Probabilmente hai sentito che il 5G utilizza lo spettro delle onde millimetriche per raggiungere le sue velocità di 10 Gbps. Ma utilizza anche gli spettri di banda bassa e media, proprio come il 4G. Senza tutti e tre gli spettri, il 5G non sarebbe affidabile.
Allora, qual è la differenza tra questi spettri? Perché trasferiscono i dati a velocità diverse e perché sono tutti fondamentali per il successo del 5G?
Sommario:
In che modo le frequenze elettromagnetiche trasferiscono i dati?
Prima di addentrarci troppo nelle onde di banda bassa, media e millimetrica, dobbiamo capire come funziona la trasmissione dati wireless. Altrimenti, avremo problemi a comprendere le differenze tra questi tre spettri.
Le onde radio e le microonde sono invisibili ad occhio nudo, ma sembrano e si comportano come le onde in una pozza d’acqua. All’aumentare della frequenza di un’onda, la distanza tra ciascuna onda (la lunghezza d’onda) si accorcia. Il telefono misura la lunghezza d’onda per identificare le frequenze e “ascoltare” i dati che una frequenza sta tentando di trasmettere.
Ma una frequenza stabile e immutabile non può “parlare” con il tuo telefono. Deve essere modulato aumentando e diminuendo leggermente il tasso di frequenza. Il telefono osserva queste minuscole modulazioni misurando i cambiamenti nella lunghezza d’onda e quindi traduce tali misurazioni in dati.
Se aiuta, pensa a questo come a codice binario e Morse combinato. Se stai cercando di trasmettere il codice Morse con una torcia, non puoi semplicemente lasciare la torcia accesa. Devi “modulare” in un modo che possa essere interpretato come linguaggio.
Il 5G funziona al meglio con tutti e tre gli spettri
Il trasferimento di dati wireless ha una grave limitazione: la frequenza è troppo legata alla larghezza di banda.
Le onde che operano a bassa frequenza hanno lunghezze d’onda lunghe, quindi le modulazioni avvengono a passo di lumaca. In altre parole, “parlano” lentamente, il che porta a una larghezza di banda ridotta (Internet lento).
Come ci si aspetterebbe, le onde che operano ad alta frequenza “parlano” molto velocemente. Ma sono inclini alla distorsione. Se qualcosa si mette sulla loro strada (muri, atmosfera, pioggia) il tuo telefono può perdere traccia dei cambiamenti nella lunghezza d’onda, il che è simile alla mancanza di un pezzo di codice Morse o binario. Per questo motivo, una connessione inaffidabile a una banda ad alta frequenza può talvolta essere più lenta di una buona connessione a una banda a bassa frequenza
In passato, i portatori evitavano lo spettro delle onde millimetriche ad alta frequenza a favore degli spettri di banda media, che “parlano” a un ritmo medio. Ma abbiamo bisogno che il 5G sia più veloce e più stabile del 4G, motivo per cui i dispositivi 5G utilizzano qualcosa chiamato commutazione adattativa del fascio per saltare rapidamente tra le bande di frequenza.
La commutazione adattiva del raggio è ciò che rende il 5G un sostituto affidabile del 4G. In sostanza, un telefono 5G monitora continuamente la qualità del segnale quando è collegato a una banda ad alta frequenza (onda millimetrica) e tiene d’occhio altri segnali affidabili. Se il telefono rileva che la qualità del segnale sta per diventare inaffidabile, passa senza interruzioni a una nuova banda di frequenza fino a quando non è disponibile una connessione più veloce e affidabile. Ciò impedisce qualsiasi inconveniente durante la visione di video, il download di app o le videochiamate, ed è ciò che rende il 5G più affidabile del 4G senza sacrificare la velocità.
Onda millimetrica: veloce, nuova e a corto raggio
5G è il primo standard wireless a sfruttare lo spettro delle onde millimetriche. Lo spettro delle onde millimetriche opera al di sopra della banda dei 24 GHz e, come ci si aspetterebbe, è ottimo per la trasmissione dei dati superveloce. Ma, come accennato in precedenza, lo spettro delle onde millimetriche è soggetto a distorsione.
Pensa allo spettro delle onde millimetriche come un raggio laser: è preciso e denso, ma è in grado di coprire solo una piccola area. Inoltre, non può gestire molte interferenze. Anche un piccolo ostacolo, come il tetto dell’auto o una nuvola di pioggia, può ostacolare le trasmissioni di onde millimetriche.
Ancora una volta, questo è il motivo commutazione adattativa del fascio è così cruciale. In un mondo perfetto, il tuo telefono pronto per il 5G sarà sempre connesso a uno spettro di onde millimetriche. Ma questo mondo ideale avrebbe bisogno di una tonnellata di torri di onde millimetriche per compensare la copertura scadente delle onde millimetriche. I vettori potrebbero non sborsare mai i soldi per installare torri a onde millimetriche ad ogni angolo di strada, quindi la commutazione adattiva del raggio assicura che il tuo telefono non si interrompa ogni volta che passa da una connessione a onde millimetriche a una connessione a banda media.
Al momento, solo le bande 24 e 28 GHz sono autorizzate per l’uso 5G. Ma la FCC prevede di mettere all’asta le bande 37, 39 e 47 GHz per l’utilizzo del 5G entro la fine del 2019 (queste tre bande sono più alte nello spettro, quindi offrono connessioni più veloci). Una volta che le onde millimetriche ad alta frequenza saranno autorizzate per il 5G, la tecnologia diventerà molto più onnipresente.
Mid-Band (Sub-6): velocità e copertura decenti
La banda media (chiamata anche Sub-6) è lo spettro più pratico per la trasmissione di dati wireless. Funziona tra le frequenze 1 e 6 GHz (2,5, 3,5 e 3,7-4,2 GHz). Se lo spettro delle onde millimetriche è come un laser, lo spettro della banda media è come una torcia. È in grado di coprire una discreta quantità di spazio con velocità Internet ragionevoli. Inoltre, può muoversi attraverso la maggior parte dei muri e degli ostacoli.
La maggior parte dello spettro di banda media è già autorizzata per la trasmissione di dati wireless e, naturalmente, il 5G trarrà vantaggio da quelle bande. Ma il 5G utilizzerà anche la banda a 2,5 GHz, che era riservata alle trasmissioni educative.
La banda da 2,5 GHz si trova all’estremità inferiore dello spettro della banda media, il che significa che ha una copertura più ampia (e velocità inferiori) rispetto alle bande di fascia media che stiamo già utilizzando per il 4G. Sembra contro-intuitivo, ma l’industria vuole che la banda a 2,5 GHz assicuri che le aree remote notino l’aggiornamento al 5G e che le aree a traffico estremamente elevato non finiscano su spettri super lenti a banda bassa.
Banda bassa: spettro più lento per aree remote
Abbiamo utilizzato lo spettro a banda bassa per trasferire i dati sin dal lancio del 2G nel 1991. Si tratta di onde radio a bassa frequenza che operano al di sotto della soglia di 1 GHz (vale a dire, il 600, 800 e 900 MHZ bande).
Poiché lo spettro della banda bassa è composto da onde a bassa frequenza, è praticamente impermeabile alla distorsione: ha una vasta gamma e può muoversi attraverso i muri. Ma, come accennato in precedenza, le frequenze lente portano a velocità di trasferimento dati lente.
Idealmente, il tuo telefono non finirà mai su una connessione a banda bassa. Ma ci sono alcuni dispositivi collegati, come le lampadine intelligenti, che non hanno bisogno di trasferire dati a velocità gigabit. Se un produttore decide di realizzare lampadine intelligenti 5G (utili se il tuo Wi-Fi si interrompe), ci sono buone probabilità che funzionino sullo spettro della banda bassa.
Fonti: FCC, Notizie wireless RCR, SIGNIANT