Il 4G LTE sarà sostituito dal 5G?

Negli ultimi anni, i cambiamenti che il 4G ha portato alle nostre vite sono evidenti a tutti. Come sarà la rete 5G di fronte a noi? Come tecnologia di comunicazione mobile di quinta generazione, la velocità di trasmissione del 5G può raggiungere i 10Gbp/s, che è quasi cento volte più veloce del 4G.

Più veloce è la velocità di movimento, più ampia è la strada richiesta, anche nel campo delle comunicazioni. Rispetto alle reti 3G e 4G, il 5G richiede una "strada" più ampia, che è la cosiddetta larghezza di banda.

Sotto un rapporto segnale-rumore costante, la velocità di trasferimento dati è proporzionale alla larghezza di banda e alla frequenza del canale. Tuttavia, le bande di frequenza con sufficiente larghezza di banda non sono facili da trovare, perché con lo sviluppo delle comunicazioni mobili, le risorse dello spettro a bassa frequenza sono state fondamentalmente assegnate, e le risorse disponibili sono molto scarse. L'alta frequenza ha abbondanti risorse di spettro, che possono soddisfare i requisiti di larghezza di banda della trasmissione del traffico di grandi dimensioni.

Secondo le disposizioni dell'organizzazione globale di standardizzazione 5G 3GPP, 5G NR utilizza principalmente due bande di frequenza: La banda di frequenza FR1 e la banda di frequenza FR2. La gamma di frequenza della banda FR1 è 450MHz-6GHz, chiamata anche banda di frequenza sub 6GHz; la gamma di frequenza della banda FR2 è 24.25GHz-52.6GHz, solitamente chiamata onda millimetrica (mmWave).

Rispetto alla banda di frequenza a onde decimali usata dal 4G, il 5G che usa la banda di frequenza sub 6GHz e la banda di frequenza a onde millimetriche ha una larghezza di banda maggiore e può trasportare più dati di traffico, quindi fornisce anche una velocità di rete più elevata.

Ovviamente, per raggiungere velocità maggiori, le onde elettromagnetiche usate dal 5G hanno frequenze più alte e lunghezze d'onda più corte, e sono più facili da attenuare durante la propagazione. Pertanto, i segnali 5G saranno deboli e la copertura del segnale della stazione base sarà piccola. Allo stesso tempo, una lunghezza d'onda più corta significa anche che più è vicina a una linea retta, peggiore è la capacità di diffrazione e di penetrazione delle pareti, quindi una volta che l'onda corta è bloccata da edifici e alberi, la qualità del segnale calerà bruscamente. Si può dire che le velocità di rete più veloci sono ottenute al costo di una copertura più debole.

Al fine di migliorare questo problema, alcuni paesi hanno adottato la banda di frequenza sub 6GHz. Questo può ridurre la difficoltà tecnica e ottenere una migliore copertura, ma la velocità della rete non sarà così veloce come l'onda millimetrica. Anche così, la copertura del 5G distribuito su Sub-6GHz è ancora molto piccola rispetto ai segnali 4G esistenti. In generale, se si vuole raggiungere la stessa copertura del 4G, il numero di stazioni base 5G è fondamentalmente circa 4 volte quello del 4G.

Per avere un miglior segnale 5G, non è sufficiente aumentare il numero di stazioni base, ma anche aumentare la potenza del segnale trasmesso dalle stazioni base. Nell'era dal 2G al 4G, le stazioni di base possono ospitare da due a otto antenne, mentre le stazioni di base del 5G devono disporre da 64 a centinaia di antenne in una configurazione "mass MIMO" per fornire la velocità di trasmissione dati necessaria. Poi, attraverso la tecnologia beamforming, il segnale wireless (onda elettromagnetica) si propaga solo in una direzione specifica per evitare il problema dell'interferenza del segnale.

In breve, per aumentare la copertura del segnale, il 5G deve adottare una varietà di nuove soluzioni tecniche per superare le proprie carenze. E ogni tipo di tecnologia comporta un aumento dei costi. I dati mostrano che il costo delle stazioni base 5G sarà più del doppio di quello delle stazioni base 4G, il consumo di energia sarà 3 volte quello delle stazioni base 4G, e il costo di manutenzione sarà circa 10 volte quello delle stazioni base 4G. Pertanto, l'attuale rete 5G adotta una soluzione di rete non indipendente, cioè viene trasformata sulla base delle stazioni base 4G, principalmente per ridurre i costi di divulgazione. Tuttavia, le soluzioni di rete indipendenti che possono veramente riflettere le prestazioni 5G sono ancora difficili da utilizzare a breve termine a causa dei lunghi tempi di costruzione e degli alti costi delle attrezzature.

In breve, non è affatto un compito facile coprire il 5G su larga scala. Per molto tempo, il 5G non sarà in grado di sostituire completamente i segnali 4G o anche 2G. Pertanto, se volete usare le reti 5G sempre e ovunque, probabilmente dovrete aspettare.