5G transporte des informations sans fil à travers le spectre électromagnétique, en particulier le spectre radio. Dans le spectre radioélectrique se trouvent différents niveaux de bandes de fréquences, dont certaines sont utilisées pour cette technologie de nouvelle génération.
Avec la 5G qui en est encore à ses débuts et qui n'est pas encore disponible dans tous les pays, vous entendrez peut-être parler du spectre de la bande passante 5G, des enchères de spectre, de la 5G mmWave, etc.
Ne vous inquiétez pas si cela prête à confusion. Tout ce que vous devez vraiment savoir sur les bandes de fréquences 5G, c'est que différentes entreprises utilisent différentes parties du spectre pour transmettre des données. L'utilisation d'une partie du spectre plutôt qu'une autre a un impact à la fois sur la vitesse de la connexion et sur la distance qu'elle peut couvrir. Beaucoup plus à ce sujet ci-dessous.
Définir le spectre 5G
Les fréquences des ondes radio vont de 3 kilohertz (kHz) à 300 gigahertz (GHz). Chaque partie du spectre a une gamme de fréquences, appelée une bande, qui porte un nom spécifique.
Certains exemples de bandes du spectre radio incluent les fréquences extrêmement basses (ELF), ultra basses fréquences (ULF), basses fréquences (LF), moyennes fréquences (MF), ultra hautes fréquences (UHF) et extrêmement hautes fréquences (EHF).
Une partie du spectre radio a une gamme de hautes fréquences entre 30 GHz et 300 GHz (partie de la bande EHF), et est souvent appelée la bande millimétrique (car ses longueurs d'onde vont de 1 à 10 mm). Les longueurs d'onde dans et autour de cette bande sont donc appelées ondes millimétriques (mmWaves). Les ondes millimétriques sont un choix populaire pour la 5G, mais ont également des applications dans des domaines tels que la radioastronomie, les télécommunications et les pistolets radar.
Une autre partie du spectre radio utilisée pour la 5G est l'UHF, qui est plus bas sur le spectre que l'EHF. La bande UHF a une gamme de fréquences de 300 MHz à 3 GHz et est utilisée pour tout, de la diffusion télévisée au GPS, en passant par le Wi-Fi, les téléphones sans fil et le Bluetooth.
Les fréquences de 1 GHz et plus sont également appelées micro-ondes, et les fréquences comprises entre 1 et 6 GHz sont souvent considérées comme faisant partie du spectre "inférieur à 6 GHz".
La fréquence détermine la vitesse et la puissance 5G
Toutes les ondes radio se déplacent à la vitesse de la lumière, mais toutes les ondes ne réagissent pas avec l'environnement de la même manière ou ne se comportent pas de la même manière que les autres ondes. C'est la longueur d'onde d'une fréquence particulière utilisée par une tour 5G qui a un impact direct sur la vitesse et la distance de ses transmissions.
- Vitesse plus rapide.
- Des distances plus courtes.
- Vitesses plus lentes.
- Des distances plus longues.
La longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence (c'est-à-dire que les hautes fréquences ont des longueurs d'onde plus courtes). Par exemple, 30 Hz (basse fréquence) a une longueur d'onde de 10 000 km (plus de 6 000 miles) tandis que 300 GHz (haute fréquence) ne mesure que 1 mm.
Lorsqu'une longueur d'onde est vraiment courte (comme les fréquences à l'extrémité supérieure du spectre), la forme d'onde est si petite qu'elle peut facilement se déformer. C'est pourquoi les très hautes fréquences ne peuvent pas voyager aussi loin que les basses.
La vitesse est un autre facteur. La bande passante est mesurée par la différence entre la fréquence la plus haute et la plus basse du signal. Lorsque vous montez sur le spectre radio pour atteindre des bandes plus élevées, la gamme de fréquences est plus élevée et, par conséquent, le débit augmente (c'est-à-dire que vous obtenez des vitesses de téléchargement plus rapides).
Pourquoi le spectre 5G est important
Étant donné que la fréquence utilisée par une cellule 5G dicte la vitesse et la distance, il est important pour un fournisseur de services (comme Verizon ou AT&T) d'utiliser une partie du spectre qui comprend des fréquences qui profitent au travail à accomplir.
Par exemple, les ondes millimétriques, qui sont dans le spectre de la bande haute, ont l'avantage de pouvoir transporter beaucoup de données. Cependant, les ondes radio dans les bandes supérieures sont également absorbées plus facilement par les gaz dans l'air, les arbres et les bâtiments voisins. Les ondes millimétriques sont donc utiles dans les réseaux densément peuplés, mais pas si utiles pour transporter des données sur de longues distances (en raison de l'atténuation).
Pour ces raisons, il n'y a pas vraiment de "spectre 5G" noir et blanc - différentes parties du spectre peuvent être utilisées. Un fournisseur 5G souhaite maximiser la distance, minimiser les problèmes et obtenir le plus de débit possible. Une façon de contourner les limites des ondes millimétriques est de diversifier et d'utiliser des bandes inférieures.
Une fréquence de 600 MHz, par exemple, a une bande passante plus faible, mais comme elle n'est pas affectée aussi facilement par des choses comme l'humidité dans l'air, elle ne perd pas de puissance aussi rapidement et peut atteindre les téléphones 5G et autres Les appareils 5G plus éloignés, ainsi que mieux pénétrer les murs pour fournir une réception intérieure.
À titre de comparaison, les transmissions à basse fréquence (LF) dans la plage de 30 kHz à 300 kHz sont idéales pour les communications longue distance car elles subissent une faible atténuation et n'ont donc pas besoin d'être amplifiées aussi souvent que plus haut fréquences. Ils sont utilisés pour des choses comme la diffusion de radio AM.
Un fournisseur de services peut utiliser des fréquences 5G plus élevées dans des zones qui demandent plus de données, comme dans une ville populaire où de nombreux appareils sont utilisés. Cependant, les fréquences à bande basse sont utiles pour fournir un accès 5G à plus d'appareils à partir d'une seule tour et dans des zones qui n'ont pas de visibilité directe vers une cellule 5G, comme les communautés rurales.
Voici quelques autres gammes de fréquences 5G (appelées spectre multicouche):
- Bande C: 2–6 GHz pour la couverture et la capacité.
- Super Data Layer: Plus de 6 GHz (par exemple, 24–29 GHz et 37–43 GHz) pour les zones à large bande passante.
- Zone de couverture: inférieure à 2 GHz (comme 700 MHz) pour les zones de couverture intérieures et plus étendues.
Utilisation du spectre 5G par opérateur
Tous les fournisseurs de services n'utilisent pas la même bande de fréquence pour la 5G. Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, il y a des avantages et des inconvénients à utiliser n'importe quelle partie du spectre 5G.
- T-Mobile: les utilisations utilisent le spectre à bande basse (600 MHz) ainsi que le spectre 2,5 GHz. Sprint a été fusionné avec T-Mobile et prétend avoir plus de spectre que tout autre opérateur aux États-Unis, avec trois bandes de fréquences: 800 MHz, 1,9 GHz et 2,5 GHz.
- Verizon: leur réseau 5G Ultra Wideband utilise des ondes millimétriques, en particulier 28 GHz et 39 GHz.
- AT&T: Utilise le spectre des ondes millimétriques pour les zones denses et le spectre moyen et bas pour les zones rurales et suburbaines.
Le spectre 5G doit être vendu ou concédé sous licence aux opérateurs, comme par le biais d'enchères, pour qu'une entreprise puisse utiliser une bande spécifique. L'Union internationale des télécommunications (UIT) réglemente l'utilisation du spectre radioélectrique dans le monde, et l'utilisation domestique est contrôlée par différents organismes de réglementation, tels que la FCC aux États-Unis.
