Wat is 5 gram?

5G is (nauwelijks) echt

De race naar 5G is begonnen. Alle vier grote Amerikaanse providers hebben nu een vorm van 5G draadloos, hoewel het allemaal beperkte uitrolmogelijkheden zijn in slechts een paar steden, meestal met behulp van dure telefoons die geen ondersteuning bieden voor toekomstige landelijke 5G-netwerken. We volgen de implementaties maandelijks op onze Race naar 5G-pagina.

De vroege 5G-implementaties lijken meer op een openbare bètatest dan op een eindproduct. AT&T, Verizon en T-Mobile maken allemaal gebruik van technologieën die alleen ongeveer 600 voet van een mobiele site reizen, wat betekent dat er niet veel dekking is. Alle vier vervoerders wachten op upgrades naar hun basisstations die de dekking, snelheid en betrouwbaarheid zullen verbeteren. Tegen het einde van dit jaar of begin 2020 zijn AT&T, Verizon en T-Mobile allemaal van plan 5G-netwerken te lanceren die gebruik maken van het bestaande 4G-spectrum, dat lagere snelheden heeft maar een bredere dekking.

We hebben AT&T getest in Dallas en Las Vegas; Sprint in Dallas en New York; Verizon in Chicago en Providence; en T-Mobile in New York. Elke maand zien we betere prestaties en meer nieuwe apparaten. Op dit moment zijn er 5G-hotspots van AT&T, Sprint en Verizon, drie modellen van 5G-telefoons van LG en Samsung, en een add-on Moto Mod voor Motorola-telefoons in de aanbieding.

Het is rommelig. Het zijn heel vroege dagen. En als je van nieuwe technologie houdt, is het heel spannend.

5G is een investering voor het volgende decennium en in eerdere mobiele overgangen hebben we de meeste grote veranderingen jaren na de eerste aankondiging gezien. Neem bijvoorbeeld 4G. De eerste 4G-telefoons in de VS verschenen in 2010. Maar het soort 4G-toepassingen dat onze wereld veranderde, verscheen pas later. Snapchat kwam in 2012 en Uber werd wijdverspreid in 2013. Videogesprekken via LTE-netwerken werden rond 2013 ook wijdverbreid in de VS.

Dus volgens dat plan, terwijl we nu een beetje 5G krijgen, zou je moeten verwachten dat de grote 5G-applicaties rond 2021 of 2022 opduiken. Tot die tijd zullen dingen verwarrend zijn als draadloze vervoerdersjockey voor klanten en mindshare.

5G staat voor mobiel van de vijfde generatie en de beginstandaarden daarvoor werden eind 2017 vastgesteld. Maar een standaard betekent niet dat alle 5G hetzelfde werken - of dat we zelfs weten welke toepassingen 5G mogelijk maakt. Er zal langzaam maar responsief zijn 5G, en snelle 5G met beperkte dekking. Laat ons je meenemen door het 5G-konijnenhol om je een beeld te geven van hoe de komende 5G-wereld eruit zal zien.

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

Ten eerste, als je hoort over 5G wifi of AT & T's "5G E" -telefoons, zijn deze niet 5G-mobiel. Hier is een volledige uitleg over 5G versus 5G E versus 5GHz: Wat is het verschil?

En als je hoort dat 5G torens met millimetergolven op elke lantaarnpaal betekent, is dat niet waar. Dat is hoe sommige Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen ervoor kiezen om het nu te implementeren, maar het is geen noodzakelijke of vereiste vorm van 5G. (Sprint doet bijvoorbeeld 5G compleet anders, zoals ik hieronder zal uitleggen.)

De G in deze 5G betekent dat het een generatie draadloze technologie is. Hoewel de meeste generaties technisch zijn bepaald door hun datatransmissiesnelheid, is elke generatie ook gekenmerkt door een breuk in coderingsmethoden of "air interfaces", waardoor deze niet compatibel is met de vorige generatie.

1G was analoog cellulair. 2G-technologieën, zoals CDMA, GSM en TDMA, waren de eerste generatie digitale mobiele technologieën. 3G-technologieën, zoals EVDO, HSPA en UMTS, brachten snelheden van 200 kbps tot enkele megabits per seconde. 4G-technologieën, zoals WiMAX en LTE, waren de volgende incompatibele sprong voorwaarts en ze zijn nu opgeschaald naar honderden megabits en zelfs gigabit-niveau snelheden.

5G brengt drie nieuwe aspecten aan de tafel: hogere snelheid (om meer gegevens te verplaatsen), lagere latentie (om sneller te reageren) en de mogelijkheid om veel meer apparaten tegelijkertijd aan te sluiten (voor sensoren en slimme apparaten).

Het eigenlijke 5G-radiosysteem, bekend als 5G-NR, is niet compatibel met 4G. Maar alle 5G-apparaten in de VS hebben om te beginnen 4G nodig, omdat ze erop leunen om initiële verbindingen te maken voordat ze tot 5G handelen waar het beschikbaar is. Dat is technisch bekend als een 'niet-zelfstandig' of NSA-netwerk. Later worden onze 5G-netwerken "standalone" of SA, zonder dat 4G-dekking nodig is om te werken. Maar dat is een paar jaar vrij.

4G zal ook in de loop van de tijd blijven verbeteren. De Qualcomm X24-modem, die is ingebouwd in de meeste 2019 Android-vlaggenschiptelefoons, ondersteunt 4G-snelheden tot 2 Gbps. De echte voordelen van 5G zijn enorme capaciteit en lage latentie, die verder gaan dan de niveaus die 4G-technologieën kunnen bereiken.

Die symbiose tussen 4G en 5G heeft ervoor gezorgd dat AT&T een beetje overenthousiast is geworden over zijn 4G-netwerk. De koerier begint zijn 4G-netwerk "5G Evolution" te noemen, omdat hij het verbeteren van 4G als een belangrijke stap naar 5G ziet. Het klopt natuurlijk. Maar de formulering is ontworpen om minder geïnformeerde consumenten te verwarren met het denken dat 5G Evolution 5G is, terwijl dat niet het geval is.

Wat is de frequentie?

Waarschijnlijk hebben de heetste en meest verwarrende debatten rond 5G te maken met welke frequenties het werkt. 5G werkt voornamelijk in twee soorten ether: onder en boven 6 GHz.

Laagfrequente 5G-netwerken, die gebruik maken van bestaande cellulaire en wifi-banden, profiteren van flexibelere codering en grotere kanaalgroottes om snelheden 25 tot 50 procent beter te bereiken dan LTE, volgens een presentatie van T-Mobile exec Karri Kuoppamaki. Die netwerken kunnen dezelfde afstanden afleggen als bestaande mobiele netwerken en hebben over het algemeen geen extra mobiele sites nodig. Sprint stelt bijvoorbeeld al zijn nieuwe 4G-celsites in als klaar voor 5G en schakelt de schakelaar gewoon over wanneer de rest van het netwerk is voorbereid.

Landelijke netwerken zullen waarschijnlijk vasthouden aan low-band 5G, omdat laagfrequente banden een groot bereik hebben vanaf torens.

Om superhoge, multi-gigabit snelheden te krijgen, draaien dragers eerst naar nieuwere, veel hogere frequenties, ook wel millimetergolven genoemd. Beneden in de bestaande cellulaire banden zijn alleen relatief smalle kanalen beschikbaar omdat dat spectrum zo druk en intens wordt gebruikt. Maar op 28 GHz en 39 GHz zijn er grote, brede bundels spectrum beschikbaar om grote kanalen voor zeer hoge snelheden te creëren.

Die banden zijn eerder gebruikt voor backhaul, waarbij basisstations zijn verbonden met externe internetverbindingen. Maar ze zijn nog niet eerder gebruikt voor consumentenapparaten, omdat de rekenkracht van de handheld en geminiaturiseerde antennes niet beschikbaar waren. Millimetergolfsignalen vallen ook sneller af met de afstand dan signalen met een lagere frequentie, en de enorme hoeveelheid gegevens die ze overbrengen, vereist meer verbindingen met vast internet. Dus mobiele providers zullen veel kleinere basisstations met een lager vermogen moeten gebruiken (over het algemeen 2-10 watt) in plaats van minder, krachtigere macrocellen (die 20-40 watt uitvoeren) om de multi-gigabit snelheden te bieden die millimetergolfnetwerken zijn belofte.

Gelukkig voor hen hebben de vervoerders die "kleine cellen" al in veel grote steden geïnstalleerd om de capaciteit tijdens het 4G-tijdperk te vergroten. (Vanuit mijn kantoorraam in New York zie ik verschillende kleine mobiele sites.) In die steden moeten ze gewoon een extra radio op de bestaande site plaatsen om er 5G van te maken. Er is echter elders een strijd gaande, waarbij vervoerders moeite hebben om steden te overtuigen om kleine cellen toe te voegen aan voorstedenbuurten. Dat is vergelijkbaar met eerdere worstelingen over het opzetten van mobiele diensten in veel van deze steden. Voor wat het waard is, zijn kleine cellen meestal veel minder krachtig dan de macrocellen die worden gebruikt voor 2G tot 4G cellulaire systemen: 2-20 watt in vergelijking met 20-40 watt voor macrocellen.

Er is een derde set luchtgolven die in het buitenland wordt gebruikt, wat misschien een sweet spot is: mid-band. Deze frequenties, variërend van 3, 5 GHz tot 7 GHz, liggen iets boven de huidige cellulaire banden, maar hebben hoeveelheden spectrum (en snelheden) die op millimetergolven beginnen te lijken. De VS lopen achter op andere landen in het middenbandspectrum, omdat het hier momenteel wordt gebruikt door een mengelmoes van organisaties, waaronder satellietbedrijven en de marine, maar er zijn enkele inspanningen om het vrij te maken.

Mid-band netwerken vereisen niet zo veel celsites als millimetergolf, hoewel ze nog steeds behoorlijk dicht zijn; waarschijnlijk elke derde tot een halve mijl.

Hoe 5G werkt

Net als andere mobiele netwerken, gebruiken 5G-netwerken een systeem van celsites die hun territorium in sectoren verdelen en gecodeerde gegevens via radiogolven verzenden. Elke celsite moet verbonden zijn met een netwerkbackbone, hetzij via een bekabelde of draadloze backhaulverbinding.

5G-netwerken gebruiken een type codering genaamd OFDM, dat vergelijkbaar is met de codering die 4G LTE gebruikt. De luchtinterface is echter ontworpen voor een veel lagere latentie en meer flexibiliteit dan LTE.

Met dezelfde ether als 4G kan het 5G-radiosysteem dankzij de efficiëntere codering ongeveer 30 procent hogere snelheden halen. De gekke gigabit-snelheden waarover je hoort, zijn omdat 5G is ontworpen om veel grotere kanalen te gebruiken dan 4G. Hoewel de meeste 4G-kanalen 20 MHz zijn en tegelijkertijd tot 160 MHz zijn verbonden, kunnen 5G-kanalen tot 100 MHz zijn, terwijl Verizon tot 800 MHz tegelijkertijd gebruikt. Dat is een veel bredere snelweg, maar het vereist ook grotere, duidelijke blokken luchtgolven dan beschikbaar waren voor 4G.

Dat is waar de hogere, korte afstand millimeter-golffrequenties binnenkomen. Hoewel lagere frequenties bezet zijn - door 4G, door tv-stations, door satellietbedrijven of door het leger - was er een enorme hoeveelheid in wezen ongebruikte hogere frequenties beschikbaar in de VS, zodat vervoerders gemakkelijk brede wegen kunnen aanleggen voor hoge snelheden.

Andere landen, zoals Canada en Europese landen, richten zich eerst op middenbandfrequenties die net iets hoger zijn dan bestaande 4G-systemen, maar in de VS worden die frequenties gebruikt door satellietbedrijven en het leger.

5G-netwerken moeten veel slimmer zijn dan eerdere systemen, omdat ze met veel meer, kleinere cellen jongleren die van grootte en vorm kunnen veranderen. Maar zelfs met bestaande macro cellen , Qualcomm zegt dat 5G de capaciteit vier keer kan verhogen ten opzichte van de huidige systemen door gebruik te maken van bredere bandbreedtes en geavanceerde antennetechnologieën.

Het doel is om veel hogere snelheden beschikbaar te hebben, en een veel hogere capaciteit per sector, met een veel lagere latentie dan 4G. De betrokken normalisatie-instellingen streven naar snelheden van 20 Gbps en 1ms latentie, waarna zeer interessante dingen beginnen te gebeuren.

De verschillende vervoerders hebben 5G-implementaties in steden in het hele land beloofd. Deze kaart toont enkele van de aangekondigde locaties.

Wie lanceert 5G wanneer?

Je kunt alle huidige 5G-stadlanceringen zien op onze Race to 5G-kaarten.

AT&T lanceerde 5G in 12 steden op 21 december 2018 met één mobiele internet-hotspot, de Netgear Nighthawk 5G. Het verkoopt ook de Samsung Galaxy S10 5G en is van plan de Note 10+ 5G te verkopen. Het verhoogde het aantal steden tot 19 in april. AT&T lijkt slechts een paar hotspots per stad uit te geven en een paar buurten in elke stad te bestrijken. Alleen geselecteerde, goedgekeurde zakelijke klanten kunnen zich aanmelden voor de service. Het bedrijf lijkt echt te willen wachten tot 5G meer voorkomt om het aan consumenten te verkopen.

AT&T gebruikt 39GHz spectrum voor de eerste uitrol, gevolgd door ongeveer 28 GHz, en vervolgens low-band, voorheen 3G-spectrum, tegen het einde van dit jaar.

Sprint lanceerde eind mei 5G in vier steden en voegde Chicago toe in juli en Los Angeles, New York, Phoenix en Washington DC in augustus. Omdat het mid-band gebruikt, heeft het een veel bredere dekking in zijn steden dan de andere providers, althans voorlopig. Verdere lanceringen lijken te zijn opgepept door het voortdurende drama van Sprint rond de mogelijke fusie met T-Mobile. De koerier verkoopt de HTC Hub-hotspot en de LG V50-, OnePlus 7 Pro 5G- en Samsung Galaxy S10 5G-telefoons.

Verizon heeft momenteel beperkte mobiele 5G-uitrol in negen steden en beperkte thuis-internetuitrol in vier. Het verkoopt een 5G-add-on die past op Moto Z2 Force-, Z3- en Z4-telefoons, evenals de LG V50-, Samsung Galaxy S10 5G- en Galaxy Note 10+ 5G-telefoons en de Inseego M1000-hotspot.

De 5G-serviceplannen van Verizon kosten $ 10 meer dan de onbeperkte 4G-abonnementen (hoewel tot nu toe hiervan is afgezien), voor echt onbeperkte 5G-gegevens zonder prioriteitsstelling. De koerier gebruikt meestal 28GHz spectrum.

T-Mobile lanceerde een millimeter-wave 5G-netwerk in zes steden in juni, met de Galaxy S10 5G-telefoon. Dat omvat een verrassend uitgebreide dekking in Manhattan en bits en bobs in andere steden. In tegenstelling tot AT&T en Verizon biedt het echter dekkingkaarten. Het bedrijf zegt dat het later dit jaar een landelijk 5G-netwerk zal lanceren met behulp van zijn 600Mhz low-band spectrum, maar net als bij Sprint hangt veel van zijn strategie samen met het al dan niet doorgaan van de fusie. Dat low-band netwerk, maar niet het millimeter-wave netwerk, wordt ondersteund door de komende Galaxy Note10 + 5G.

De snelheid van een draadloos netwerk is afhankelijk van hoeveel spectrum u er voor kunt gebruiken. Omdat T-Mobile slechts een gemiddelde van 31MHz gebruikt spectrum op 600 MHz in tegenstelling tot de honderden MHz die millimetergolfnetwerken zullen gebruiken, zal zijn low-band 5G-netwerk een beetje sneller zijn dan 4G, maar niet meerdere gigabits snel. Dat zal het nog steeds hebben het lage latentie en vele verbindingsaspecten van 5G, waardoor het bruikbaar is voor games, zelfrijdende auto's en slimme steden, bijvoorbeeld. In steden zal het millimeter-wave netwerk supersnel zijn.

"Zullen we zien dat de gemiddelde snelheden met tientallen megabits per seconde beginnen te stijgen? Zeker, " zei T-Mobile CTO Neville Ray. "We zouden graag zien dat gemiddelde snelheden verdrievoudigen of overschakelen naar 100 Mbps, maar dat is een reis die tijd zal kosten in de industrie."

Welke 5G-telefoons komen eraan?

De eerste ronde van 5G-telefoons ondersteunt slechts enkele van de 5G-systemen die in de VS worden gebruikt - en verschillende modellen ondersteunen verschillende banden! Dus als je de volledige 5G-mix van dekking en snelheid wilt, moet je zitten tot waarschijnlijk volgend voorjaar, wanneer de eerste all-band 5G-telefoons uitkomen.

Momenteel zijn de Samsung Galaxy S10 5G en Note 10+ 5G (op alle vier de dragers), de LG V50 (op Sprint en Verizon) en een Moto Mod voor de Moto Z3 en Z4 (op Verizon) alles wat er nu is.

De meeste van die telefoons richten zich op de kortere afstand, hogere snelheidsbanden. De Note 10+ 5G voor AT&T en T-Mobile werkt op de breedband met lage dekking, maar niet op de snelle band met hoge snelheid. Het is irritant verwarrend. Hier is een Venn-diagram:

Veel andere bedrijven, waaronder Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo en Xiaomi, maken in 2019 5G-telefoons. Maar geen van deze telefoons lijkt voorbestemd voor de VS en geen van hen zal compatibel zijn met Amerikaanse netwerken. Het is een grote wereld daarbuiten.

We denken dat er in 2020 een 5G-iPhone komt, maar niet eerder.

Wat is 5G voor?

Bij de meeste echte 5G-demo's die we hebben gezien, moesten mensen Netflix heel snel downloaden op hun telefoon. Dat soort gebruik is slechts tafelinzet, alleen om de netwerken te bouwen zodat in de toekomst meer interessante toepassingen kunnen worden ontwikkeld.

5G internet thuis heeft een groot voordeel ten opzichte van 4G: enorme capaciteit. Vervoerders kunnen geen concurrerend geprijsd 4G internet thuis aanbieden omdat er gewoon niet voldoende capaciteit op 4G mobiele sites is voor de 190 GB aan maandelijks gebruik dat de meeste huizen nu verwachten. Dit kan de concurrentie op het internet thuis aanzienlijk vergroten in de VS, waar volgens een 2016 FCC-rapport 51 procent van de Amerikanen slechts één optie heeft voor internetdiensten van 25 Mbps of hoger. Van zijn kant zegt Verizon dat zijn 5G-service echt onbeperkt zal zijn.

5G thuis internet is ook veel gemakkelijker voor vervoerders om uit te rollen dan huis-voor-huis glasvezellijnen. In plaats van elke straat op te graven, hoeven vervoerders alleen om de paar blokken glasvezel op een mobiele site te installeren en klanten vervolgens draadloze modems te geven. Nicki Palmer, Chief Network Officer van Verizon, zei dat de thuisinternetdienst uiteindelijk zou worden aangeboden overal waar Verizon 5G draadloos heeft, waardoor het een veel bredere dekking krijgt dan de FiOS-dienst van de carrier.

Op een reis naar Oulu, Finland, waar een 5G-ontwikkelingscentrum is, hebben we een 5G-hackathon bijgewoond. De topideeën omvatten een gamestreamingdienst; een manier om beroerte revalidatie te doen via VR; slimme verbanden die je genezing volgen; en een manier voor ouders om te communiceren met baby's die vastzitten in couveuses. Al deze ideeën hebben de hoge bandbreedte, lage latentie of low-power-low-cost aspecten van 5G nodig.

Vorig jaar hebben we de 5G-startups onderzocht die Verizon verzorgt in New York. In het Open Innovation Lab van de koerier zagen we draadloze bewakingscamera's met hoge resolutie, gamestreaming en virtual reality-fysiotherapie.

Onze columnist Michael Miller denkt dat 5G het belangrijkst zal zijn voor industrieel gebruik, zoals het automatiseren van zeehavens en industriële robots.

Auto's zonder bestuurder hebben mogelijk 5G nodig om echt in actie te komen, legt onze redacteur Oliver Rist uit. De eerste generatie auto's zonder bestuurder zal op zichzelf staan, maar toekomstige generaties zullen interactie hebben met andere auto's en slimme wegen om de veiligheid te verbeteren en het verkeer te beheren. Kortom, alles op de weg zal met al het andere praten.

Om dit te doen, heb je extreem lage latenties nodig. Terwijl de auto's allemaal zeer kleine informatiepakketten uitwisselen, moeten ze dit vrijwel onmiddellijk doen. Dat is waar 5G's latentie van minder dan een milliseconde komt spelen, wanneer een gegevenspakket direct tussen twee schiet auto's, of stuitert van een auto naar een kleine cel op een lantaarnpaal naar een andere auto. (Een lichte milliseconde is ongeveer 186 mijl, dus de meeste van die 1ms latentie is nog steeds verwerkingstijd.)

• Wat doet 5G voor plattelandsgebieden? Wat doet 5G voor plattelandsgebieden?
• Race naar 5G: update van augustus 2019 Race naar 5G: update van augustus 2019
• Pre-lancering Sprint 5G in New York bereikt dekking, heeft snelheid nodig Pre-lancering Sprint 5G in New York bereikt dekking, heeft snelheid nodig
• T-Mobile signalen dat goedkopere 5G-telefoons komen T-Mobile signalen dat goedkopere 5G-telefoons komen

Een ander aspect van 5G is dat het veel meer apparaten zal verbinden. Op dit moment zijn 4G-modules duur, kost het veel energie en vereisen ze ingewikkelde serviceplannen, dus veel van het Internet of Things zit vast aan wifi en andere thuistechnologieën voor consumenten, of 2G voor bedrijven. 5G accepteert kleine, goedkope apparaten met een laag vermogen, dus het verbindt veel kleinere objecten en verschillende soorten omgevingssensoren met internet.

Hoe zit het met telefoons? De grootste verandering die 5G kan brengen, is in virtuele en augmented reality. Terwijl telefoons transformeren in apparaten die bedoeld zijn om te worden gebruikt met VR-headsets, geven de zeer lage latentie en consistente snelheden van 5G je een wereld met internet, als en wanneer je maar wilt. De kleine celaspecten van 5G kunnen ook helpen bij de dekking binnen het gebouw, omdat het elke thuisrouter aanmoedigt om een ​​celsite te worden.

We kijken ernaar uit om de eerste implementaties van 5G te testen terwijl deze live gaan. We blijven alle uitrol volgen en ze stad per stad testen op onze Race naar 5G-pagina.