Espectro y frecuencias 5G: todo lo que necesita saber

5G transporta información de forma inalámbrica a través del espectro electromagnético, específicamente el espectro de radio. Dentro del espectro de radio hay diferentes niveles de bandas de frecuencia, algunas de las cuales se utilizan para esta tecnología de próxima generación.

Con 5G aún en sus primeras etapas de implementación y aún no disponible en todos los países , es posible que escuche sobre el espectro de ancho de banda 5G, subastas de espectro, mmWave 5G, etc.

No se preocupe si esto le resulta confuso. Todo lo que realmente necesita saber sobre las bandas de frecuencia 5G es que diferentes empresas utilizan diferentes partes del espectro para transmitir datos. El uso de una parte del espectro sobre otra afecta tanto la velocidad de la conexión como la distancia que puede cubrir. Mucho más sobre esto a continuación.

Definición del espectro 5G

Ilustración del espectro de luz

Las frecuencias de las ondas de radio varían desde 3 kilohercios (kHz) hasta 300 gigahercios (GHz). Cada porción del espectro tiene un rango de frecuencias, llamado banda , que tiene un nombre específico.

Algunos ejemplos de bandas de espectro de radio incluyen frecuencia extremadamente baja (ELF), frecuencia ultrabaja (ULF), frecuencia baja (LF), frecuencia media (MF), frecuencia ultra alta (UHF) y frecuencia extremadamente alta (EHF).

Una parte del espectro de radio tiene un rango de alta frecuencia entre 30 GHz y 300 GHz (parte de la banda EHF), y a menudo se denomina banda milimétrica (porque sus longitudes de onda varían entre 1 y 10 mm). Por lo tanto, las longitudes de onda dentro y alrededor de esta banda se denominan ondas milimétricas (mmWaves). mmWaves es una opción popular para 5G, pero también tiene aplicación en áreas como radioastronomía, telecomunicaciones y pistolas de radar.

Otra parte del espectro de radio que se usa para 5G es UHF, que es más bajo en el espectro que EHF. La banda UHF tiene un rango de frecuencia de 300 MHz a 3 GHz y se usa para todo, desde transmisiones de TV y GPS hasta Wi-Fi, teléfonos inalámbricos y Bluetooth.

Las frecuencias de 1 GHz y superiores también se denominan microondas, ya menudo se dice que las frecuencias que van de 1 a 6 GHz forman parte del espectro “sub-6 GHz”.

La frecuencia determina la velocidad y la potencia de 5G

Todas las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz, pero no todas las ondas reaccionan con el entorno de la misma forma o se comportan igual que otras ondas. Es la longitud de onda de una frecuencia particular utilizada por una torre 5G la que impacta directamente en la velocidad y distancia de sus transmisiones.

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Mayor frecuencia

  • Velocidades más rápidas.

  • Distancias más cortas.

Frecuencia más baja

  • Velocidades más lentas.

  • Distancias más largas.

La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia (es decir, las frecuencias altas tienen longitudes de onda más cortas). Por ejemplo, 30 Hz (baja frecuencia) tiene una longitud de onda de 10,000 km (más de 6,000 millas) mientras que 300 GHz (alta frecuencia) tiene solo 1 mm.

Cuando una longitud de onda es realmente corta (como las frecuencias en el extremo superior del espectro), la forma de onda es tan pequeña que puede distorsionarse fácilmente. Esta es la razón por la que las frecuencias realmente altas no pueden viajar tan lejos como las más bajas.

La velocidad es otro factor. El ancho de banda se mide por la diferencia entre la frecuencia más alta y más baja de la señal. Cuando avanza en el espectro de radio para alcanzar bandas más altas, el rango de frecuencias es mayor y, por lo tanto, el rendimiento aumenta (es decir, obtiene velocidades de descarga más rápidas).

Por qué es importante el espectro 5G

Dado que la frecuencia utilizada por una celda 5G dicta la velocidad y la distancia, es importante que un proveedor de servicios (como Verizon o AT&T) use una parte del espectro que incluye frecuencias que benefician el trabajo en cuestión.

Por ejemplo, las ondas milimétricas, que se encuentran en el espectro de banda alta, tienen la ventaja de poder transportar gran cantidad de datos. Sin embargo, las ondas de radio en bandas más altas también son absorbidas más fácilmente por los gases del aire, los árboles y los edificios cercanos. Por lo tanto, las ondas milimétricas son útiles en redes densamente empaquetadas, pero no tan útiles para transportar datos a largas distancias (debido a la atenuación ).

Por estas razones, no existe realmente un “espectro 5G” en blanco y negro; se pueden usar diferentes partes del espectro. Un proveedor de 5G desea maximizar la distancia, minimizar los problemas y obtener el mayor rendimiento posible. Una forma de sortear las limitaciones de las ondas milimétricas es diversificar y utilizar bandas más bajas.

Una frecuencia de 600 MHz, por ejemplo, tiene un ancho de banda menor, pero debido a que no se ve afectada tan fácilmente por cosas como la humedad en el aire, no pierde energía tan rápidamente y puede llegar a teléfonos 5G y otros dispositivos 5G más alejados. así como penetrar mejor las paredes para brindar una recepción interior.

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A modo de comparación, las transmisiones de baja frecuencia (LF) en el rango de 30 kHz a 300 kHz son excelentes para las comunicaciones de larga distancia porque experimentan una baja atenuación y, por lo tanto, no necesitan amplificarse con tanta frecuencia como las frecuencias más altas. Se utilizan para cosas como la transmisión de radio AM.

Un proveedor de servicios podría usar frecuencias 5G más altas en áreas que exigen más datos, como en una ciudad popular donde hay muchos dispositivos en uso. Sin embargo, las frecuencias de banda baja son útiles para proporcionar acceso 5G a más dispositivos desde una sola torre y a áreas que no tienen una línea de visión directa a una celda 5G, como las comunidades rurales.

Aquí hay algunos otros rangos de frecuencia 5G (llamados espectro multicapa):

  • Banda C : 2–6 GHz para cobertura y capacidad.
  • Capa de superdatos : más de 6 GHz (p. Ej., 24–29 GHz y 37–43 GHz) para áreas de gran ancho de banda.
  • Área de cobertura : por debajo de 2 GHz (como 700 MHz) para áreas de cobertura interiores y más amplias.

Uso del espectro 5G por operador

No todos los proveedores de servicios utilizan la misma banda de frecuencia para 5G. Como mencionamos anteriormente, existen ventajas y desventajas al usar cualquier parte del espectro 5G.

  • T-Mobile : los usos utilizan espectro de banda baja (600 MHz) y espectro de 2,5 GHz. Sprint se ha fusionado con T-Mobile y afirma tener más espectro que cualquier otro operador en los EE. UU., Con tres bandas de espectro: 800 MHz, 1,9 GHz y 2,5 GHz.
  • Verizon : Su red de banda ultra ancha 5G utiliza ondas milimétricas, específicamente 28 GHz y 39 GHz .
  • AT&T : utiliza un espectro de ondas milimétricas para áreas densas y de espectro medio y bajo para ubicaciones rurales y suburbanas.

El espectro 5G debe venderse o licenciarse a los operadores, como a través de subastas, para que cualquier empresa pueda utilizar una banda específica. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) regula el uso del espectro de radio en todo el mundo, y el uso doméstico está controlado por diferentes organismos reguladores, como la FCC en los EE. UU.