G, первоначально развернутую с использованием гораздо более высокочастотного и коротковолнового спектра mmWave. В результате, по словам оператора, будет охвачено более 100 миллионов человек в более чем 1700 городах.
AT&T выбрала медленный, но неуклонный подход, первоначально развертывая свой спектр C-диапазона только в семи городах с планами постепенного расширения.
Однако AT&T также более осторожно разыгрывала свои карты. В то время как Verizon вложила все свои деньги в аукцион 3,7–3,98 ГГц, AT&T подстраховала свои ставки, выкупив немного более высокочастотного спектра, но отложив до тех пор, пока не сможет получить менее спорный кусок на более позднем аукционе: 40 МГц спектра. в диапазоне 3,45–3,55 ГГц.
До развертывания C-диапазона AT&T и Verizon застряли, используя низкочастотный спектр и делясь им со своими сетями 4G/LTE с использованием технологии распределенного расширенного спектра (DSS). В результате скорость 5G была едва отличима от скорости 4G/LTE.
T-Mobile был единственным оператором, опережающим игру. Благодаря слиянию со Sprint в 2020 году оператор Un-carrier получил в свои руки более широкий диапазон частот 2,5 ГГц, который ранее использовался для услуг Sprint 4G/LTE. Компания быстро вывела эти вышки Sprint из эксплуатации и перепрофилировала этот спектр для своей услуги Ultra Capacity 5G.
В результате T-Mobile охватила более 200 миллионов клиентов впечатляющими скоростями 5G за несколько месяцев до того, как AT&T и Verizon смогли даже начать развертывание C-диапазона. Вот почему T-Mobile неизменно занимает первое место по производительности, покрытию и надежности 5G.
Однако в последние несколько месяцев этот разрыв сокращается, поскольку Verizon и AT&T успешно используют свой новый спектр C-диапазона. Хотя T-Mobile также приобрел часть этого спектра на прошлогоднем аукционе, он использует его для дополнения своей существующей сети 2,5 ГГц, а не для создания совершенно новых сот.
В то время как у T-Mobile было очевидное преимущество, AT&T и Verizon могут иметь решающее преимущество, используя исключительно более высокие частоты C-диапазона. Это будет не так важно, как переход с низкочастотного на C-диапазон, но спектр 3,7–3,98 ГГц должен позволить обоим операторам предлагать еще более высокие скорости, даже если это означает, что им придется построить еще несколько вышек для обеспечить оптимальное покрытие.
