Gelombang Milimeter Serta Berbagai Jenis 5G dan Cara Kerjanya

Jika Anda terus mengikuti berita tentang teknologi nirkabel generasi berikutnya, 5G, Anda mungkin menemukan istilah "pita rendah", "pita tengah", dan "gelombang milimeter" dalam bacaan Anda. Tapi apa sebenarnya arti istilah-istilah itu? Jawabannya memberikan gambaran yang baik tentang cara kerja 5G, jadi kami memecahnya dalam panduan ini untuk berbagai jenis 5G.

Gelombang low-band, mid-band, dan milimeter semuanya mengacu pada segmen spektrum elektromagnetik yang berbeda. Ketiganya berada dalam jangkauan gelombang radio, tetapi spektrumnya juga mengandung cahaya, sinar gamma, sinar-X, gelombang mikro, dan banyak lagi.

Dalam rentang spektrum gelombang radio, semuanya cukup ramai. Sementara spektrum radio menjadi semakin didedikasikan untuk perangkat seluler, ia juga menjadi tuan rumah siaran TV, radio HAM, dan komunikasi pesawat, antara lain. Spektrum radio berkisar dari 30 Hertz hingga 300GHz — 1 GHz sama dengan 1 miliar Hertz. Itu rentang yang cukup besar, jadi masuk akal jika spektrum di ujung terjauh dari rentang itu bertindak sangat berbeda.

Spektrum di sisi bawah, yang dikenal sebagai pita rendah, memiliki panjang gelombang yang lebih panjang daripada spektrum di sisi yang lebih tinggi, yang memungkinkannya menjadi lebih kuat dan menempuh jarak yang lebih jauh dengan mengorbankan bandwidth. Gelombang menjadi lebih pendek dan lebih pendek melalui frekuensi mid-band, mendapatkan bandwidth tetapi kehilangan jarak transmisi. Akhirnya, mereka mencapai gelombang milimeter.

Pentingnya gelombang milimeter

Gelombang milimeter dalam judulnya mengacu pada ukuran kecil panjang gelombangnya, yang berkisar dari sekitar 10 milimeter hingga 1 milimeter. Ini adalah spektrum spektrum yang sangat efektif, dengan bandwidth besar, tetapi juga sangat sensitif terhadap variabel eksternal — apakah itu dinding, pohon, atau bahkan hanya hujan. Sedangkan antena pita rendah bagus untuk menjangkau area hingga beberapa mil — apakah itu petak besar kota, area perumahan, atau bentangan pedesaan — gelombang milimeter (atau mmWave) lebih masuk akal untuk penyebaran kecil yang ditargetkan seperti di dalam stadion bisbol , atau untuk nirkabel tidak bergerak di area tertentu.

Nirkabel tetap, atau menggunakan nirkabel untuk menggantikan internet kabel, sebenarnya adalah salah satu kasus penggunaan pertama yang dicoba sebagian besar operator dengan 5G — dan Anda sudah dapat menemukannya tersedia atau segera diluncurkan dari operator AS termasuk AT&T, Verizon, dan T-Mobile.

Selain bandwidthnya yang lebih besar, salah satu bagian paling menarik tentang mmWave bagi perusahaan telekomunikasi dan konsumen adalah kesempatan untuk saluran spektrum yang lebih besar, yang juga membantu memberikan manfaat kecepatan yang signifikan.

Pikirkan seperti ini: Daripada memiliki beberapa jalan sempit yang berbeda bolak-balik dari pabrik Anda ke pelanggan, bukankah lebih efisien untuk memiliki jalan bebas hambatan yang besar? Itulah janji mmWave, karena ini adalah sumber daya yang relatif belum dimanfaatkan. Hingga 5G, banyak orang di industri ini skeptis bahwa spektrum rewel semacam itu dapat digunakan secara komersial dengan cara apa pun yang efektif. Namun, melalui penggunaan teknik seperti beam-forming (metode pemfokusan spektrum dan menembakkannya langsung ke penerima), para insinyur dan ilmuwan yang bekerja pada 5G telah memungkinkannya. Dan karena ada banyak hal untuk dikerjakan, telekomunikasi dapat mengambil bagian besar spektrum mmWave yang berdekatan untuk membuat jalur data mereka.

Harapan dunia nyata

Jadi apa artinya semua ini? Singkatnya, memanfaatkan mmWave adalah salah satu terobosan terbesar yang mengarah ke nirkabel generasi kelima, dan memungkinkan kecepatan multi-gigabit yang sangat cepat — tetapi ini masih awal. Jika Anda cukup beruntung untuk menggunakan mmWave di tahun depan atau lebih, kemungkinan itu akan menjadi pengalaman yang terputus-putus di seluler, dan mungkin menguras baterai Anda saat sedang bekerja.

Sedangkan untuk 5G pada pita menengah dan pita rendah, peningkatannya akan lebih bertahap. Teknologi nirkabel baru lebih efisien daripada 4G LTE pada pita yang ada, tetapi tidak dalam jumlah yang besar. 5G juga dirancang khusus untuk mendukung jaringan 4G, dengan tujuan memperkuat, bukan menggantikan, kecepatan 4G. Akhirnya, seperti teknologi nirkabel lainnya, itu akan menjadi dominan karena operator secara bertahap meningkatkan peralatan mereka, membuat jaringan dengan kecepatan tinggi yang jauh lebih konsisten.

Pada akhirnya, spektrum — dan kebutuhan akan lebih banyak lagi — adalah cerita utama di balik pengembangan 5G. Tahun-tahun awal 5G mungkin bergelombang (setiap teknologi nirkabel memiliki masa remaja yang canggung), tetapi peluang yang ditawarkan inovasi ini sangat besar. Dengan mmWave dan peningkatan untuk spektrum pita rendah dan menengah, masa depan terlihat lebih fokus pada data nirkabel daripada sebelumnya.

Gelombang Milimeter: Cepat, Baru, dan Jangka Pendek

5G adalah standar nirkabel pertama yang memanfaatkan spektrum gelombang milimeter. Spektrum gelombang milimeter beroperasi di atas pita 24 GHz, dan, seperti yang Anda harapkan, ini bagus untuk transmisi data supercepat. Namun, seperti yang kami sebutkan sebelumnya, spektrum gelombang milimeter rentan terhadap distorsi.

Pikirkan spektrum gelombang milimeter seperti sinar laser: tepat dan padat, tetapi hanya mampu menutupi area kecil. Plus, itu tidak dapat menangani banyak gangguan. Bahkan rintangan kecil, seperti atap mobil Anda atau awan hujan, dapat menghalangi transmisi gelombang milimeter.

Sekali lagi, inilah mengapa pengalihan sinar adaptif sangat penting. Di dunia yang sempurna, ponsel Anda yang siap 5G akan selalu terhubung ke spektrum gelombang milimeter. Tetapi dunia ideal ini akan membutuhkan satu ton menara gelombang milimeter untuk mengimbangi cakupan gelombang milimeter yang buruk. Operator mungkin tidak akan pernah mengeluarkan uang untuk memasang menara gelombang milimeter di setiap sudut jalan, jadi pengalihan sinar adaptif memastikan ponsel Anda tidak tersendat setiap kali melompat dari koneksi gelombang milimeter ke koneksi mid-band.

Sampai sekarang, hanya pita 24 dan 28 GHz yang dilisensikan untuk penggunaan 5G. Tetapi FCC mengharapkan untuk melelang pita 37, 39, dan 47 GHz untuk penggunaan 5G pada akhir 2019 (ketiga pita ini memiliki spektrum yang lebih tinggi, sehingga mereka menawarkan koneksi yang lebih cepat). Setelah gelombang milimeter frekuensi tinggi dilisensikan untuk 5G, teknologinya akan menjadi jauh lebih umum.

5G Bekerja Paling Baik dengan Ketiga Spektrum

Transfer data nirkabel memiliki batasan serius: frekuensi terikat terlalu dekat dengan bandwidth. Gelombang yang beroperasi pada frekuensi rendah memiliki panjang gelombang yang panjang, sehingga modulasi terjadi dengan kecepatan siput. Dengan kata lain, mereka “berbicara” lambat, yang menyebabkan bandwidth rendah (Internet lambat). Seperti yang Anda harapkan, gelombang yang beroperasi pada frekuensi tinggi "berbicara" sangat cepat. Tapi mereka rentan terhadap distorsi. 

Jika ada sesuatu yang menghalangi (dinding, atmosfer, hujan) telepon Anda dapat kehilangan jejak perubahan panjang gelombang, yang mirip dengan kehilangan sepotong kode Morse atau biner. Untuk alasan ini, koneksi yang tidak dapat diandalkan ke pita frekuensi tinggi terkadang bisa lebih lambat daripada koneksi yang baik ke pita frekuensi rendah Di masa lalu, operator menghindari spektrum gelombang milimeter frekuensi tinggi demi spektrum pita menengah, yang “ bicara” dengan kecepatan sedang. Tetapi kita membutuhkan 5G agar lebih cepat dan lebih stabil daripada 4G, itulah sebabnya perangkat 5G menggunakan sesuatu yang disebut peralihan sinar adaptif untuk melompat di antara pita frekuensi dengan cepat.