5G ส่งข้อมูลแบบไร้สายผ่านสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะคลื่นความถี่วิทยุ ภายในคลื่นความถี่วิทยุมีคลื่นความถี่หลากหลายระดับ ซึ่งบางส่วนใช้สำหรับเทคโนโลยียุคหน้า
ด้วย 5G ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการใช้งานและยังไม่มีให้บริการในทุกประเทศ คุณอาจได้ยินเกี่ยวกับคลื่นความถี่แบนด์วิดท์ 5G, การประมูลคลื่นความถี่, mmWave 5G เป็นต้น
อย่ากังวลถ้ามันทำให้สับสน สิ่งที่คุณต้องรู้จริงๆ เกี่ยวกับย่านความถี่ 5G คือบริษัทต่างๆ ใช้ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมเพื่อส่งข้อมูล การใช้สเปกตรัมส่วนหนึ่งทับอีกส่วนหนึ่งจะส่งผลต่อความเร็วของการเชื่อมต่อและระยะทางที่สามารถครอบคลุมได้อีกมากมายที่ด้านล่างนี้
กำหนดสเปกตรัม 5G
คลื่นความถี่วิทยุมีตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ (kHz) ถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) ทุกส่วนของสเปกตรัมมีช่วงความถี่ที่เรียกว่า แบนด์ ที่ใช้ชื่อเฉพาะ
ตัวอย่างคลื่นความถี่วิทยุบางส่วน ได้แก่ ความถี่ต่ำมาก (ELF), ความถี่ต่ำพิเศษ (ULF), ความถี่ต่ำ (LF), ความถี่ปานกลาง (MF), ความถี่สูงพิเศษ (UHF) และความถี่สูงมาก (EHF).
คลื่นความถี่วิทยุส่วนหนึ่งมีช่วงความถี่สูงระหว่าง 30 GHz ถึง 300 GHz (ส่วนหนึ่งของย่านความถี่ EHF) และมักถูกเรียกว่าย่านความถี่มิลลิเมตร (เนื่องจากช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 1-10 มม.) ความยาวคลื่นในและรอบแถบนี้จึงเรียกว่าคลื่นมิลลิเมตร (mmWaves) mmWaves เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับ 5G แต่ยังมีการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น ดาราศาสตร์วิทยุ โทรคมนาคม และปืนเรดาร์
อีกส่วนหนึ่งของคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้สำหรับ 5G คือ UHF ซึ่งอยู่ในสเปกตรัมที่ต่ำกว่า EHF ย่านความถี่ UHF มีช่วงความถี่ 300 MHz ถึง 3 GHz และใช้สำหรับทุกอย่างตั้งแต่การออกอากาศทางทีวีและ GPS ไปจนถึง Wi-Fi โทรศัพท์ไร้สาย และบลูทูธ
ความถี่ 1 GHz ขึ้นไปเรียกอีกอย่างว่าไมโครเวฟ และความถี่ตั้งแต่ 1–6 GHz มักถูกกล่าวว่าเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัม "sub-6 GHz"
ความถี่กำหนดความเร็วและกำลังของ 5G
คลื่นวิทยุทั้งหมดเดินทางด้วยความเร็วแสง แต่ไม่ใช่ทุกคลื่นจะทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อมในลักษณะเดียวกันหรือมีพฤติกรรมเหมือนกับคลื่นอื่นๆ เป็นความยาวคลื่นของความถี่เฉพาะที่ใช้โดยหอคอย 5G ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อความเร็วและระยะทางของการส่งสัญญาณ
- ความเร็วที่เร็วขึ้น
- ระยะทางสั้นลง
- ความเร็วช้าลง
- ระยะทางที่ไกลขึ้น
ความยาวคลื่นแปรผกผันกับความถี่ (เช่น ความถี่สูงมีความยาวคลื่นสั้นกว่า) ตัวอย่างเช่น 30 Hz (ความถี่ต่ำ) มีความยาวคลื่น 10, 000 กม. (มากกว่า 6, 000 ไมล์) ในขณะที่ 300 GHz (ความถี่สูง) เป็นเพียง 1 มม.
เมื่อความยาวคลื่นสั้นมาก (เช่น ความถี่ที่ปลายคลื่นสูง) รูปคลื่นจะเล็กมากจนบิดเบี้ยวได้ง่าย นี่คือเหตุผลที่ความถี่สูงจริงๆไม่สามารถเดินทางได้ไกลถึงความถี่ที่ต่ำกว่า
ความเร็วเป็นอีกปัจจัยหนึ่ง แบนด์วิดท์วัดจากความแตกต่างระหว่างความถี่สูงสุดและต่ำสุดของสัญญาณ เมื่อคุณขยับคลื่นความถี่วิทยุไปถึงย่านความถี่ที่สูงขึ้น ช่วงของความถี่จะสูงขึ้น ดังนั้นปริมาณงานจึงเพิ่มขึ้น (เช่น คุณจะได้รับความเร็วในการดาวน์โหลดที่เร็วขึ้น)
ทำไม 5G Spectrum ถึงสำคัญ
เนื่องจากความถี่ที่ใช้โดยเซลล์ 5G เป็นตัวกำหนดความเร็วและระยะทาง ผู้ให้บริการ (เช่น Verizon หรือ AT&T) จึงสำคัญที่จะใช้คลื่นความถี่ส่วนหนึ่งที่มีความถี่ที่เป็นประโยชน์ต่องานในมือ
ตัวอย่างเช่น คลื่นมิลลิเมตรซึ่งอยู่ในคลื่นความถี่สูงมีข้อได้เปรียบในการบรรทุกข้อมูลจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม คลื่นวิทยุในแถบความถี่สูงก็จะถูกดูดกลืนได้ง่ายขึ้นด้วยก๊าซในอากาศ ต้นไม้ และอาคารใกล้เคียงmmWaves จึงมีประโยชน์ในเครือข่ายที่มีความหนาแน่นสูง แต่ไม่เป็นประโยชน์สำหรับการส่งข้อมูลในระยะทางไกล (เนื่องจากการลดทอน)
ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงไม่มี "5G สเปกตรัม" ขาวดำจริงๆ - สามารถใช้ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมได้ ผู้ให้บริการ 5G ต้องการเพิ่มระยะทางสูงสุด ลดปัญหา และรับปริมาณงานมากที่สุด วิธีหนึ่งในการหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของคลื่นมิลลิเมตรคือการกระจายและใช้คลื่นความถี่ที่ต่ำกว่า
เช่น ความถี่ 600 MHz มีแบนด์วิดท์ที่ต่ำกว่า แต่เนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบจากความชื้นในอากาศอย่างง่ายดาย จึงไม่สูญเสียพลังงานเร็วและสามารถเข้าถึงโทรศัพท์ 5G และอื่นๆ ได้ อุปกรณ์ 5G ที่อยู่ห่างออกไป รวมทั้งเจาะผนังได้ดีกว่าเพื่อให้รับสัญญาณในร่ม
สำหรับการเปรียบเทียบ การส่งสัญญาณความถี่ต่ำ (LF) ในช่วง 30 kHz ถึง 300 kHz นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการสื่อสารทางไกล เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้มีการลดทอนต่ำ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องขยายความถี่ให้สูงขึ้น ความถี่ใช้สำหรับรายการวิทยุ AM
ผู้ให้บริการอาจใช้ความถี่ 5G ที่สูงขึ้นในพื้นที่ที่ต้องการข้อมูลมากขึ้น เช่น ในเมืองยอดนิยมที่มีอุปกรณ์ใช้งานมากมาย อย่างไรก็ตาม ความถี่ย่านความถี่ต่ำมีประโยชน์ในการทำให้ 5G เข้าถึงอุปกรณ์ได้มากขึ้นจากเสาเดียวและไปยังพื้นที่ที่ไม่มีสายตาตรงไปยังเซลล์ 5G เช่น ชุมชนในชนบท
นี่คือช่วงความถี่ 5G อื่นๆ (เรียกว่าสเปกตรัมหลายชั้น):
- C-band: 2–6 GHz สำหรับความครอบคลุมและความจุ
- Super Data Layer: เกิน 6 GHz (เช่น 24–29 GHz และ 37–43 GHz) สำหรับพื้นที่แบนด์วิดท์สูง
- พื้นที่ครอบคลุม: ต่ำกว่า 2 GHz (เช่น 700 MHz) สำหรับพื้นที่ในร่มและในวงกว้าง
การใช้คลื่นความถี่ 5G โดยผู้ให้บริการ
ผู้ให้บริการบางรายอาจไม่ใช้คลื่นความถี่เดียวกันสำหรับ 5G เช่นเดียวกับที่เรากล่าวไว้ข้างต้น มีข้อดีและข้อเสียของการใช้คลื่นความถี่ 5G ทุกส่วน
- T-Mobile: ใช้คลื่นความถี่ต่ำ (600 MHz) และคลื่นความถี่ 2.5 GHz Sprint ถูกรวมเข้ากับ T-Mobile และอ้างว่ามีคลื่นความถี่มากกว่าผู้ให้บริการรายอื่นในสหรัฐอเมริกา ด้วยคลื่นความถี่สามย่าน: 800 MHz, 1.9 GHz และ 2.5 GHz
- Verizon: เครือข่าย 5G Ultra Wideband ใช้คลื่นมิลลิเมตร โดยเฉพาะ 28 GHz และ 39 GHz
- AT&T: ใช้สเปกตรัมคลื่นมิลลิเมตรสำหรับพื้นที่หนาแน่นและสเปกตรัมกลางและต่ำสำหรับพื้นที่ชนบทและชานเมือง
5G สเปกตรัมจะต้องขายหรือให้ใบอนุญาตแก่โอเปอเรเตอร์ เช่น ผ่านการประมูล เพื่อให้บริษัทใดๆ ใช้แบนด์เฉพาะ สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ควบคุมการใช้คลื่นความถี่วิทยุทั่วโลก และการใช้งานในประเทศถูกควบคุมโดยหน่วยงานกำกับดูแลต่างๆ เช่น FCC ในสหรัฐอเมริกา
