5G تنقل المعلومات لاسلكيًا عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، وتحديداً الطيف الراديوي. داخل الطيف الراديوي توجد مستويات مختلفة من نطاقات التردد ، وبعضها يستخدم لتقنية الجيل التالي.
مع استمرار 5G في مراحله الأولى من التنفيذ وعدم توفرها بعد في كل بلد ، قد تسمع عن طيف النطاق الترددي لشبكات الجيل الخامس ومزادات الطيف وموجات mmWave 5G وما إلى ذلك.
لا تقلق إذا كان هذا محيرًا. كل ما تحتاج حقًا لمعرفته حول نطاقات تردد 5G هو أن الشركات المختلفة تستخدم أجزاء مختلفة من الطيف لنقل البيانات. يؤثر استخدام جزء من الطيف على آخر في سرعة الاتصال والمسافة التي يمكن أن يقطعها.المزيد حول هذا أدناه.
تحديد طيف 5G
تتراوح ترددات الموجات الراديوية في أي مكان من 3 كيلوهرتز (كيلوهرتز) إلى 300 جيجاهرتز. كل جزء من الطيف له نطاق من الترددات ، يسمى النطاق ، والتي تمر باسم معين.
تتضمن بعض الأمثلة على نطاقات الطيف الراديوي ترددًا منخفضًا للغاية (ELF) ، وترددًا منخفضًا للغاية (ULF) ، وترددًا منخفضًا (LF) ، وترددًا متوسطًا (MF) ، وترددًا فائقًا (UHF) ، وترددًا عاليًا للغاية (EHF).
يحتوي أحد أجزاء الطيف الراديوي على نطاق تردد عالٍ بين 30 جيجاهرتز و 300 جيجاهرتز (جزء من نطاق الترددات العالية جدًا) ، وغالبًا ما يُطلق عليه نطاق المليمتر (نظرًا لأن أطوال موجاته تتراوح من 1-10 مم). لذلك تسمى الأطوال الموجية داخل وحول هذا النطاق موجات المليمتر (mmWaves). تعد الموجات المليمترية خيارًا شائعًا لشبكات الجيل الخامس ، ولكن لها أيضًا تطبيقات في مجالات مثل علم الفلك الراديوي والاتصالات السلكية واللاسلكية ومدافع الرادار.
جزء آخر من الطيف الراديوي الذي يتم استخدامه لشبكة 5G هو UHF ، وهو أقل في الطيف من الترددات فوق العالية (EHF). نطاق التردد UHF له نطاق ترددي من 300 ميجاهرتز إلى 3 جيجاهرتز ، ويستخدم في كل شيء بدءًا من البث التلفزيوني ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى شبكة Wi-Fi والهواتف اللاسلكية والبلوتوث.
ترددات 1 جيجاهرتز وما فوق تسمى أيضًا بالموجات الدقيقة ، وغالبًا ما يُقال إن الترددات التي تتراوح من 1 إلى 6 جيجاهرتز جزء من طيف "جيجاهرتز الفرعي".
التردد يحدد سرعة 5G وقوة
تنتقل جميع موجات الراديو بسرعة الضوء ، ولكن لا تتفاعل كل الموجات مع البيئة بنفس الطريقة أو تتصرف مثل الموجات الأخرى. إنه الطول الموجي لتردد معين يستخدمه برج 5G الذي يؤثر بشكل مباشر على سرعة ومسافة الإرسال.
- سرعات أكبر.
- مسافات أقصر.
- سرعات أبطأ.
- مسافات أطول.
يتناسب الطول الموجي عكسياً مع التردد (أي أن الترددات العالية لها أطوال موجية أقصر). على سبيل المثال ، يبلغ الطول الموجي 30 هرتز (التردد المنخفض) 10000 كم (أكثر من 6000 ميل) بينما يبلغ الطول الموجي 300 جيجاهرتز (التردد العالي) 1 مم فقط.
عندما يكون الطول الموجي قصيرًا حقًا (مثل الترددات في الطرف الأعلى من الطيف) ، يكون شكل الموجة صغيرًا جدًا بحيث يمكن تشويهه بسهولة. هذا هو السبب في أن الترددات العالية حقًا لا يمكنها الانتقال إلى مسافات بعيدة مثل الترددات المنخفضة.
السرعة عامل آخر. يتم قياس عرض النطاق الترددي بالفرق بين أعلى وأقل تردد للإشارة. عندما تتحرك لأعلى في الطيف الراديوي للوصول إلى نطاقات أعلى ، يكون نطاق الترددات أعلى ، وبالتالي يزداد معدل النقل (أي تحصل على سرعات تنزيل أسرع).
لماذا يهم طيف 5G
نظرًا لأن التردد الذي تستخدمه خلية 5G يملي السرعة والمسافة ، فمن المهم لمزود الخدمة (مثل Verizon أو AT&T) استخدام جزء من الطيف الذي يتضمن الترددات التي تفيد الوظيفة الحالية.
على سبيل المثال ، تتمتع الموجات المليمترية ، الموجودة في الطيف عالي النطاق ، بميزة القدرة على حمل الكثير من البيانات. ومع ذلك ، يتم أيضًا امتصاص موجات الراديو في النطاقات الأعلى بسهولة أكبر بواسطة الغازات الموجودة في الهواء والأشجار والمباني المجاورة.ولذلك فإن الموجات mmWaves مفيدة في الشبكات شديدة الكثافة ، ولكنها ليست مفيدة جدًا لنقل البيانات لمسافات طويلة (بسبب التوهين).
لهذه الأسباب ، لا يوجد حقًا "طيف 5G" بالأبيض والأسود - يمكن استخدام أجزاء مختلفة من الطيف. يريد موفر خدمة 5G زيادة المسافة إلى الحد الأقصى وتقليل المشكلات والحصول على أكبر قدر ممكن من الإنتاجية. تتمثل إحدى طرق التغلب على قيود الموجات المليمترية في التنويع واستخدام نطاقات أقل.
تردد 600 ميجاهرتز ، على سبيل المثال ، له نطاق ترددي أقل ، ولكن نظرًا لأنه لا يتأثر بسهولة بأشياء مثل الرطوبة في الهواء ، فإنه لا يفقد الطاقة بالسرعة نفسها ويمكنه الوصول إلى هواتف 5G وغيرها أجهزة 5G على مسافة أبعد ، بالإضافة إلى اختراق الجدران بشكل أفضل لتوفير استقبال داخلي.
للمقارنة ، تعد عمليات الإرسال ذات التردد المنخفض (LF) في النطاق من 30 كيلو هرتز إلى 300 كيلو هرتز رائعة للاتصالات بعيدة المدى لأنها تعاني من ضعف منخفض ، وبالتالي لا تحتاج إلى تضخيمها بقدر أعلى الترددات.يتم استخدامها لأشياء مثل البث الإذاعي.
قد يستخدم مزود الخدمة ترددات 5G أعلى في المناطق التي تتطلب المزيد من البيانات ، كما هو الحال في مدينة شهيرة حيث يوجد الكثير من الأجهزة المستخدمة. ومع ذلك ، فإن الترددات منخفضة النطاق مفيدة لتوفير وصول 5G إلى المزيد من الأجهزة من برج واحد وإلى المناطق التي ليس لديها خط رؤية مباشر لخلية 5G ، مثل المجتمعات الريفية.
فيما يلي بعض نطاقات تردد 5G الأخرى (تسمى الطيف متعدد الطبقات):
- C-band: 2–6 جيجا هرتز للتغطية والسعة.
- Super Data Layer: أكثر من 6 جيجاهرتز (على سبيل المثال ، 24-29 جيجاهرتز و 37-43 جيجاهرتز) لمناطق النطاق الترددي العالي.
- منطقة التغطية: أقل من 2 جيجاهرتز (مثل 700 ميجاهرتز) لمناطق التغطية الداخلية والأوسع.
5G استخدام الطيف بواسطة الناقل
لا يستخدم جميع مزودي الخدمة نفس نطاق التردد لـ 5G. كما ذكرنا أعلاه ، هناك مزايا وعيوب لاستخدام أي جزء من طيف 5G
- T-Mobile: يستخدم طيف النطاق المنخفض (600 ميجاهرتز) وكذلك الطيف 2.5 جيجاهرتز. تم دمج Sprint مع T-Mobile وادعى أن لديها طيفًا أكثر من أي شركة نقل أخرى في الولايات المتحدة ، مع ثلاثة نطاقات طيف: 800 ميجاهرتز و 1.9 جيجاهرتز و 2.5 جيجاهرتز.
- Verizon: تستخدم شبكة النطاق العريض 5G الخاصة بهم موجات ملليمتر ، وتحديداً 28 جيجاهرتز و 39 جيجاهرتز.
- AT & T: يستخدم طيف الموجات المليمترية للمناطق الكثيفة والطيف المتوسط والمنخفض للمواقع الريفية والضواحي.
يجب بيع طيف5G أو ترخيصه للمشغلين ، كما هو الحال من خلال المزادات ، حتى تتمكن أي شركة من استخدام نطاق معين. ينظم الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) استخدام الطيف الراديوي في جميع أنحاء العالم ، ويتم التحكم في الاستخدام المحلي من قبل هيئات تنظيمية مختلفة ، مثل FCC في الولايات المتحدة.
