5G überträgt Informationen drahtlos über das elektromagnetische Spektrum, insbesondere das Funkspektrum. Innerhalb des Funkspektrums gibt es verschiedene Ebenen von Frequenzbändern, von denen einige für diese Technologie der nächsten Generation verwendet werden.
Da sich 5G noch in einem frühen Implementierungsstadium befindet und noch nicht in allen Ländern verfügbar ist, hören Sie möglicherweise von 5G-Bandbreitenspektrum, Frequenzauktionen, mmWave 5G usw.
Mach dir keine Sorgen, wenn das verwirrend ist. Alles, was Sie wirklich über 5G-Frequenzbänder wissen müssen, ist, dass verschiedene Unternehmen unterschiedliche Teile des Spektrums zur Datenübertragung verwenden. Die Verwendung eines Teils des Spektrums gegenüber einem anderen wirkt sich sowohl auf die Geschwindigkeit der Verbindung als auch auf die Reichweite aus, die sie zurücklegen kann. Mehr dazu weiter unten.
Definition des 5G-Spektrums
Radiowellenfrequenzen reichen von 3 Kilohertz (kHz) bis zu 300 Gigahertz (GHz). Jeder Teil des Spektrums hat einen Frequenzbereich, der als Band bezeichnet wird und einen bestimmten Namen hat.
Einige Beispiele für Funkfrequenzbänder sind extrem niedrige Frequenzen (ELF), ultraniedrige Frequenzen (ULF), niedrige Frequenzen (LF), mittlere Frequenzen (MF), ultrahohe Frequenzen (UHF) und extrem hohe Frequenzen (EHF).
Ein Teil des Funkspektrums hat einen Hochfrequenzbereich zwischen 30 GHz und 300 GHz (Teil des EHF-Bandes) und wird oft als Millimeterband bezeichnet (weil seine Wellenlängen von 1-10 mm reichen). Wellenlängen in und um dieses Band werden daher als Millimeterwellen (mmWellen) bezeichnet. mmWellen sind eine beliebte Wahl für 5G, finden aber auch Anwendung in Bereichen wie Radioastronomie, Telekommunikation und Radarpistolen.
Ein weiterer Teil des Funkspektrums, der für 5G verwendet wird, ist UHF, das im Spektrum niedriger ist als EHF. Das UHF-Band hat einen Frequenzbereich von 300 MHz bis 3 GHz und wird für alles verwendet, von Fernsehübertragungen und GPS bis hin zu Wi-Fi, schnurlosen Telefonen und Bluetooth.
Frequenzen von 1 GHz und darüber werden auch als Mikrowellen bezeichnet, und Frequenzen im Bereich von 1–6 GHz werden oft als Teil des "Sub-6-GHz"-Spektrums bezeichnet.
Frequenz bestimmt 5G-Geschwindigkeit und -Leistung
Alle Radiowellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber nicht alle Wellen reagieren auf die gleiche Weise mit der Umgebung oder verh alten sich genauso wie andere Wellen. Es ist die Wellenlänge einer bestimmten Frequenz, die von einem 5G-Turm verwendet wird und die sich direkt auf die Geschwindigkeit und Entfernung seiner Übertragungen auswirkt.
- Höhere Geschwindigkeiten.
- Kürzere Distanzen.
- Langsamere Geschwindigkeiten.
- Längere Entfernungen.
Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Frequenz (d.h. hohe Frequenzen haben kürzere Wellenlängen). Beispielsweise hat 30 Hz (Niederfrequenz) eine Wellenlänge von 10.000 km (über 6.000 Meilen), während 300 GHz (Hochfrequenz) nur 1 mm beträgt.
Wenn eine Wellenlänge sehr kurz ist (wie die Frequenzen am oberen Ende des Spektrums), ist die Wellenform so klein, dass sie leicht verzerrt werden kann. Aus diesem Grund können wirklich hohe Frequenzen nicht so weit wandern wie niedrigere.
Geschwindigkeit ist ein weiterer Faktor. Die Bandbreite wird durch die Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Frequenz des Signals gemessen. Wenn Sie sich im Funkspektrum nach oben bewegen, um höhere Bänder zu erreichen, ist der Frequenzbereich größer und daher steigt der Durchsatz (d. h. Sie erh alten schnellere Download-Geschwindigkeiten).
Warum das 5G-Spektrum wichtig ist
Da die von einer 5G-Zelle verwendete Frequenz die Geschwindigkeit und Entfernung vorgibt, ist es für einen Dienstanbieter (wie Verizon oder AT&T) wichtig, einen Teil des Spektrums zu verwenden, der Frequenzen enthält, die für die jeweilige Aufgabe von Vorteil sind.
Zum Beispiel haben Millimeterwellen, die im High-Band-Spektrum liegen, den Vorteil, dass sie viele Daten transportieren können. Funkwellen in höheren Bändern werden jedoch auch leichter von Gasen in der Luft, Bäumen und nahe gelegenen Gebäuden absorbiert.mmWellen sind daher in dicht gepackten Netzwerken nützlich, aber nicht so hilfreich, um Daten über große Entfernungen zu übertragen (aufgrund der Dämpfung).
Aus diesen Gründen gibt es nicht wirklich ein schwarz-weißes "5G-Spektrum" - verschiedene Teile des Spektrums können verwendet werden. Ein 5G-Anbieter möchte die Entfernung maximieren, Probleme minimieren und so viel Durchsatz wie möglich erzielen. Eine Möglichkeit, die Einschränkungen von Millimeterwellen zu umgehen, besteht darin, zu diversifizieren und niedrigere Bänder zu verwenden.
Eine Frequenz von 600 MHz zum Beispiel hat eine geringere Bandbreite, aber da sie nicht so leicht von Dingen wie Feuchtigkeit in der Luft beeinflusst wird, verliert sie nicht so schnell an Leistung und kann 5G-Telefone und andere erreichen 5G-Geräte können weiter entfernt sein und Wände besser durchdringen, um den Empfang in Innenräumen zu gewährleisten.
Zum Vergleich: Niederfrequenzübertragungen (LF) im Bereich von 30 kHz bis 300 kHz eignen sich hervorragend für die Fernkommunikation, da sie eine geringe Dämpfung erfahren und daher nicht so oft verstärkt werden müssen Frequenzen. Sie werden für Dinge wie AM-Radiosendungen verwendet.
Ein Dienstanbieter verwendet möglicherweise höhere 5G-Frequenzen in Gebieten, in denen mehr Daten benötigt werden, z. B. in einer beliebten Stadt, in der viele Geräte verwendet werden. Low-Band-Frequenzen sind jedoch nützlich, um 5G-Zugang zu mehr Geräten von einem einzigen Turm und zu Gebieten bereitzustellen, die keine direkte Sichtlinie zu einer 5G-Zelle haben, wie z. B. ländliche Gemeinden.
Hier sind einige andere 5G-Frequenzbereiche (genannt Multi-Layer-Spektrum):
- C-Band: 2–6 GHz für Abdeckung und Kapazität.
- Super Data Layer: Über 6 GHz (z. B. 24–29 GHz und 37–43 GHz) für Bereiche mit hoher Bandbreite.
- Versorgungsbereich: Unter 2 GHz (wie 700 MHz) für Innenräume und Bereiche mit breiterer Abdeckung.
Nutzung des 5G-Spektrums nach Netzbetreiber
Nicht alle Dienstanbieter verwenden dasselbe Frequenzband für 5G. Wie oben erwähnt, gibt es Vor- und Nachteile bei der Nutzung eines beliebigen Teils des 5G-Spektrums.
- T-Mobile: Verwendet sowohl das Low-Band-Spektrum (600 MHz) als auch das 2,5-GHz-Spektrum. Sprint wurde mit T-Mobile fusioniert und behauptet, über mehr Frequenzen als jeder andere Anbieter in den USA zu verfügen, mit drei Frequenzbändern: 800 MHz, 1,9 GHz und 2,5 GHz.
- Verizon: Ihr 5G-Ultrabreitband-Netzwerk verwendet Millimeterwellen, insbesondere 28 GHz und 39 GHz.
- AT&T: Verwendet Millimeterwellenspektrum für dichte Gebiete und mittleres und niedriges Spektrum für ländliche und vorstädtische Standorte.
5G-Frequenzen müssen an Betreiber verkauft oder lizenziert werden, beispielsweise durch Auktionen, damit ein Unternehmen ein bestimmtes Band nutzen kann. Die International Telecommunication Union (ITU) regelt die Nutzung des Funkspektrums auf der ganzen Welt, und die Nutzung im Inland wird von verschiedenen Regulierungsbehörden wie der FCC in den USA kontrolliert.
