Explicación de onda milimétrica, banda baja y banda media

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

Probablemente hayas escuchado que 5G usa el espectro de ondas milimétricas para alcanzar sus velocidades de 10 Gbps. Pero también usa los espectros de las bandas 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 son todos críticos para el éxito de 5G?

¿Cómo transfieren datos las frecuencias electromagnéticas?

Antes de ir demasiado lejos en la banda baja, la banda media y la onda milimétrica, debemos comprender cómo funciona la transmisión inalámbrica de datos. De lo contrario, tendremos dificultades 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) disminuye. Su teléfono mide la longitud de onda para identificar frecuencias y «escuchar» 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. Debe modularse aumentando y disminuyendo sutilmente la tasa de frecuencia. Su teléfono observa estas pequeñas modulaciones midiendo los cambios en la longitud de onda y luego traduce esas mediciones en datos.

Si ayuda, considérelo como código binario y Morse combinados. Si está tratando de transmitir código Morse con una linterna, no puede simplemente dejar la linterna encendida. Tiene que ser «modulado» de una manera que pueda interpretarse como un 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 bajas frecuencias tienen longitudes de onda largas, por lo que las modulaciones ocurren a la velocidad de un caracol. En otras palabras, «hablan» lentamente, lo que resulta en un ancho de banda bajo (Internet lento).

Como puede imaginar, las ondas que operan a alta frecuencia «hablan» muy rápidamente. Pero están sujetos a distorsiones. Si algo se interpone en su camino (paredes, atmósfera, lluvia), su teléfono puede perder la pista de los cambios de longitud de onda, que es como perder un fragmento de código Morse o binario. Por esta razón, una conexión poco confiable 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 portadores evitaban el espectro de ondas milimétricas de alta frecuencia en favor de los espectros de banda media, que “hablan” a una velocidad promedio. Pero necesitamos que 5G sea más rápido y más estable que 4G, por eso los dispositivos 5G usan lo que se llama conmutación de haz adaptativo para cambiar rápidamente de una banda de frecuencia a otra.

La conmutación de haz adaptable es lo que hace que 5G sea un reemplazo confiable para 4G. Esencialmente, un teléfono 5G monitorea constantemente la calidad de su señal cuando se conecta a una banda de alta frecuencia (onda milimétrica) y monitorea otras señales confiables. Si el teléfono detecta que la calidad de su señal está a punto de volverse poco confiable, cambiará sin problemas a una nueva banda de frecuencias hasta que esté disponible una conexión más rápida y confiable. Esto evita cualquier problema al ver videos, descargar aplicaciones o hacer videollamadas, y esto es lo que hace que 5G sea más confiable que 4G sin sacrificar la velocidad.

Onda milimétrica: rápida, nueva y a corta distancia

5G es el primer estándar inalámbrico que aprovecha el espectro de ondas milimétricas. El espectro de ondas milimétricas opera por encima de la banda de 24 GHz y, como era de esperar, es ideal para la transmisión de datos ultrarrápida. Pero, como mencionamos anteriormente, el espectro de ondas milimétricas está sujeto a distorsión.

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

Hombre "conducta" en el mouse de una computadora a través de una conexión rápida a Internet.alphaspirit / Shutterstock

De nuevo, esta es la razón conmutación de haz adaptativo es tan crucial. En un mundo perfecto, su teléfono habilitado para 5G siempre estará conectado a un espectro de ondas milimétricas. Pero este mundo ideal necesitaría una tonelada de torres de ondas milimétricas para compensar la escasa cobertura de ondas milimétricas. Es posible que los operadores nunca desembolsen el dinero para instalar torres de ondas milimétricas en cada esquina, por lo que el cambio de haz adaptativo garantiza que su teléfono no se quede sin aliento cada vez que cambie de una conexión de onda milimétrica a una conexión de banda media.

Actualmente, solo las bandas de 24 y 28 GHz están permitidas para el uso de 5G. Pero la FCC planea subastar las bandas de 37, 39 y 47 GHz para el uso de 5G para fines de 2019 (estas tres bandas son más altas en el espectro, por lo que ofrecen conexiones más rápidas). Una vez que se permitan ondas milimétricas de alta frecuencia para 5G, la tecnología se volverá mucho más ubicua.

Mid-Band (Sub-6): velocidad y cobertura decentes

La banda media (también llamada Sub-6) es el espectro más conveniente para la transmisión inalámbrica de datos. Opera entre las frecuencias 1 y 6 GHz (2,5, 3,5 y 3,7-4,2 GHz). Si el espectro de ondas milimétricas parece 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 atravesar la mayoría de las paredes y obstáculos.

La mayor parte del espectro de banda media ya está autorizado para la transmisión inalámbrica de datos y, naturalmente, 5G aprovechará esas bandas. Pero 5G también usará la banda de 2.5 GHz, una vez 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 rango medio que ya usamos para 4G. Suena contradictorio, pero la industria quiere que la banda de 2.5 GHz se asegure de que las áreas remotas noten la actualización a 5G y las áreas con tráfico extremadamente alto no terminen en espectros de banda, muy lentos y bajos.

Banda baja: espectro más lento para áreas remotas

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

Tero Vesalainen / Shutterstock

Debido a que el espectro de banda baja está formado por ondas de baja frecuencia, es prácticamente inmune a la distorsión: tiene un gran alcance y puede atravesar paredes. Pero, como mencionamos antes, las frecuencias lentas conducen a velocidades de transferencia de datos lentas.

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

Fuentes: FAC, Noticias de CPR inalámbrico, FIRMA

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