Hvad er 5g?

5G er (knap) reel

Løbet til 5G er på. Alle de fire store amerikanske luftfartsselskaber har nu en form for trådløs 5G, selvom det alt sammen er begrænset i kun få byer, mest ved hjælp af dyre telefoner, der ikke understøtter fremtidige landsdækkende 5G-netværk. Vi sporer udrullinger månedligt på vores Race to 5G-side.

De tidlige 5G-udrulninger ligner mere en offentlig betatest end et slutprodukt. AT&T, Verizon og T-Mobile bruger alle teknologier, der kun rejser cirka 600 meter fra et celleplads, hvilket betyder, at der ikke er meget dækning. Alle fire luftfartsselskaber venter på opgraderinger til deres basestationer, der vil forbedre dækning, hastighed og pålidelighed. Omkring slutningen af ​​dette år eller begyndelsen af ​​2020 agter AT&T, Verizon og T-Mobile alle at lancere 5G-netværk, der bruger eksisterende 4G-spektrum, som vil have langsommere hastigheder men bredere dækning.

Vi har testet AT&T i Dallas og Las Vegas; Sprint i Dallas og New York; Verizon i Chicago og Providence; og T-Mobile i New York. Hver måned har vi set bedre ydelse og flere nye enheder. Lige nu er der 5G hotspots fra AT&T, Sprint og Verizon, tre modeller af 5G-telefoner fra LG og Samsung, og en tilføjelse Moto Mod til Motorola-telefoner til salg.

Det er rodet. Det er meget tidlige dage. Og hvis du kan lide ny teknologi, er det meget spændende.

5G er en investering i det næste årti, og i tidligere mobilovergange har vi set de fleste af de store ændringer ske år efter den første meddelelse. Tag f.eks. 4G. De første 4G-telefoner i USA dukkede op i 2010. Men den slags 4G-applikationer, der ændrede vores verden, dukkede først op senere. Snapchat kom i 2012, og Uber blev udbredt i 2013. Videoopkald via LTE-netværk blev også udbredt i USA omkring 2013.

Så efter denne plan, mens vi får en lille smule 5G lige nu, bør du forvente, at de store 5G-applikationer vokser op omkring 2021 eller 2022. Indtil da bliver tingene forvirrende som trådløse operatørs jockey for kunder og mindshare.

5G står for femte generation af trådløse mobiltelefoner, og de oprindelige standarder for det blev indstillet i slutningen af ​​2017. Men en standard betyder ikke, at alle 5G vil fungere det samme - eller at vi endda ved, hvilke applikationer 5G vil aktivere. Der vil være langsom, men lydhør 5G, og hurtig 5G med begrænset dækning. Lad os tage dig ned ad 5G kaninhullet for at give dig et billede af, hvordan den kommende 5G-verden vil være.

1G, 2G, 3G, 4G, 5G

For det første, hvis du hører om 5G Wi-Fi eller AT & T's "5G E" -telefoner, er de ikke 5G-mobiltelefoner. Her er en fuld forklaring på 5G vs. 5G E vs. 5GHz: Hvad er forskellen?

Og hvis du hører, at 5G betyder millimeterbølgetårne ​​på hver lygtepost, er det ikke sandt. Sådan vælger nogle amerikanske luftfartsselskaber at implementere det lige nu, men det er ikke en nødvendig eller påkrævet form for 5G. (Sprint klarer for eksempel 5G helt anderledes, som jeg vil forklare nedenfor.)

G i denne 5G betyder, at det er en generation af trådløs teknologi. Mens de fleste generationer teknisk set er blevet defineret af deres datatransmissionshastigheder, er hver også blevet markeret ved et brud på kodningsmetoder, eller "luftgrænseflader", der gør det uforeneligt med den foregående generation.

1G var analog cellulær. 2G-teknologier, såsom CDMA, GSM og TDMA, var den første generation af digitale cellulære teknologier. 3G-teknologier, såsom EVDO, HSPA og UMTS, bragte hastigheder fra 200 kbps til et par megabits per sekund. 4G-teknologier, såsom WiMAX og LTE, var det næste inkompatible spring fremad, og de skaler nu op til hundreder af megabits og endda hastigheder på gigabit-niveau.

5G bringer tre nye aspekter til tabellen: større hastighed (for at flytte flere data), lavere latenstid (for at være mere lydhør) og muligheden for at tilslutte meget flere enheder på én gang (for sensorer og smarte enheder).

Det faktiske 5G-radiosystem, kendt som 5G-NR, er ikke kompatibelt med 4G. Men alle 5G-enheder i USA, for at starte, har brug for 4G, fordi de vil læne sig på det for at oprette indledende forbindelser, før de handler op til 5G, hvor det er tilgængeligt. Det er teknisk kendt som et "ikke-selvstændigt" eller NSA-netværk. Senere bliver vores 5G-netværk "standalone" eller SA, og kræver ikke 4G-dækning for at fungere. Men det er et par år fri.

4G vil fortsat forbedre med tiden. Qualcomm X24-modemet, som er indbygget i de fleste Android-flagskibstelefoner fra 2019, understøtter 4G-hastigheder op til 2 Gbps. De virkelige fordele ved 5G vil komme i massiv kapacitet og lav latens, ud over de niveauer, 4G-teknologier kan opnå.

Denne symbiose mellem 4G og 5G har fået AT&T til at blive lidt overentusiastiske omkring sit 4G-netværk. Luftfartsselskabet er begyndt at kalde sit 4G-netværk "5G Evolution", fordi det ser forbedring af 4G som et stort skridt til 5G. Det er selvfølgelig rigtigt. Men formuleringen er designet til at forvirre mindre informerede forbrugere til at tænke 5G Evolution er 5G, når det ikke er tilfældet.

Hvad er hyppigheden?

Sandsynligvis har de hotteste og mest forvirrende debatter omkring 5G at gøre med hvilke frekvenser den fungerer på. 5G kører primært i to slags luftbølger: under og over 6GHz.

Lavfrekvente 5G-netværk, der bruger eksisterende cellulære og Wi-Fi-bånd, drager fordel af mere fleksibel kodning og større kanalstørrelser for at opnå hastigheder 25 til 50 procent bedre end LTE, ifølge en præsentation af T-Mobile exec Karri Kuoppamaki. Disse netværk kan dække de samme afstande som eksisterende mobilnetværk og behøver generelt ikke yderligere cellepladser. Sprint, for eksempel, opretter alle sine nye 4G-cellepladser som 5G-klar, og det vil bare vende kontakten, når resten af ​​sit netværk er klar.

Landlige netværk vil sandsynligvis holde sig til lavbånd 5G, fordi lavfrekvente bånd har stor rækkevidde fra tårne.

For at få superhøje, multi-gigabit-hastigheder drejer transportører først til nyere, meget højere frekvenser, kendt som millimeterbølge. Nede i de eksisterende cellulære bånd er der kun relativt smalle kanaler til rådighed, fordi det spektrum er så travlt og stærkt brugt. Men op ved 28 GHz og 39 GHz er der store, brede spektrumstræk til rådighed for at skabe store kanaler til meget høje hastigheder.

Disse bånd er tidligere blevet brugt til backhaul og forbinder basestationer til eksterne internetforbindelser. Men de har ikke været brugt til forbrugerenheder før, fordi den håndholdte processorkraft og miniaturiserede antenner ikke var tilgængelige. Millimeterbølgesignaler falder også hurtigere af med afstand end signaler med lavere frekvens, og den enorme mængde data, de overfører, kræver flere forbindelser til fastnet-internet. Så mobiltelefonudbydere bliver nødt til at bruge mange mindre basestationer med lavere effekt (generelt med 2-10 watt) snarere end færre, mere kraftfulde makroceller (som udsender 20-40 watt) for at tilbyde multigigabit-hastighederne i millimeterbølgenetværk løfte.

Heldigvis for dem har transportørerne allerede installeret disse "små celler" i mange større byer for at øge kapaciteten i 4G-æraen. (Fra mit kontorvindue i New York kan jeg se flere små cellepladser.) I disse byer har de bare brug for at boltre en ekstra radio på det eksisterende sted for at gøre det til 5G. Der foregår imidlertid en kamp andre steder, hvor transportører har problemer med at overbevise byer om at lade dem tilføje små celler til forstæderkvarterer. Det svarer til tidligere kæmper for at etablere mobiltjeneste overhovedet i mange af disse byer. Hvad det er værd, har små celler en tendens til at være meget mindre magtfulde end de makroceller, der bruges til 2G til 4G cellulære systemer: 2-20 watt sammenlignet med 20-40 watt for makroceller.

Der er et tredje sæt luftbølger, der bruges i udlandet, hvilket kan være et søde sted: mid-band. Disse frekvenser, der spænder fra 3, 5 GHz til 7 GHz, er lidt over de aktuelle cellulære bånd, men har mængder af spektrum (og hastigheder), der begynder at ligne millimeterbølge. USA falder bag andre lande i midtbåndspektret, fordi herover bruges det i øjeblikket af et uheld af organisationer, herunder satellitselskaber og marinen, men der er nogle bestræbelser på at frigøre det.

Mellembåndsnetværk kræver ikke lige så mange cellepladser som millimeterbølge, selvom de stadig vil være temmelig tæt; sandsynligvis hver tredje til en halv mil.

Sådan fungerer 5G

Ligesom andre mobilnetværk bruger 5G-netværk et system med cellesteder, der deler deres territorium i sektorer og sender kodede data gennem radiobølger. Hvert cellesite skal være tilsluttet en netværksbaggrund, hvad enten det er via en kablet eller trådløs backhaul-forbindelse.

5G-netværk bruger en type kodning kaldet OFDM, der ligner den kodning, som 4G LTE bruger. Luftgrænsefladen er dog designet til meget lavere latenstid og større fleksibilitet end LTE.

Med de samme luftbølger som 4G kan 5G-radiosystemet få cirka 30 procent bedre hastigheder takket være mere effektiv kodning. De skøre gigabit-hastigheder, du hører om, skyldes, at 5G er designet til at bruge meget større kanaler end 4G gør. Mens de fleste 4G-kanaler er 20MHz, bundet sammen til op til 160MHz ad gangen, kan 5G-kanaler være op til 100MHz, med Verizon, der bruger så meget som 800MHz ad gangen. Det er en meget bredere motorvej, men den kræver også større, klare blokke af luftbølger, end der var tilgængelig for 4G.

Det er her, de højere millimeterbølgefrekvenser på kort afstand kommer ind. Mens lavere frekvenser er besat - af 4G, af tv-stationer, af satellitfirmaer eller af militæret - havde der været en enorm mængde af i det væsentlige ubrugte højere frekvenser tilgængelige i USA, så transportører let kunne konstruere brede veje til høje hastigheder.

Andre lande, såsom Canada og europæiske lande, fokuserer først på midtbåndfrekvenser, der er lidt højere end eksisterende 4G-systemer, men i USA bruges disse frekvenser af satellitselskaber og militæret.

5G-netværk skal være meget smartere end tidligere systemer, da de jonglerer med mange flere, mindre celler, der kan ændre størrelse og form. Men selv med eksisterende makroceller , Siger Qualcomm, at 5G vil være i stand til at øge kapaciteten fire gange over nuværende systemer ved at udnytte bredere båndbredde og avancerede antenneteknologier.

Målet er at have langt højere hastigheder til rådighed og langt højere kapacitet pr. Sektor ved langt lavere latenstid end 4G. De involverede standardorganer sigter mod 20 Gbps hastigheder og 1 ms latenstid, på hvilket tidspunkt meget interessante ting begynder at ske.

De forskellige luftfartsselskaber har lovet 5G-udsendelser i byer rundt om i landet. Dette kort viser nogle af de annoncerede placeringer.

Hvem lancerer 5G Hvornår?

Du kan se alle de nuværende 5G-bylanceringer på vores Race to 5G-kort.

AT&T lancerede 5G i 12 byer den 21. december 2018 med en mobil internet-hotspot, Netgear Nighthawk 5G. Det sælger også Samsung Galaxy S10 5G, og det planlægger at sælge Note 10+ 5G. Det hævede sit byantal til 19 i april. AT&T ser ud til kun at give ud et par hotspots per by og dække et par kvarterer i hver by. Kun udvalgte, godkendte erhvervskunder kan tilmelde sig dets service. Virksomheden ser virkelig ud til at ville vente til 5G er mere udbredt med at forsøge at sælge det til forbrugerne.

AT&T bruger 39GHz spektrum for dets første start, efterfulgt af ca. 28 GHz, og derefter lavbånd, tidligere 3G-spektrum, ved udgangen af ​​dette år.

Sprint lancerede 5G i fire byer i slutningen af ​​maj og tilføjede Chicago i juli og Los Angeles, New York, Phoenix og Washington DC i august. Fordi det bruger mid-band, har det meget bredere dækning i sine byer end de andre transportører gør, i det mindste for nu. Yderligere lanceringer ser ud til at blive gummet af Sprints igangværende drama omkring dens potentielle fusion med T-Mobile. Luftfartsselskabet sælger HTC Hub-hotspot og LG V50, OnePlus 7 Pro 5G og Samsung Galaxy S10 5G-telefoner.

Verizon har i øjeblikket begrænset mobil 5G-udrulning i ni byer og begrænsede hjemmebaserede internetudrullinger i fire. Det sælger en 5G-add-on, der passer til Moto Z2 Force-, Z3- og Z4-telefoner samt LG V50, Samsung Galaxy S10 5G og Galaxy Note 10+ 5G-telefoner og Inseego M1000-hotspot.

Verizons 5G-serviceplaner koster $ 10 mere end dets ubegrænsede 4G-planer (selvom det er blevet frafaldet indtil videre), for virkelig ubegrænsede 5G-data uden deprioritering. Transportøren bruger mest 28GHz spektrum.

T-Mobile lancerede et millimeterbølget 5G-netværk i seks byer i juni med Galaxy S10 5G-telefonen. Det inkluderer overraskende omfattende dækning på Manhattan og bits og bobs i andre byer. I modsætning til AT&T og Verizon tilbyder det dog dækningskort. Virksomheden siger, at det vil lancere et landsdækkende 5G-netværk ved hjælp af sit 600 MHz lavbåndspektrum senere på året, men ligesom med Sprint er en masse af dens strategi bundet med, om fusionen går igennem eller ej. Dette lavbåndsnetværk, men ikke millimeterbølgenetværket, vil blive understøttet af den kommende Galaxy Note10 + 5G.

Hastigheden på et trådløst netværk er bundet til, hvor meget spektrum du kan bruge til det. Fordi T-Mobile kun bruger et gennemsnit på 31MHz spektrum ved 600 MHz i modsætning til de hundreder af MHz, som millimeterbølgenetværk vil bruge, vil dens lavbånd 5G-netværk være lidt hurtigere end 4G, men ikke flere gigabits hurtigt. Det vil det stadig have det lave latenstid og mange forbindelsesaspekter af 5G, hvilket gør det anvendeligt til f.eks. spil, selvkørende biler og smarte byer. I byer vil millimeterbølgenetværket være superhurtigt.

”Skal vi se gennemsnitshastighederne begynde at bevæge sig op med flere titalls megabits pr. Sekund? For sikker, ” sagde T-Mobile CTO Neville Ray. "Vi ville meget gerne se gennemsnitshastigheden tredobbelt eller flytte til 100 Mbps, men det er en rejse, der vil tage tid i branchen."

Hvilke 5G-telefoner kommer ud?

Den første runde af 5G-telefoner understøtter kun nogle af de 5G-systemer, der bruges i USA - og forskellige modeller understøtter forskellige bånd! Så hvis du vil have den fulde 5G-blanding af dækning og hastighed, bliver du nødt til at sidde ude til sandsynligvis næste forår, når de første all-band 5G-telefoner kommer ud.

I øjeblikket er Samsung Galaxy S10 5G og Note 10+ 5G (på alle fire luftfartsselskaber), LG V50 (på Sprint og Verizon) og en Moto Mod til Moto Z3 og Z4 (på Verizon) alt, hvad der er der lige nu.

De fleste af disse telefoner fokuserer på korte bånd med højere hastighed. Note 10+ 5G til AT&T og T-Mobile fungerer på bredbåndsdækningen lavhastighedsbånd, men ikke det hurtige højhastighedsbånd. Det er irriterende forvirrende. Her er et Venn-diagram:

Mange andre virksomheder, inklusive Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo og Xiaomi, opretter 5G-telefoner i 2019. Men ingen af ​​disse telefoner ser ud til at være bestemt til USA, og ingen af ​​dem vil være kompatible med amerikanske netværk. Det er en stor verden derude.

Vi tror, ​​at der vil være en 5G iPhone i 2020, men ikke før.

Hvad er 5G til?

De fleste af de virkelige verden 5G-demoer, vi har set, involverer bare mennesker, der downloader Netflix meget hurtigt på deres telefoner. Den slags brug er bare tabelindsatser, bare for at få netværkene bygget, så mere interessante applikationer kan udvikle sig i fremtiden.

5G hjemmeinternet viser en stor fordel i forhold til 4G: enorm kapacitet. Luftfartsselskaber kan ikke tilbyde 4G hjemme-internet med konkurrencedygtige priser, fordi der bare ikke er nok kapacitet på 4G-cellepladser til den 190 GB månedlige brug, som de fleste hjem nu forventer. Dette kunne virkelig øge hjemmets internetkonkurrence i USA, hvor 51 procent af amerikanerne ifølge en FCC-rapport fra 2016 kun har en mulighed for 25 Mbps eller højere internetforbindelse til hjemmet. For sin del siger Verizon, at dens 5G-service vil være virkelig ubegrænset.

5G hjemme-internet er også meget lettere for luftfartsselskaber at rulle ud end hus-til-hus fiberoptiske linjer. I stedet for at grave hver gade, er transportører bare nødt til at installere fiberoptik på en celleplads med få blokke og derefter give kunderne trådløse modemer. Verizon-hovednetværkschef Nicki Palmer sagde, at hjemmets internettjeneste til sidst vil blive tilbudt, uanset hvor Verizon har 5G trådløs, hvilket vil give det meget bredere dækning end transportørens fiberoptiske FiOS-service.

På en tur til Oulu, Finland, hvor der er et 5G-udviklingscenter, deltog vi i en 5G-hackathon. De øverste ideer inkluderede en game-streamingtjeneste; en måde at gøre stroke rehab gennem VR; smarte bandager, der sporer din helbredelse; og en måde for forældre at interagere med babyer, der sidder fast i kuvøser. Alle disse ideer har brug for enten den høje båndbredde, lav latenstid eller lave omkostninger til lave omkostninger ved 5G.

Sidste år undersøgte vi 5G-startups, som Verizon plejer i New York. På transportørens Open Innovation Lab så vi trådløse overvågningskameraer i høj opløsning, streaming af spil og fysisk terapi i virtual reality.

Vores spaltist Michael Miller mener, at 5G vil være vigtigst til industriel brug, f.eks. Automatisering af havnehavne og industriroboter.

Driverløse biler kan have brug for 5G for virkelig at komme i gang, forklarer vores redaktør Oliver Rist. Den første generation af førerløse biler vil være selvstændig, men kommende generationer vil interagere med andre biler og smarte veje for at forbedre sikkerheden og styre trafikken. Grundlæggende vil alt på vejen tale med alt andet.

For at gøre dette har du brug for ekstremt lave forsinkelser. Mens bilerne alle udveksler meget små pakker med information, er de nødt til at gøre det næsten med det samme. Det er her 5Gs latenstid på 1 millisekund kommer ind Spille, når en pakke med data skyder direkte mellem to biler, eller spretter fra en bil til en lille celle på en lygtepost til en anden bil. (Et let millisekund er ca. 186 miles, så det meste af den 1ms latenstid er stadig behandlingstid.)

• Hvad gør 5G for landdistrikter? Hvad gør 5G for landdistrikter?
• Race til 5G: August 2019 Update Race to 5G: August 2019 Update
• Pre-Launch Sprint 5G in New York Gains Coverage, Needs Speed ​​Pre-Launch Sprint 5G in New York Gains Coverage, Needs Speed
• T-Mobile-signaler om, at billigere 5G-telefoner kommer T-Mobile-signaler, at billigere 5G-telefoner kommer

Et andet aspekt af 5G er, at det vil forbinde mange flere enheder. Lige nu er 4G-moduler dyre, strømforbrugende og kræver komplicerede serviceplaner, så meget af Internet of Things har hængende sammen med Wi-Fi og andre hjemmeteknologier for forbrugere, eller 2G for virksomheder. 5G vil acceptere små, billige enheder med lav effekt, så det forbinder en masse mindre objekter og forskellige slags omgivelsessensorer til internettet.

Hvad med telefoner? Den største ændring, som 5G kan medføre, er i virtuel og augmented reality. Når telefoner omdannes til enheder, der er beregnet til at blive brugt med VR-headset, giver den meget lave latenstid og konstante hastigheder på 5G dig en internetforstærket verden, hvis og når du vil have det. De små celleaspekter af 5G kan også hjælpe med indbygget dækning, da det opmuntrer alle hjem routere til at blive en celleplads.

Vi ser frem til at teste de første implementeringer af 5G, når de går live. Vi fortsætter med at spore alle udrulningstiderne og tester dem by for by på vores Race to 5G-side.