Explicación de mmWave, banda baja y banda media

Una mano sostiene un iPhone con un holograma que dice "5G" flotando fuera del teléfono.
Marko Aliaksandr/Shutterstock

Probablemente haya escuchado que 5G usa el espectro mmWave (onda milimétrica) para alcanzar sus velocidades de 10 Gbps. Pero también utiliza los espectros de banda baja y media, al igual que 4G. Sin los tres espectros, 5G no sería confiable.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre estos espectros? ¿Por qué transfieren datos a diferentes velocidades y por qué todos son fundamentales para el éxito de 5G?

¿Cómo transfieren datos las frecuencias electromagnéticas?

Antes de profundizar demasiado en la banda baja, la banda media y las ondas milimétricas, debemos comprender cómo funciona la transmisión inalámbrica de datos. De lo contrario, tendremos problemas para comprender las diferencias entre estos tres espectros.

Las ondas de radio y las microondas son invisibles a simple vista, pero se ven y se comportan como ondas en un charco de agua. A medida que aumenta la frecuencia de una onda, la distancia entre cada onda (la longitud de onda) se acorta. Su teléfono mide la longitud de onda para identificar frecuencias y «escuchar» los datos que una frecuencia está tratando de transmitir.

Ejemplo visual de una onda moduladora.  A medida que aumenta la frecuencia, la longitud de onda (la distancia entre cada onda) disminuye.
Wikipedia

Pero una frecuencia estable e invariable no puede «hablar» con su teléfono. Necesita ser modulado aumentando y disminuyendo sutilmente la tasa de frecuencia. Su teléfono observa estas pequeñas modulaciones al medir los cambios en la longitud de onda y luego traduce esas medidas en datos.

Si ayuda, piense en esto como código binario y Morse combinados. Si está tratando de transmitir el código Morse con una linterna, no puede dejar la linterna encendida. Tienes que «modularlo» de una manera que pueda interpretarse como lenguaje.

5G funciona mejor con los tres espectros

La transferencia inalámbrica de datos tiene una seria limitación: la frecuencia está demasiado ligada al ancho de banda.

Las ondas que operan a baja frecuencia tienen longitudes de onda largas, por lo que las modulaciones ocurren a paso de tortuga. En otras palabras, “hablan” lento, lo que conduce a un ancho de banda bajo (Internet lento).

Como era de esperar, las ondas que operan a alta frecuencia “hablan” muy rápido. Pero son propensos a la distorsión. Si algo se interpone en su camino (paredes, atmósfera, lluvia), su teléfono puede perder la noción de los cambios en la longitud de onda, lo que es similar a perder una parte del código Morse o binario. Por esta razón, una conexión poco fiable a una banda de alta frecuencia a veces puede ser más lenta que una buena conexión a una banda de baja frecuencia.

En el pasado, los operadores evitaban el espectro de ondas milimétricas de alta frecuencia en favor de los espectros de banda media, que «hablaban» a un ritmo medio. Pero necesitamos 5G para ser más rápidos y más estable que 4G, razón por la cual los dispositivos 5G usan algo llamado conmutación de haz adaptativo para saltar entre bandas de frecuencia rápidamente.

El cambio de haz adaptativo es lo que hace que 5G sea un reemplazo confiable para 4G. Esencialmente, un teléfono 5G monitorea continuamente la calidad de su señal cuando está conectado a una banda de alta frecuencia (mmWave) y está atento a otras señales confiables. Si el teléfono detecta que la calidad de su señal está a punto de volverse poco confiable, salta sin problemas a una nueva banda de frecuencia hasta que esté disponible una conexión más rápida y confiable. Esto evita problemas al mirar videos, descargar aplicaciones o hacer videollamadas, y es lo que hace que 5G sea más confiable que 4G sin sacrificar la velocidad.

mmWave: rápido, nuevo y de corto alcance

5G es el primer estándar inalámbrico que aprovecha el espectro mmWave (onda milimétrica). El espectro mmWave opera por encima de la banda de 24 GHz y, como era de esperar, es excelente para la transmisión de datos ultrarrápida. Pero, como mencionamos anteriormente, el espectro de ondas milimétricas es propenso a la distorsión.

Piense en el espectro mmWave como un rayo láser: es preciso y denso, pero solo es capaz de cubrir un área pequeña. Además, no puede manejar mucha interferencia. Incluso un obstáculo menor, como el techo de su automóvil o una nube de lluvia, puede obstruir las transmisiones de ondas milimétricas.

Hombre "conduciendo" en un ratón de computadora a través de una conexión rápida a Internet.
espíritu alfa/Shutterstock

De nuevo, esta es la razón conmutación de haz adaptativo es tan crucial. En un mundo perfecto, su teléfono listo para 5G siempre estará conectado a un espectro mmWave. Pero este mundo ideal necesitaría una tonelada de torres mmWave para compensar la mala cobertura de ondas milimétricas. Es posible que los operadores nunca desembolsen el dinero para instalar torres mmWave en cada esquina de la calle, por lo que el cambio de haz adaptativo garantiza que su teléfono no tenga hipo cada vez que salta de una conexión mmWave a una conexión de banda media.

Inicialmente, solo las bandas de 24 y 28 GHz tienen licencia para el uso de 5G. En 2020, la FCC completó subasta de las bandas de 37, 39 y 47 GHz para uso 5G (estas tres bandas están más arriba en el espectro, por lo que ofrecen conexiones más rápidas). Ahora que las ondas milimétricas de alta frecuencia tienen licencia para 5G, la tecnología se está volviendo mucho más omnipresente en los EE. UU.

Banda media (Sub-6): velocidad y cobertura decentes

La banda media (también llamada Sub-6) es el espectro más práctico para la transmisión inalámbrica de datos. Opera entre las frecuencias de 1 y 6 GHz (2,5, 3,5 y 3,7-4,2 GHz). Si el espectro mmWave es como un láser, entonces el espectro de banda media es como una linterna. Es capaz de cubrir una cantidad decente de espacio con velocidades de Internet razonables. Además, puede moverse a través de la mayoría de las paredes y obstrucciones.

La mayor parte del espectro de banda media ya tiene licencia para la transmisión inalámbrica de datos y, naturalmente, 5G aprovechará esas bandas. Pero 5G también utilizará la banda de 2,5 GHz, que solía estar reservada para transmisiones educativas.

La banda de 2,5 GHz se encuentra en el extremo inferior del espectro de banda media, lo que significa que tiene una cobertura más amplia (y velocidades más lentas) que las bandas de gama media que ya usamos para 4G. Suena contradictorio, pero la industria quiere que la banda de 2,5 GHz garantice que las áreas remotas noten la actualización a 5G y que las áreas de tráfico extremadamente alto no terminen en espectros de banda baja súper lentos.

Banda baja: espectro más lento para áreas remotas

Hemos estado usando el espectro de banda baja para transferir datos desde que se lanzó 2G en 1991. Estas son ondas de radio de baja frecuencia que operan por debajo del umbral de 1 GHz (es decir, el 600, 800 y 900MHz bandas).

Tero Vesalainen/Shutterstock

Debido a que el espectro de banda baja se compone de ondas de baja frecuencia, es prácticamente impermeable a la distorsión: tiene un gran alcance y puede moverse a través de las paredes. Pero, como mencionamos anteriormente, las frecuencias lentas conducen a tasas de transferencia de datos lentas.

Idealmente, su teléfono nunca terminará en una conexión de banda baja. Pero hay algunos dispositivos conectados, como bombillas inteligentes, que no necesidad para transferir datos a velocidades de gigabits. Si un fabricante decide fabricar bombillas inteligentes 5G (útiles si se corta el Wi-Fi), es muy probable que funcionen en el espectro de banda baja.

Fuentes: FCC, Noticias inalámbricas de RCR, SIGNIFICANTE

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