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Qu'est-ce que mmwave? Haute

The rollout of 5G technology around the world has been considerably more complex than the wireless standards that came before. Since 5G demands unprecedented levels of performance, carriers have to navigate a tricky sea of radio frequencies to ensure they can deliver the best speeds and coverage possible.

Contenu

  • What is mmWave?
  • Range vs. speed
  • Phenomenal cosmic speeds, itty bitty range
  • The mmWave landscape
  • Benefits of mmWave
  • Key mmWave frequencies
  • The future is C-band Afficher 2 articles supplémentaires

Older GSM, 3G, and 4G/LTE technologies ran within a relatively narrow band of frequencies, leaving carriers with somewhat limited choices in deploying their networks. By comparison, 5G covers the entire spectrum, from low-band 600MHz to extremely high 47GHz frequencies.

The result is that 5G gives carriers a wealth of options for how to best roll out their 5G networks, allowing them to try for an ideal balance between coverage and performance. Under ideal circumstances, this would provide the best 5G for every1. However, in the real world, things are considerably more complicated.

What is mmWave?

At the top end of this range of the 5G spectrum is where the mmWave, or “millimeter wave,” frequencies live, running from 24GHz to 47GHz. Technically speaking, millimeter wave is defined as the Extremely High Frequency (EHF) range from 30GHz to 300GHz, so named because those are the frequencies where wavelengths get as short as one millimeter.

However, as with the C-band spectrum, the Federal Communications Commission (FCC) redefined the lower end of the mmWave range in the U.S. to begin in the upper range of the Super High Frequency (SHF) zone, starting at 24GHz, crossing over into EHF on the way to 47GHz, which is currently the top end of the spectrum allocated for 5G.

The FCC plans to license even higher mmWave spectrum eventually — it’s looking at the 57–64GHz range that’s currently unlicensed and the lightly-used 71GHz, 81GHz, and 92GHz frequencies. However, that’s still likely a few years away, particularly since carriers have yet to utilize the mmWave spectrum they already have fully.

Range vs. speed

As anybody who has worked with home Wi-Fi routers knows, higher frequencies provide more bandwidth for faster speeds, but this comes at the expense of range and coverage. The 2.4GHz signal from your router will likely cover your entire home but at relatively poor speeds, while the 5GHz frequencies offer excellent performance for gaming and streaming but might not make it to your basement or back room.

This is just how the laws of physics work when it comes to radio waves. Higher frequencies are faster but can’t travel nearly as far as the lower and slower frequencies.

Cellular carriers face the same challenges with delivering strong and fast signals to their customers as you would finding an ideal place for your Wi-Fi router. It’s just that carriers have to deal with this on a much larger scale.

Using higher frequencies allows carriers to deliver faster speeds, but the tradeoff is that they need to build more towers and place them closer together to provide the same coverage that a lower-frequency signal would.

Phenomenal cosmic speeds, itty bitty range

At one time, the high-frequency mmWave 5G band was what many believed would be the future of 5G technology. After all, it can deliver ridiculously impressive speeds that go well beyond what most wired broadband services are even capable of.

Under ideal conditions, 5G speeds over mmWave frequencies can reach 4Gbps, although it’s more typical to find devices hovering in the 500Mbps–1Gbps z1. However, even the slowest mmWave speeds are 3–4 times faster than the average 5G performance available when using lower frequencies.

As some carriers quickly discovered, the problem is that these extremely high frequencies have a depressingly short range; a single mmWave transceiver isn’t likely to provide solid coverage for anything much larger than a city block.

That shouldn’t be surprising when you consider that mmWave signals start at 24GHz — an order of magnitude above the frequencies customarily used for Wi-Fi and cellular communications.

However, that places them well out of range of anything that would typically cause interference, particularly since everything on those frequencies also has a similarly short range. Usually, you’ll find the EHF spectrum used by satellite weather systems, military weapons radar, police speed radar, and security screening systems at airport checkpoints.

The mmWave landscape

With all that in mind, it’s not surprising that most carriers haven’t done much with mmWave technology.

Among the U.S. carriers, only Verizon bet heavily on mmWave in its early 5G deployments. AT&T dabbled in it while T-Mobile mainly steered clear of that spectrum.

Le pari de Verizon lui a permis de se vanter de vitesses 5G incroyablement rapides dès le début. Un rapport de 2020 d'OpenSignal a montré Verizon avec une avance mondiale massive, avec des vitesses de téléchargement moyennes plus de deux fois plus rapidement que son rival le plus proche, le LG U + de la Corée du Sud.

Cependant, l'astuce à ces vitesses élevées était que Verizon utilisait le spectre MMWAVE exclusivement pour son réseau 5G. Le transporteur n'avait pas de réseaux 5G à bande médiane ou à faible bande plus lents pour faire glisser ses chiffres. Il s'agissait du réseau Ultra Wideband 5G de Verizon tel qu'il existait à l'origine. Il fonctionnait presque entièrement sur le spectre de 28 GHz.

De plus, les vitesses de 506 Mbps de Verizon nécessaires pour venir avec un assez grand qualificatif - ils n'étaient pas disponibles pour 99% des clients du transporteur. La gamme extrêmement courte de MMWAVE signifiait que Verizon ne l'avait pas déployé au-delà de quelques principaux centres urbains, et OpenSignal a noté que les clients de Verizon n'accédant qu'à son réseau MMWAVE 5G environ 0,4% du temps. Ce chiffre a doublé à 0,8% d'ici 2021, mais cela signifiait toujours que les clients de Verizon ont passé plus de 99% de leur temps sur une connexion 4G / LTE.

AT&T a opté pour une utilisation plus stratégique de mmwave. Il avait licencié un morceau de spectre 5G de 24 GHz dès le début, principalement déployé pour un usage commercial dans quelques villes. Plus tard, il a perdu 1,2 milliard de dollars pour acquérir un morceau important de spectre 39 GHz, qu'il se déplaçait plus activement à ses clients. AT&T appelle cela son service 5G +.

Techniquement parlant, T-Mobile a des déploiements MMWAVE dans quelques villes, mais le transporteur n'en parle pas beaucoup. T-Mobile avait une belle partie de spectre à mi-bande rapide pour jouer bien avant que ses rivaux ne puissent mettre la main sur le spectre de la bande C convoitée, donc Mmwave n'a pas été aussi important pour les plans du transporteur.

Avantages de mmwave

Plutôt que de baser tout son réseau 5G sur MMWAVE comme l'a fait Verizon, AT&T s'est concentré sur l'augmentation de sa 5G à basse fréquence avec des cellules MMWAVE dans des zones extrêmement denses comme les stades et les aéroports.

Cela tire parti de l'un des avantages les plus importants de MMWAVE. Les fréquences extrêmement élevées n'offrent pas seulement une bande passante plus élevée pour les utilisateurs individuels; Toute cette bande passante supplémentaire le permet également de gérer la congestion beaucoup plus efficacement.

Pour utiliser des mathématiques simplifiées, si un émetteur-récepteur MMWAVE peut offrir jusqu'à 4 Gbit / s de débit sur un seul appareil, 40 appareils peuvent facilement obtenir des connexions stables de 100 Mbps sans ralentir.

De plus, la gamme plus courte de MMWAVE signifie que les transporteurs doivent déployer beaucoup plus d'émetteurs-récepteurs. Au moment où AT&T a mis en place suffisamment d'émetteurs-récepteurs pour couvrir un stade de football, il peut offrir efficacement la 5G de haute performance à des milliers de personnes assistant à un jeu ou à un événement.

De même, MMWAVE est idéal dans les aéroports, non seulement en raison du nombre élevé de passagers passant, mais aussi parce que ces fréquences sont si éloignées de tout ce qui est utilisé dans l'aviation, il n'y a pas de controverse qui les entoure.

T-Mobile a également déclaré discrètement qu'il continuerait à construire MMWAVE où il était logique de le faire, mais contrairement à AT&T et Verizon, il ne prévoit pas de différencier son réseau MMWAVE. Les clients T-Mobile ne verront pas de symbole «5G +» ou «5G UW» sur leurs téléphones lorsqu'ils sont connectés à MMWAVE. Au lieu de cela, les gens de T-Mobile obtiendront une couverture solide et des performances, qu'ils soient assis à la maison ou assistent au Super Bowl.

fréquences clés mmwave

Certains transporteurs ont également autorisé d'autres morceaux de spectre MMWAVE, bien que la plupart ne soient probablement pas disponibles pour être utilisés de sitôt.

Par exemple, T-Mobile et Dish détiennent des licences qui représentent 99% du spectre 47 GHz. On ne sait pas ce que ces transporteurs prévoient de faire avec cela, d'autant plus qu'il offrira une couverture encore pire contre les 28 GHz de Verizon et 39 GHz d'AT&T.

What is mmWave? | MiRO Distribution

Plus important encore, aucun smartphone grand public ne peut même atteindre les fréquences 47 GHz en ce moment. La gamme iPhone 13 d'Apple et les modèles Galaxy S22 de Samsung ne prennent en charge qu'une poignée de bandes MMWAVE 5G, qui sont désignées comme N257 (28 GHz), N258 (26 GHz), N260 (39 GHz) et N261 (28 GHz). Parmi ceux-ci, seuls N260 et N261 sont utilisés par les transporteurs américains; Les autres sont destinés à la compatibilité avec les services MMWAVE 5G dans le monde.

L'avenir est en bande C

Aussi excitant que le spectre MMWAVE semblait dans les premiers jours de la 5G, les transporteurs ont réalisé que ce n'est pas là que se trouve l'avenir de la technologie 5G.

Verizon a dû apprendre cette leçon le plus difficile de tous, avec un réseau de 5G au début qui était inexistant à 99% de ses clients. Verizon a suivi cela avec un «réseau 5G national» à faible fréquence qui partageait l'espace avec ses signaux 4G / LTE. Cela a donné aux clients l'indicateur «5G» sur leur téléphone, mais a généralement livré des vitesses qui n'étaient pas meilleures que la 4G.

Ce n'est que lorsque Verizon pourrait déployer son spectre en bande C que sa fortune 5G a vraiment commencé à changer. Ce n'était pas entièrement la faute de Verizon; Il a d'abord dû baisser 45 milliards de dollars pour obtenir une licence sur le spectre en bande C, puis combattre une industrie aéronautique qui craignait que cela causait des problèmes avec les instruments d'avion.

Néanmoins, lorsque Verizon a finalement tourné la clé de sa nouvelle bande C au début de 2022, beaucoup plus de ses clients ont commencé à voir de vraies vitesses 5G. C'était un tel saut de performance que Verizon a fait du nouveau réseau en bande C faisant partie de son service 5G Ultra Wideband.

Alors qu'AT&T a déployé son service en bande C plus progressivement, les clients dans les quelques villes où cela sont disponibles ont également découvert un coup de pouce impressionnant dans leurs vitesses 5G.

Même T-Mobile, qui possède déjà son solide réseau Ultra Capacity 5G de 2,5 GHz, prévoit d'utiliser le spectre de bande C plus élevée pour donner à ses clients un coup de pouce nécessaire dans les domaines où plus de capacité est nécessaire.

En fin de compte, le rôle de MMWAVE dans la technologie publique 5G est d'augmenter les réseaux existants, de ne pas les remplacer. La capacité massive du spectre MMWAVE le rend idéal pour fournir une 5G fiable dans des centres de population extrêmement denses. Cependant, la courte portée signifie qu'il ne pourra jamais se tenir seul. MMWAVE sera toujours plus approprié lorsqu'il est utilisé comme «puissance» pour renforcer la 5G dans certaines zones.

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