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Se você Se pensar que o 5G parece mais complicado do que as tecnologias celulares anteriores, você não está totalmente errado. O 5G promete desempenho mais rápido, melhor cobertura e conectividade onipresente para alimentar a próxima geração de carros autônomos e dispositivos inteligentes. Para conseguir isso, ela precisa ultrapassar os limites do que era possível com as tecnologias celulares mais antigas.
Isso também exige que o 5G opere em uma faixa muito mais ampla de frequências. Afinal, estamos falando de uma tecnologia que tem potencial para substituir as conexões de banda larga com fio e até mesmo muitas redes Wi-Fi tradicionais. No futuro, uma rede 5G não será algo que você simplesmente recorrerá quando uma conexão melhor não estiver disponível-pode muito bem ser a melhor conexão que você pode obter.
Então, qual a frequência uma rede 5G opera? Não há uma resposta direta para isso, mas também não é tão complicado quanto parece à primeira vista. As redes 5G usam muitas frequências diferentes, mas todas podem ser agrupadas em três faixas específicas, cada uma com seus próprios prós e contras.
A relação velocidade e alcance
Antes de discutirmos as faixas de frequência usadas pelo 5G, é essencial entender por que tantas frequências diferentes são necessárias. A resposta a essa pergunta é algo que você já deve ter experimentado em sua própria casa.
Shutterstock por kasarp studio
Enquanto estes naturalmente têm um alcance muito menor do que o rádio celular torres, os mesmos princípios se aplicam. Frequências mais altas podem transportar mais dados, mas não viajam tão longe e não penetram em objetos sólidos tão bem. Frequências mais baixas vão muito mais longe e são menos propensas a interferências, mas também são muito mais lentas.
As operadoras de rede móvel precisam considerar essas mesmas compensações ao construir suas redes 5G. Os sinais 5G de frequência mais alta podem fornecer velocidades sem fio incrivelmente rápidas, mas não podem cobrir muito mais do que um quarteirão da cidade. No outro extremo do espectro, os sinais de baixa frequência podem chegar a quilômetros, mas não oferecem desempenho visivelmente melhor do que as tecnologias 4G/LTE mais antigas.
Sub-6 versus mmWave
Quando o 5G estava sendo lançado, a indústria dividiu as frequências em duas faixas geralmente amplas: Sub-6GHz (Sub-6) e onda milimétrica (mmWave).
Como o nome indica, as frequências Sub-6 deveriam incluir todas aquelas abaixo de 6 GHz, enquanto o espectro 5G mmWave começou em torno de 24 GHz e subiu a partir daí.
Em termos práticos, os primeiros lançamentos do Sub-6 5G ficaram principalmente abaixo da faixa de 2GHz. Como essas frequências já eram utilizadas por redes 4G/LTE e até mesmo por redes 3G mais antigas, as operadoras já possuíam as licenças necessárias para usá-las. Isso facilitou a implantação rápida do 5G em suas redes existentes, e foi exatamente isso que a T-Mobile e a AT&T fizeram.
Dish Wireless
Especificamente, a AT&T e a T-Mobile configuraram suas redes 5G nas mesmas frequências de 850 MHz e 1,9 GHz (1900 MHz) usadas pelas primeiras redes GSM “2G” e nas frequências de 700 MHz e 1,7 GHz (1700 MHz) que entraram em uso com os lançamentos de 3G e LTE. A AT&T também executou alguns serviços 5G na faixa de 2,3 GHz, enquanto a T-Mobile desceu para 600 MHz para obter uma cobertura ainda melhor para sua rede 5G”nacional”.
Enquanto isso, a Verizon decidiu ir na direção oposta com seu lançamento inicial de 5G, usando a frequência mmWave de 28 GHz muito mais rápida. Isso permitiu que a Verizon ostentasse as velocidades mais rápidas; um OpenSignal de 2020 O relatório tinha a Verizon bem na liderança globalmente, com velocidades médias de download de 506Mbps, já que não tinha redes Sub-6 5G para diminuir sua pontuação. No entanto, o alcance extremamente limitado de frequências mmWave significou que menos de 1% dos clientes da Verizon viram a rede 5G da empresa aparecer em seus smartphones.
Os desafios do 5G de banda baixa
Para fazer 5G e 4G coexistirem pacificamente nas mesmas frequências, as operadoras tiveram que recorrer a uma tecnologia conhecida como Dynamic Compartilhamento de espectro (DSS). Esse novo recurso 5G permitiu que ele cedesse as ondas de rádio ao tráfego 4G mais antigo.
O problema com isso é que as redes 4G não sabem nada sobre DSS; O 4G não foi ensinado a compartilhar, então sempre cabia ao tráfego 5G se afastar educadamente sempre que o tráfego 4G aparecia. Em outras palavras, os sinais 4G mais antigos e mais lentos sempre têm prioridade sobre o 5G mais novo e mais rápido.
Isso significa que além de ser prejudicada pela capacidade limitada de frequências mais baixas, as redes 5G de banda baixa também tiveram que lidar com todo o tráfego 4G nessas ondas de rádio. Não é de admirar que as primeiras redes 5G não pudessem fornecer velocidades notavelmente mais rápidas que 4G.
Mesmo quando a Verizon finalmente ativou sua rede 5G nacional de banda baixa no final de 2020 para levar 5G para os outros 99% de seus clientes, seu desempenho 5G era tão ruim que alguns especialistas recomendaram que as pessoas desligassem o 5G em seus smartphones para economizar bateria.
O novo espectro de banda média muda o jogo
Seguindo esses lançamentos iniciais, aconteceram duas coisas que mostraram que especialistas do setor podem ter errado ao agrupar todas as frequências abaixo de 6 GHz em uma única categoria”Sub-6″.
Ambos envolveram o uso de um espectro de banda média de frequência mais alta, embora as operadoras o abordassem de dois ângulos diferentes.
Graças à sua fusão em 2019 com a Sprint, a T-Mobile tinha um ás na manga. A Sprint fez a escolha incomum de executar sua rede 4G/LTE quase exclusivamente em uma faixa de espectro de 2,5 GHz, bem acima da faixa usada por outras operadoras e redes GSM e 3G mais antigas.
No entanto, em vez de mantendo essa rede 4G/LTE mais antiga por perto, a T-Mobile descomissionou cirurgicamente todas as torres da Sprint, liberando esse espectro de 2,5 GHz para ser usado exclusivamente em novos lançamentos de 5G. Isso deu à T-Mobile frequências mais rápidas para brincar que não seriam sobrecarregadas pelos sinais 4G. Portanto, o tráfego 5G tinha um caminho claro nessas ondas de rádio sem a necessidade de empregar DSS para ceder ao tráfego 4G mais antigo. Isso se tornou a espinha dorsal da rede 5G Ultra Capacity da T-Mobile.
Jesse Hollington/Digital Trends
AT&T e Verizon não tiveram tanta sorte. Embora a AT&T tivesse um espectro de 2,3 GHz, não tinha o suficiente para fazer a diferença. Em vez disso, ambas as operadoras tiveram que esperar até que a Comissão Federal de Comunicações (FCC) liberasse um pouco mais de espectro no que agora é conhecido como faixa de banda C.
Um leilão da FCC no início de 2021 viu a Verizon cair US$ 45,4 bilhões para garantir o máximo possível desse espectro. A AT&T também gastou mais de US$ 23 bilhões, e até a T-Mobile pegou um pedaço do bolo por US$ 9,3 bilhões. Isso deu às operadoras o direito de executar redes 5G em frequências entre 3,7 GHz e 3,98 GHz.
Ambas as operadoras começaram a usar esse novo espectro no início deste ano, e as frequências mais altas já estão se provando mais do que capaz de entregar as velocidades que o 5G prometeu em primeiro lugar. Embora a T-Mobile tenha um avanço graças às suas implantações anteriores de 2,5 GHz, a Verizon está alcançando rapidamente e a AT&T não está muito atrás.
Embora essas frequências de banda média e banda C ainda estejam bem abaixo de 6 GHz, eles estão em uma classe totalmente diferente das frequências de banda baixa que inicialmente definiram a faixa Sub-6.
Onde o mmWave se encaixa?
Embora os médios-range spectrum se destacou como o ponto ideal para 5G, oferecendo a melhor combinação de alcance e desempenho, ainda há lugar para mmWave em lançamentos de 5G.
A Verizon pode ter cometido um erro tático ao colocar todos os seus ovos na cesta de mmWave, mas tinha o cerne de uma boa ideia. Apenas mmWave pode fornecer a confiabilidade e o desempenho necessários em áreas densamente povoadas.
AT&T e T-Mobile talvez tenham entendido isso melhor. Ambos lançaram o mmWave de forma mais estratégica, cobrindo lugares como estádios, salas de concerto, aeroportos e outros lugares onde milhares ou dezenas de milhares de pessoas provavelmente se reunirão.
Jesse Hollington/Digital Trends
É em situações como essa que o mmWave brilha. A maior capacidade das frequências de 28GHz e 39GHz usadas para 5G mmWave significa mais largura de banda para muitos outros dispositivos. Se você já ficou frustrado com o desempenho ruim do 4G ou mesmo com um indicador”Sem sinal”ao participar de um evento esportivo ou concerto movimentado, ficará feliz em saber que o mmWave resolve isso. Ao usar essas frequências mais altas, as operadoras podem fornecer um desempenho 5G sólido para milhares de participantes em um estádio sem suar a camisa.
A combinação de frequência 5G
Provavelmente já está aparente que não há uma frequência perfeita para as redes 5G funcionarem. Para que as operadoras cumpram o que o 5G promete, elas precisam usar uma combinação de espectro 5G de acordo com as circunstâncias.
Dish Wireless
É por isso que as torres 5G de banda baixa continuarão cobrindo o campo, e a boa notícia é que, à medida que mais pessoas migram para smartphones 5G e outros dispositivos, a quantidade de tráfego 4G nesses as frequências diminuirão, abrindo caminho para velocidades 5G mais rápidas, mesmo nas frequências mais baixas.
Enquanto isso, as operadoras continuarão a complementar suas redes 5G de banda média mais rápidas com transceptores mmWave em locais como estádios e aeroportos onde e capacidade extra é necessária para suportar grandes grupos de pessoas. A Verizon também não tem planos de encerrar sua rede mmWave original já encontrada em muitas áreas urbanas do centro.
O que vem a seguir para o espectro 5G?
Essas três faixas de frequência são apenas o começo. As operadoras já estão competindo por novos blocos de espectro 5G, embora leve algum tempo para que todas as peças sejam colocadas.
Por exemplo, um quarto jogador em campo, Dish, pode acabar sendo um azarão nesta corrida. Renascendo das cinzas da fusão T-Mobile/Sprint, a Dish recentemente ativou sua nova rede Smart 5G, que usa uma nova e revolucionária tecnologia baseada em nuvem para tornar mais rápido e acessível a implantação de seu serviço 5G em todo o país.
A Dish está pressionando a FCC para abrir a banda de 12 GHz, embora esteja atualmente em uma briga por esse espectro com o serviço SpaceX Starlink de Elon Musk. É difícil dizer como 12 GHz se encaixará no mix 5G-nem sabemos como chamá-lo, pois ele fica na vasta lacuna entre Sub-6, que para em 6 GHz, e mmWave, que começa em 24 GHz.
No entanto, esse espectro de 12 GHz pode se tornar um novo ponto ideal, fornecendo velocidades ainda mais rápidas sem sacrificar quase tanto o alcance quanto o mmWave de 28 GHz.
T-Mobile e Dish também possuem licenças coletivas para 99 % do espectro de 47 GHz, embora ainda não esteja claro o que as operadoras planejam fazer com isso. A FCC também planeja licenciar mais espectro mmWave nas faixas de 57-64GHz, 71GHz, 81GHz e 92GHz.
Nem toda operadora está colocando suas esperanças neste espectro de frequência extremamente alta (EHF). A T-Mobile vem trabalhando para alcançar velocidades semelhantes às mmWave em redes Sub-6 usando um novo recurso conhecido como tecnologia Carrier Aggregation. Como o nome indica, isso une vários canais 5G de banda baixa e média, combinando sua largura de banda.
No entanto, o maior obstáculo para essas novas iniciativas será esperar que os fabricantes de chips e telefones se recuperem. O mais recente Snapdragon X60 da Qualcomm oferece suporte básico para a estratégia de agregação de operadora da T-Mobile, enquanto os novos X65 e X70 melhoram isso. Isso significa que o iPhone 13, Galaxy S21 e modelos mais recentes estão prontos para isso. No entanto, os primeiros telefones 5G, como o iPhone 12 e o Samsung Galaxy S20 Ultra, não poderão aproveitá-lo.
O novo espectro é outra questão. As operadoras podem abrir qualquer espectro que a FCC permita, mas os smartphones também devem estar prontos para suportar essas frequências-e a maioria não vai além dos padrões que já foram amplamente implantados.
Por exemplo, ainda não há telefones no mercado que suportem a banda de 12GHz que a Dish está tentando adquirir, e como essa frequência não é usada por mais ninguém, a Dish teria que convencer um fabricante de smartphones a aderir a ela. O mesmo também é verdade com o espectro de 47GHz de alta frequência.
No entanto, há um relacionamento próximo o suficiente entre operadoras de rede móvel e fabricantes de hardware que, se as operadoras construírem, os fabricantes de smartphones virão. O ponto crítico é que essas coisas levam tempo, portanto, embora o espectro 5G sem dúvida se expanda nos próximos anos, isso não acontecerá da noite para o dia.
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