Qual è la differenza nel 5G tra mmWave e sub 6GHz?

Le altre risposte qui offrono spiegazioni tecniche molto buone, quindi la mia risposta si concentrerà in gran parte sull'esperienza dell'utente e sulle implicazioni commerciali tra i 2 tipi di spettro 5G, sulla base della mia comprensione finora.

Il breve riassunto della mia opinione è che rispetto a mmWave, Sub-6 è uno spettro più efficace e affidabile per i servizi 5G. Mentre mmWave ha un vantaggio teorico in termini di velocità, sarebbe eccessivamente costoso per il mainstream, distribuzioni 5G su larga scala, soprattutto quando l'adozione del 5G è ancora nella sua relativa infanzia in tutto il mondo (come di questo scritto in Q4′2019).

Quanto segue è la mia comprensione di alto livello da profano (dato che non sono un ingegnere) dei relativi vantaggi/svantaggi dei 3 sotto-tipi di connessioni internet di prossima generazione:

Il grande vantaggio di Sub-6 rispetto a mmWave è che la portata del segnale per cella-torre di Sub-6 è 2 volte quella di mmWave, assumendo che questa immagine dalla scheda di innovazione della difesa degli Stati Uniti sia direzionalmente precisa:

Di conseguenza, a parità di condizioni, un operatore mobile avrebbe bisogno di installare circa 4 volte il numero di torri cellulari per fornire un'area di copertura comparabile quando usa mmW 5G invece di Sub-6 5G. Questo si traduce in 4 volte la quantità di investimenti di capitale iniziale necessari, così come 4 volte i costi di manutenzione, immobiliari e di lavoro di installazione, ecc.

D'altra parte, il vantaggio principale di mmWave è che è significativamente più veloce di Sub-6 (vedi le stime di confronto della velocità sopra). Detto questo, il ~40% di vantaggio di velocità di mmWave su Sub-6 vale 4 volte i costi? Direi di no, non per la maggior parte dei casi d'uso del consumatore o dell'impresa.

Per il consumatore medio, Sub-6 è già più che abbastanza veloce. Considera le medie di utilizzo mensile di dati dell'OCSE.

Il più alto utilizzo medio di dati è in Finlandia - a quasi 20 Gigabyte (o 160 Gigabit) al mese. Supponiamo (solo per il bene di questo esercizio) che con il rilascio di contenuti 5G (video 4K/8K, giochi AR/VR, ecc.), l'utilizzo dei dati dei consumatori aumenti di 10 volte - o da 160 Gb a 1600 Gb. A 4,7 Gb al secondo, una rete 5G sub-6 può trasmettere un intero mese di utilizzo medio dei dati dei consumatori in meno di 6 minuti. Anche se facciamo un'ipotesi oltraggiosa che l'utilizzo dei dati da parte dei consumatori aumenterebbe di 1000 volte invece che di 10 volte, il consumatore medio può ancora trasmettere 30 giorni di contenuti in meno di 10 ore. Ovviamente, non c'è modo che il consumatore tipico abbia bisogno o sia in grado di trasmettere un mese di dati in quei tempi in ogni caso. Pertanto, qualsiasi aumento di velocità incrementale porta zero benefici incrementali per i consumatori. Se gli venisse data una scelta in un libero mercato, un consumatore razionale non pagherebbe per mmWave 5G.

Ovviamente, i principali beneficiari del 5G non sono i consumatori medi, ma piuttosto imprese e governi, in casi d'uso come città intelligenti, IoT industriale e al dettaglio, veicoli connessi, ecc. Ma sosterrei che anche per i casi d'uso più intensivi di dati non consumatori, Sub-6 è ancora più che adeguato per il lavoro. Considerate la stima di Intel sull'utilizzo dei dati dei veicoli autonomi qui sotto:

Giudicando dalla ripartizione delle velocità di trasferimento dati, Intel probabilmente assume circa 10-15 ore di operazioni per il veicolo autonomo al giorno. Per trasmettere 4000 Gigabyte (o ~32.000 Gigabit), una rete Sub-6 avrebbe bisogno di meno di 2 ore. In altre parole, se le stime di utilizzo dei dati ADAS di Intel sono ampiamente accurate, una rete sub-6 può trasmettere 10-15 ore di dati ADAS in meno di 2 ore. Naturalmente, ci sono migliaia di casi d'uso diversi che potrebbero richiedere alte velocità di trasferimento dati, ma ADAS è probabilmente uno dei casi d'uso più intensivi di dati che ci sia, e sub-6 sarebbe ancora abbastanza buono per un tale caso d'uso intensivo di dati.

Ci sono un sacco di altri casi d'uso aziendali che richiederebbero altissime velocità di trasferimento dati insieme a un grado molto alto di affidabilità (ad esempio, fabbriche intelligenti, trading finanziario, ecc). Ma per questi tipi di casi d'uso aziendali, WiFi-6 è probabilmente una soluzione più ottimale, dato che è molto più veloce sia di mmWave che di Sub-6, ed è meno incline alle interferenze di segnale rispetto a mmWave, ed è adeguato per aree relativamente piccole e chiuse come fabbriche, magazzini e uffici. Inoltre, la maggior parte delle grandi imprese ha già un'infrastruttura WiFi esistente nei loro edifici oggi, quindi l'aggiornamento al WiFi-6 non sarà più ingombrante delle operazioni IT esistenti. Non ho dubbi che mmWave sarebbe la soluzione giusta per alcune aree selezionate (ad esempio centri di incubazione di imprese hi-tech, laboratori di ricerca, parchi industriali, ecc.), ma la maggior parte della copertura può essere convenientemente servita da una rete Sub-6, soprattutto quando il 5G è ancora nelle sue prime fasi in termini di adozione degli utenti.

Concesso, è probabile che un giorno ci saranno casi d'uso consumer e aziendali che superano la capacità di una rete Sub-6, ma ci vorrebbe un tempo significativo per tali casi d'uso futuri per essere commercializzati, e per ottenere un'adozione sufficientemente diffusa da giustificare un aggiornamento della rete. A quel punto, il mondo starebbe già testando il 6G.

Da un punto di vista commerciale, la tecnologia mmWave è bloccata in uno scomodo "spazio intermedio", dove è più costosa della soluzione "low-end" (Sub-6), ma non di alta qualità come l'offerta "premium" (WiFi-6). Naturalmente, dato che le telecomunicazioni non sono un settore completamente libero e competitivo, mmW probabilmente troverà ancora la sua nicchia da qualche parte (ad esempio negli Stati Uniti, dove l'allocazione dello spettro Sub-6 è limitata).