5G は 以前の携帯電話技術よりも複雑だと思っていたとしても、それは完全に間違っているわけではありません。 5G は、次世代の 自動運転車 やスマート デバイスに電力を供給するために、より高速なパフォーマンス、より優れたカバレッジ、ユビキタス接続を約束します。これを達成するには、古い携帯電話技術で可能だった限界を押し上げる必要があります。
これには、5G がより広範囲の周波数で動作する必要もあります。結局のところ、私たちが話しているのは や 多くの従来の Wi-Fi ネットワークに 取って代わる可能性のあるテクノロジーについてです。将来的には、5G ネットワークは、より良い接続が利用できない場合に単に頼りになるものではなくなります。おそらく、5G ネットワークが入手できる最良の接続になる可能性があります。
では、5G ネットワークはどの周波数で動作するのでしょうか?これに対する単純な答えはありませんが、一見したほど複雑ではありません。 5G ネットワークはさまざまな周波数を使用しますが、これらはすべて 3 つの特定の範囲にグループ化でき、それぞれに長所と短所があります。
速度と範囲のトレードオフ
5G で使用される周波数範囲について説明する前に、なぜこれほど多くの異なる周波数が必要なのかを理解することが重要です。その質問に対する答えは、あなたもすでにご家庭で経験しているかもしれません。
最新の Wi-Fi ルーターは、 2.4GHz と 5GHz の 2 つの周波数で動作します。自宅で最高の Wi-Fi 通信範囲を確保しようとしたことがあるなら、おそらく電波の仕組みに関する基本的な現実に遭遇したことがあるでしょう。 2.4GHz ネットワークに接続すると速度は遅くなりますが、ルーターから離れた場所にいても接続を維持できます。一方、5GHz チャネルはパフォーマンスがはるかに優れていますが、家の反対側に到達できない可能性があります。
これらの通信範囲は当然ながら携帯電話の電波塔よりもはるかに短くなりますが、同じ原理が当てはまります。周波数が高くなるとより多くのデータを伝送できますが、それほど遠くまで伝わらず、固体の物体もほとんど透過しません。低い周波数はより遠くまで到達し、干渉を受けにくくなりますが、速度も非常に遅くなります。
モバイル ネットワーク事業者は、5G ネットワークを構築する際に、これらと同じトレードオフを考慮する必要があります。最高周波数の 5G 信号は非常に速い無線速度を提供できます 。スペクトルの対極では、低周波信号は何マイルも伝送できますが、 古い 4G/LTE テクノロジーよりも著しく優れたパフォーマンスを提供することはできません 。
サブ6対ミリ波
5G の展開時、業界は周波数を サブ 6GHz (Sub-6) と ミリ波 (mmWave) の 2 つの一般的に広い範囲に分割しました。
名前が示すように、Sub-6 周波数は 6GHz 未満のすべての周波数を含むことを意図していましたが、5G ミリ波スペクトルは約 24GHz で始まり、そこから上昇していきました。
実際的な観点から言えば、初期の Sub-6 5G の展開は 主に 2GHz 範囲未満に 留まりました。これらの周波数はすでに 4G/LTE、さらには古い 3G ネットワークで使用されていたため、通信事業者はそれらを使用するために必要なライセンスをすでに持っていました。これにより、既存のネットワーク上に 5G を迅速に展開することが容易になり、T-Mobile と AT&T はまさにそれを実行しました。
具体的には、AT&T と T-Mobile は、初期の「2G」GSM ネットワークで使用されていたのと同じ 850MHz および 1.9GHz (1900MHz) 周波数と、3G および 3G で使用されるようになった 700MHz および 1.7GHz (1700MHz) 周波数で 5G ネットワークをセットアップしました。 LTEの展開。 AT&T も一部の 5G サービスを 2.3 GHz 範囲で実行しましたが、T-Mobile は「全国的な」5G ネットワークのカバレッジをさらに向上させるために 600 MHz まで下げました。
一方、Verizon は、最初の 5G 展開では逆の方向に進み、はるかに高速な 28 GHz ミリ波周波数を使用することを決定しました。これにより、Verizon は最速の速度を誇ることができました。 2020年の OpenSignal レポートでは、ベライゾンはスコアを引き下げるSub-6 5Gネットワークがなかったため、平均ダウンロード速度が506Mbpsで世界的に大きくリードしていた。しかし、ミリ波周波数の範囲が非常に限られていたため、スマートフォンに同社の 5G ネットワークが表示されるのを見たことさえある た。
ローバンド 5G の課題
ローバンド 5G により 、AT&T と T-Mobile は新しいライセンスを待つ必要がなくなり、非常に迅速にネットワークを立ち上げて稼働させることができ、さらに既存の 4G インフラストラクチャに便乗することもできました。しかし、 あったのは後者の点です。
5G と 4G を同じ周波数で平和的に共存させるために、通信事業者はダイナミック スペクトラム シェアリング (DSS) として知られるテクノロジーを利用する必要がありました。この新しい 5G 機能により、放送波を古い 4G トラフィックに譲ることができました。
これの問題は、4G ネットワークが DSS について何も知らないことです。 4G は共有方法を教えられていなかったので、4G トラフィックが現れるたびに、常に 5G トラフィックに応じて礼儀正しく脇に退く必要がありました。言い換えれば、古くて遅い 4G 信号は常に、新しくて高速な 5G よりも優先されます。
これは、ローバンド 5G ネットワークは、低周波数の限られた容量によって妨げられることに加えて、それらの放送波上のすべての 4G トラフィックに道を譲るということにも取り組む必要があることを意味します。初期の 5G ネットワークが 4G よりも著しく速い速度を実現できなかったのも不思議ではありません。
ベライゾンが残りの99％の顧客に5Gを提供するために2020年後半にようやくローバンドの全国5Gネットワークをオンにしたときでさえ、5Gのパフォーマンスが非常に悪かったため、一部の専門家はバッテリー寿命を節約するためにスマートフォンの5Gをオフにすることを推奨しました。
新しいミッドバンドスペクトルがゲームを変える
これらの最初の展開に続いて、業界の専門家がすべてのサブ 6GHz 周波数を単一の「サブ 6」カテゴリに一括りにするという間違いを示した可能性があることを示す 2 つの出来事が起こりました。
これらの両方には、 より高い周波数のミッドバンドスペクトル の使用が含まれていましたが、キャリアは 2 つの異なる角度からそれにアプローチしました。
のおかげで、T-Mobile はエースを手に入れました。 Sprint は、自社の 4G/LTE ネットワークを、他の通信事業者や古い GSM および 3G ネットワークが使用する範囲をはるかに上回る 2.5 GHz スペクトル帯でほぼ独占的に実行するという異例の選択をしました。
しかし、T-Mobile はこの古い 4G/LTE ネットワークを維持する代わりに、Sprint のすべてのタワーを外科的に廃止し、 。これにより、T-Mobile は 4G 信号の負担を受けずに、より高速な周波数を利用できるようになりました。したがって、5G トラフィックには、DSS を使用して古い 4G トラフィックに譲る必要がなく、これらの放送波上で明確なパスが確保されました。これは、 のバックボーンとなりました。
AT&T と Verizon はそれほど幸運ではありませんでした。 AT&T には 2.3 GHz のスペクトルがありましたが、違いを生むほど十分ではありませんでした。その代わり、両通信事業者は、連邦通信委員会 (FCC) が現在 C バンド範囲 として知られている帯域をさらに解放するまで待たなければなりませんでした。
2021年初頭のFCCオークションでは、ベライゾンがこの周波数帯域をできる限り確保するために454億ドルを落とした。 AT&T も 230 億ドル以上を費やし、T-Mobile さえも 93 億ドルでパイの一部を手に入れました。これにより、通信事業者は3.7GHz～3.98GHzの周波数で5Gネットワークを運用する権利が得られた。
両通信事業者は 今年初めにこの新しい周波数帯を有効活用し始めており 、より高い周波数は 、そもそも 5G が約束した速度を十分以上に提供できることがすでに証明されています 。 T-Mobile は初期の 2.5GHz 展開のおかげで有利なスタートを切りましたが、Verizon も急速に追い上げており、AT&T もそれほど遅れをとっていません。
これらのミッドバンドと C バンドの周波数は依然として 6GHz をはるかに下回っていますが、最初に Sub-6 範囲を定義したローバンド周波数とはまったく異なるクラスにあります。
ミリ波はどこに当てはまりますか?
ミッドレンジのスペクトルは、範囲とパフォーマンスの最適な組み合わせを提供する 5G のスイート スポットとして際立っていますが、5G の展開には ミリ波の 余地がまだあります。
Verizon は自社のすべての卵をミリ波のバスケットに入れるという戦術的ミスを犯したかもしれませんが、良いアイデアの核心は持っていました。人口密集地域で必要な信頼性とパフォーマンスを提供できるのはミリ波だけです。
AT&T と T-Mobile はおそらくこのことをよく理解していました。どちらもミリ波をより戦略的に展開し、スタジアム、コンサート ホール、空港、その他数千人または数万人が集まる可能性のある場所をカバーしました。
このような状況ではミリ波が威力を発揮します。 5G ミリ波に使用される 28 GHz および 39 GHz の周波数の容量が大きいということは、より多くのデバイスの帯域幅が増えることを意味します。忙しいスポーツ イベントやコンサートに参加しているときに、4G パフォーマンスの低下や「信号なし」インジケーターにイライラしたことがあるなら、mmWave がこの問題を解決してくれることを知ってうれしいでしょう。これらのより高い周波数を使用することで、通信事業者は できます。
5G 周波数ミックス
5G ネットワークを実行するのに最適な周波数が存在しないことは、おそらくもう明らかです。通信事業者が 5G の約束を果たすためには、状況に応じて 5G スペクトルを組み合わせて使用する必要があります。
C バンドおよびその他のミッドバンド周波数は 都市部で最も一般的に導入されますが、パフォーマンスよりも通信範囲が重要な田舎のカバレッジには過剰です。
これが、 ローバンドの 5G タワーが田舎を覆い続ける理由であり、良いニュースは、より多くの人が 5G スマートフォンやその他のデバイスに移行するにつれて、それらの周波数での 4G トラフィックの量が減少し、より高速な 5G 速度への道が開かれるということです。低い周波数でも。
一方、通信事業者は、スタジアムや空港など、大人数のグループをサポートするために追加の容量が必要な場所で、より高速なミッドバンド 5G ネットワークを ミリ波 トランシーバーで補完し続けるでしょう。 Verizon はまた、多くの都市部の繁華街にすでに存在している独自のミリ波ネットワークを閉鎖する計画もありません。
5G スペクトルの次は何でしょうか?
これら 3 つの周波数範囲は始まりにすぎません。通信事業者はすでに5Gスペクトルの新しいブロックをめぐって争っているが、すべての要素が整うまでにはしばらく時間がかかるだろう。
たとえば、フィールド上の 4 人目のプレーヤー、 ディッシュは 、このレースのダークホースになる可能性があります。 T-MobileとSprintの合併の灰から立ち上がったDishは、最近、革新的な新しいクラウドベース技術を使用する 新しいSmart 5Gネットワークをオンにし、 全国での5Gサービスの展開をより速く、より手頃な価格にしました。
ディッシュは 12GHz帯を開放するようFCCにロビー活動を 行っているが、現在イーロン・マスク氏のスペースXスターリンクサービスとこの周波数帯をめぐって争っている。 12GHz が 5G ミックスにどのように適合するかを言うのは難しいです。6GHz で終わる Sub-6 と 24GHz で始まるミリ波の間の大きなギャップに存在するため、それを何と呼ぶべきかさえわかりません。
ただし、この 12 GHz スペクトルは、28 GHz ミリ波とほぼ同じ範囲を犠牲にすることなく、さらに高速な速度を提供する新しいスイート スポットになる可能性があります。
T-Mobile と Dish も 47GHz スペクトルの 99% のライセンスを共同で所有しています が、どちらの通信会社もそれをどうするつもりかはまだ明らかではありません。 FCC はまた、57 ～ 64 GHz、71 GHz、81 GHz、および 92 GHz の範囲でさらに多くのミリ波スペクトルのライセンスを取得する予定です。
すべての通信事業者がこの超短波 (EHF) スペクトルに期待を寄せているわけではありません。 T-Mobile は、キャリア アグリゲーション テクノロジとして知られる新機能を使用して 、Sub-6 ネットワーク上でミリ波のような速度を実現すること に取り組んできました。名前が示すように、これは複数の低帯域および中帯域の 5G チャネルを結び付け、それらの帯域幅を結合します。
しかし、これらの新しい取り組みに対する最大の障害は、チップと携帯電話のメーカーが追いつくまでに待ち構えているでしょう。クアルコムの最新の T-Mobile のキャリア アグリゲーション戦略のベースライン サポートを提供しますが、新しい X65 と X70 は それを改善しています。これは 、 iPhone 13 、 、およびより最近のモデルが対応する準備ができていることを意味します。ただし、 や Samsung などの初期の 5G 携帯電話では、この機能を利用できません。
新しいスペクトルはまったく別の問題です。通信事業者は、FCC が許可するあらゆる周波数帯を開放できますが、スマートフォンもそれらの周波数をサポートする準備ができている必要があり、ほとんどのスマートフォンはすでに広く導入されている標準を超えることはありません。
たとえば、ディッシュが獲得しようとしている12GHz帯をサポートする携帯電話はまだ市場に存在しておらず、この周波数は他の誰にも使用されていないため、ディッシュはスマートフォンメーカーに参加してもらうよう説得する必要がある。それ。同じことが、より高い周波数の 47GHz スペクトルにも当てはまります。
それにもかかわらず、モバイルネットワーク事業者とハードウェアメーカーの間には十分に緊密な関係があり、キャリアがそれを構築すれば、スマートフォンメーカーもやってくるでしょう。重要な点は、これらには時間がかかるということです。そのため、5G スペクトルは間違いなく今後数年間で拡大しますが、一夜にして実現するものではありません。