Vad är 5g?

5G är (knappt) verklig

Loppet till 5G är på. Alla fyra stora amerikanska operatörer har nu någon form av trådlös 5G, även om det bara är begränsade lanseringar i bara några få städer, främst med dyra telefoner som inte stöder framtida nationella 5G-nätverk. Vi spårar lanseringarna varje månad på vår Race to 5G-sida.

De tidiga 5G-lanseringarna är mer som ett offentligt betatest än en slutprodukt. AT&T, Verizon och T-Mobile använder alla tekniker som bara reser cirka 600 meter från en cellplats, vilket innebär att det inte finns mycket täckning. Alla fyra transportörer väntar på uppgraderingar till sina basstationer som kommer att förbättra täckningen, hastigheten och tillförlitligheten. Runt slutet av detta år eller början av 2020 avser AT&T, Verizon och T-Mobile alla att lansera 5G-nätverk som använder befintligt 4G-spektrum, som har långsammare hastigheter men bredare täckning.

Vi har testat AT&T i Dallas och Las Vegas; Sprint i Dallas och New York; Verizon i Chicago och Providence; och T-Mobile i New York. Varje månad har vi sett bättre prestanda och fler nya enheter. Just nu finns det 5G-hotspots från AT&T, Sprint och Verizon, tre modeller av 5G-telefoner från LG och Samsung, och en tilläggsmotor för Moto Mod för Motorola-telefoner till försäljning.

Det är rörigt. Det är mycket tidiga dagar. Och om du gillar ny teknik är det väldigt spännande.

5G är en investering under det kommande decenniet, och i tidigare mobilövergångar har vi sett de flesta av de stora förändringarna hända år efter det första tillkännagivandet. Ta till exempel 4G. De första 4G-telefonerna i USA dök upp 2010. Men de slags 4G-applikationer som förändrade vår värld dök inte upp förrän senare. Snapchat kom 2012 och Uber blev utbredd under 2013. Videosamtal via LTE-nätverk blev också utbredda i USA omkring 2013.

Så efter den planen, medan vi får lite 5G just nu, bör du förvänta dig att de stora 5G-applikationerna kommer att växa upp runt 2021 eller 2022. Fram till dess kommer saker och ting att bli förvirrande som trådlösa transportörer jockey för kunder och mindshare.

5G står för femte generationens trådlösa mobiltelefoner, och de ursprungliga standarderna för det fastställdes i slutet av 2017. Men en standard betyder inte att alla 5G kommer att fungera på samma sätt - eller att vi ens vet vilka applikationer 5G kommer att möjliggöra. Det kommer att vara långsamt men lyhört 5G, och snabb 5G med begränsad täckning. Låt oss ta dig ner i 5G kaninhålet för att ge dig en bild av hur den kommande 5G-världen kommer att se ut.

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

Först och främst, om du hör till 5G Wi-Fi eller AT & T: s "5G E" -telefoner, är de inte 5G-mobiltelefoner. Här är en fullständig förklaring om 5G vs. 5G E mot 5GHz: Vad är skillnaden?

Och om du hör att 5G betyder millimetervågtorn på varje lyktstolpe, är det inte sant. Det är så vissa amerikanska transportörer väljer att implementera det just nu, men det är inte en nödvändig eller nödvändig form av 5G. (Sprint, till exempel, gör 5G helt annorlunda, som jag förklarar nedan.)

G i denna 5G betyder att det är en generation av trådlös teknik. Medan de flesta generationer tekniskt har definierats av deras dataöverföringshastigheter, har var och en präglats av ett avbrott i kodningsmetoder, eller "luftgränssnitt", som gör det oförenligt med föregående generation.

1G var analog cellulär. 2G-teknologier, såsom CDMA, GSM och TDMA, var den första generationen digitala cellulära tekniker. 3G-teknologier, som EVDO, HSPA och UMTS, tog hastigheter från 200 kbps till några megabit per sekund. 4G-teknologier, som WiMAX och LTE, var nästa inkompatibla hopp framåt, och de skalar nu upp till hundratals megabit och till och med hastigheter på gigabitnivå.

5G tar med sig tre nya aspekter till tabellen: högre hastighet (för att flytta mer data), lägre latens (för att vara mer responsiv) och möjligheten att ansluta mycket fler enheter på en gång (för sensorer och smarta enheter).

Det faktiska 5G-radiosystemet, känt som 5G-NR, är inte kompatibelt med 4G. Men alla 5G-enheter i USA, för att starta, kommer att behöva 4G eftersom de kommer att luta sig på den för att göra initiala anslutningar innan de handlar upp till 5G där det är tillgängligt. Det är tekniskt känt som ett "icke fristående" eller NSA-nätverk. Senare kommer våra 5G-nätverk att bli "fristående" eller SA, vilket inte kräver 4G-täckning för att fungera. Men det är några år ledigt.

4G kommer också att fortsätta att förbättras med tiden. Qualcomm X24-modemet, som är inbyggt i de flesta Android-flaggskepps telefoner från 2019, stöder 4G-hastigheter upp till 2 Gbps. De verkliga fördelarna med 5G kommer i massiv kapacitet och låg latens, utöver de nivåer 4G-teknik kan uppnå.

Den symbiosen mellan 4G och 5G har fått AT&T att bli lite överentusiaster om sitt 4G-nätverk. Transportören har börjat kalla sitt 4G-nätverk "5G Evolution", eftersom det ser förbättring av 4G som ett viktigt steg till 5G. Det är naturligtvis rätt. Men formuleringen är utformad för att förvirra mindre informerade konsumenter till att tänka 5G Evolution är 5G, när det inte är det.

Vad är frekvensen?

Förmodligen har de hetaste och mest förvirrande debatterna kring 5G att göra med vilka frekvenser den fungerar på. 5G körs främst i två typer av luftvågor: under och över 6GHz.

Lågfrekventa 5G-nätverk, som använder befintliga mobil- och Wi-Fi-band, drar fördel av mer flexibel kodning och större kanalstorlekar för att uppnå hastigheter 25 till 50 procent bättre än LTE, enligt en presentation av T-Mobile exec Karri Kuoppamaki. Dessa nätverk kan täcka samma avstånd som befintliga mobilnätverk och behöver i allmänhet inte ytterligare cellwebbplatser. Sprint, till exempel, ställer in alla sina nya 4G-cellsajter som 5G-klara, och det kommer bara att vända omkopplaren när resten av nätverket är förberett.

Landsbygdsnätverk kommer troligen att hålla sig till lågband 5G, eftersom lågfrekvensband har stort utbud från torn.

För att få superhöga multigigabit-hastigheter vänder bärarna först till nyare, mycket högre frekvenser, känd som millimetervåg. Nere i de befintliga cellbanden finns bara relativt smala kanaler tillgängliga eftersom det spektrumet är så upptaget och används hårt. Men uppe på 28 GHz och 39 GHz finns det stora, breda spektrumsträckor tillgängliga för att skapa stora kanaler för mycket höga hastigheter.

Dessa band har använts tidigare för backhaul, anslutning av basstationer till fjärranslutna internetlänkar. Men de har inte använts för konsumentenheter tidigare, eftersom den handhållna processorkraften och miniatyriserade antenner inte var tillgängliga. Millimetervågsignaler sjunker också snabbare med avstånd än signaler med lägre frekvens, och den enorma mängden data de överför kommer att kräva fler anslutningar till fast internet. Så mobiloperatörer kommer att behöva använda många mindre basstationer med låg effekt (generellt matar ut 2-10 watt) snarare än färre, kraftfullare makroceller (som producerar 20-40 watt) för att erbjuda multigigabit-hastigheter som millimetervågsnät löfte.

Lyckligtvis för dem har transportörerna redan installerat dessa "små celler" i många större städer för att öka kapaciteten under 4G-eran. (Från mitt kontorsfönster i New York kan jag se flera små cellplatser.) I de städerna behöver de bara skruva in en extra radio på den befintliga sajten för att göra det till 5G. Men det pågår en kamp på andra håll, där transportörer har problem med att övertyga städerna för att låta dem lägga till små celler i förortsområden. Det är ungefär som tidigare kämpar för att upprätta mobiltjänster alls i många av dessa städer. För vad det är värt tenderar små celler att vara mycket mindre kraftfulla än de makroceller som används för 2G till 4G cellulära system: 2-20 watt jämfört med 20-40 watt för makroceller.

Det finns en tredje uppsättning luftvågor som används utomlands, vilket kan vara en söt plats: mitt-bandet. Dessa frekvenser, som sträcker sig från 3, 5 GHz till 7 GHz, ligger något över nuvarande cellband men har mängder av spektrum (och hastigheter) som börjar se ut som millimetervåg. USA faller bakom andra länder i mitten av bandets spektrum eftersom här borta används den för närvarande av en mishandling av organisationer inklusive satellitföretag och marinen, men det finns några ansträngningar att frigöra det.

Midbandnät kräver inte lika många cellwebbplatser som millimetervåg, även om de fortfarande skulle vara ganska täta; förmodligen var tredje till halv mil.

Hur 5G fungerar

Liksom andra mobilnät använder 5G-nätverk ett system med cellwebbplatser som delar deras territorium i sektorer och skickar kodad data genom radiovågor. Varje cellplats måste vara ansluten till en nätverksskelett, vare sig det är via en trådbunden eller trådlös backhaul-anslutning.

5G-nät använder en typ av kodning som heter OFDM, vilket liknar den kodning som 4G LTE använder. Luftgränssnittet är dock utformat för mycket lägre latens och större flexibilitet än LTE.

Med samma luftvågor som 4G kan 5G-radiosystemet få cirka 30 procent bättre hastigheter tack vare effektivare kodning. De galna gigabit-hastigheterna du hör om beror på att 5G är designad för att använda mycket större kanaler än 4G gör. Medan de flesta 4G-kanaler är 20MHz, bundna i upp till 160MHz åt gången, kan 5G-kanaler vara upp till 100MHz, där Verizon använder så mycket som 800MHz åt gången. Det är en mycket bredare motorväg, men den kräver också större, tydliga luftvågblock än vad som fanns tillgängligt för 4G.

Det är där de högre millimetervågfrekvenserna på kort avstånd kommer in. Medan lägre frekvenser ockuperas - av 4G, av TV-stationer, av satellitföretag eller av militären - hade det funnits en enorm mängd väsentligen oanvända högre frekvenser tillgängliga i USA, så att transportörer lätt skulle kunna konstruera breda vägar för hög hastighet.

Andra länder, som Kanada och europeiska länder, fokuserar först på mellanbandsfrekvenser som är något högre än befintliga 4G-system, men i USA används dessa frekvenser av satellitföretag och militären.

5G-nätverk måste vara mycket smartare än tidigare system, eftersom de jonglerar med många fler, mindre celler som kan ändra storlek och form. Men även med befintliga makroceller , Säger Qualcomm att 5G kommer att kunna öka kapaciteten med fyra gånger över nuvarande system genom att utnyttja bredare bandbredd och avancerad antennteknik.

Målet är att ha mycket högre hastigheter tillgängliga och mycket högre kapacitet per sektor med mycket lägre latens än 4G. De berörda standardorganen syftar till 20 Gbps hastigheter och 1 ms latens, då börjar mycket intressanta saker hända.

De olika transportörerna har lovat 5G-distributioner i städer runt om i landet. Denna karta visar några av de annonserade platserna.

Vem lanserar 5G när?

Du kan se alla nuvarande 5G-stadslanseringar på våra Race to 5G-kartor.

AT&T lanserade 5G i 12 städer den 21 december 2018 med en mobil hotspot för internet, Netgear Nighthawk 5G. Det säljer också Samsung Galaxy S10 5G och planerar att sälja Note 10+ 5G. Det höjde sitt stadsantal till 19 i april. AT&T verkar bara ge ut några få hotspots per stad och täcka några få kvarter i varje stad. Endast utvalda, godkända företagskunder kan registrera sig för sin tjänst. Företaget verkar verkligen vilja vänta tills 5G är mer utbredd för att försöka sälja det till konsumenterna.

AT&T använder 39GHz spektrum för sin första utrullning, följt av cirka 28 GHz, och sedan lågband, tidigare 3G-spektrum, i slutet av detta år.

Sprint lanserade 5G i fyra städer i slutet av maj och tilllade Chicago i juli och Los Angeles, New York, Phoenix och Washington DC i augusti. Eftersom det använder mittband har den mycket bredare täckning i sina städer än de andra transportörerna gör, åtminstone för nu. Ytterligare lanseringar verkar vara klädda av Sprints pågående drama kring dess potentiella sammanslagning med T-Mobile. Bäraren säljer HTC Hub-hotspot och LG V50, OnePlus 7 Pro 5G och Samsung Galaxy S10 5G-telefoner.

Verizon har för närvarande begränsade mobila 5G-utrullningar i nio städer, och begränsade heminternetutrullningar i fyra. Det säljer ett 5G-tillägg som passar på Moto Z2 Force-, Z3- och Z4-telefoner, liksom LG V50, Samsung Galaxy S10 5G och Galaxy Note 10+ 5G-telefoner och Inseego M1000-hotspot.

Verizons 5G-serviceplaner kostar 10 $ mer än sina obegränsade 4G-planer (även om det har avstått hittills), för verkligen obegränsad 5G-data utan deprioritering. Bäraren använder mest 28 GHz spektrum.

T-Mobile lanserade ett millimetervåg 5G-nätverk i sex städer i juni med Galaxy S10 5G-telefon. Det inkluderar förvånansvärt omfattande täckning på Manhattan och bitar och bobs i andra städer. Till skillnad från AT&T och Verizon erbjuder det dock täckningskartor. Företaget säger att det kommer att lansera ett rikstäckande 5G-nätverk med sitt 600 MHz lågbandspektrum senare i år, men precis som med Sprint, är en hel del av dess strategi knuten till om fusionen går igenom eller inte. Det lågbandnätverket, men inte millimetervågenätverket, kommer att stöds av den kommande Galaxy Note10 + 5G.

Hastigheten för ett trådlöst nätverk är kopplat till hur mycket spektrum du kan använda för det. Eftersom T-Mobile bara använder ett genomsnitt på 31MHz spektrum vid 600 MHz i motsats till de hundratals MHz som millimetervågnät kommer att använda, kommer dess lågband 5G-nät att vara lite snabbare än 4G, men inte flera gigabit snabbt. Det kommer fortfarande att ha den låga latens och många anslutningsaspekter av 5G, vilket gör det användbart för spel, självkörande bilar och smarta städer, till exempel. I städer kommer millimetervågnätet att vara supersnabbt.

"Ska vi se att medelhastigheterna börjar gå upp med tiotals megabit per sekund? För säker, " sa T-Mobile CTO Neville Ray. "Vi skulle gärna se medelhastigheter tredubbla eller flytta till 100 Mbps, men det är en resa som kommer att ta tid i branschen."

Vilka 5G-telefoner kommer ut?

Den första omgången av 5G-telefoner stöder bara några av de 5G-system som används i USA - och olika modeller stöder olika band! Så om du vill ha en fullständig 5G-blandning av täckning och hastighet, måste du sitta ute tills antagligen nästa vår, när de första all-band 5G-telefonerna kommer ut.

För närvarande är Samsung Galaxy S10 5G och Note 10+ 5G (på alla fyra bärare), LG V50 (på Sprint och Verizon) och en Moto Mod för Moto Z3 och Z4 (på Verizon) allt som finns där just nu.

De flesta av dessa telefoner fokuserar på korta band med högre hastighet. Not 10+ 5G för AT&T och T-Mobile fungerar på det breda täckningsbandet med låg hastighet, men inte det snabba höghastighetsbandet. Det är irriterande förvirrande. Här är ett Venn-diagram:

Många andra företag, inklusive Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo och Xiaomi, tillverkar 5G-telefoner under 2019. Men ingen av dessa telefoner verkar vara avsedda för USA, och ingen av dem kommer att vara kompatibla med amerikanska nätverk. Det är en stor värld där ute.

Vi tror att det kommer att finnas en 5G iPhone 2020, men inte förut.

Vad är 5G för?

De flesta av de verkliga 5G-demos som vi har sett innebär bara att folk laddar ner Netflix mycket snabbt på sina telefoner. Den typen av användning är bara tabeller, bara för att bygga nätverket så att mer intressanta applikationer kan utvecklas i framtiden.

5G heminternet visar en stor fördel jämfört med 4G: enorm kapacitet. Flygbolag kan inte erbjuda 4G heminternet med konkurrenskraftigt pris eftersom det bara inte finns tillräckligt med kapacitet på 4G-cellplatser för den 190 GB månatliga användning de flesta hem nu förväntar sig. Detta kan verkligen öka heminternetkonkurrensen i USA, där, enligt en FCC-rapport 2016, 51 procent av amerikanerna bara har ett alternativ för 25 Mbps eller högre heminternetjänst. Verizon säger att dess 5G-tjänst verkligen är obegränsad.

5G heminternet är också mycket lättare för transportörer att rulla ut än husfiberfiberlinjer. Istället för att gräva upp varje gata, måste transportörer bara installera fiberoptik på en cellplats med några kvarter och sedan ge kunderna trådlösa modem. Verizon-chefens nätverksansvarig Nicki Palmer sa att hemmets internettjänst så småningom skulle erbjudas varhelst Verizon har 5G trådlöst, vilket kommer att ge det mycket bredare täckning än transportörens fiberoptiska FiOS-tjänst.

På en resa till Oulu, Finland, där det finns ett 5G-utvecklingscenter, deltog vi i en 5G-hackathon. De bästa idéerna inkluderade en spelströmningstjänst; ett sätt att göra stroke rehab genom VR; smarta bandage som spårar din läkning; och ett sätt för föräldrar att interagera med spädbarn som sitter fast i kuvöser. Alla dessa idéer behöver antingen hög bandbredd, låg latens eller låg effekt-låg kostnad aspekter av 5G.

Förra året undersökte vi 5G-startups som Verizon vårdar i New York. Vid transportörens Open Innovation Lab såg vi högupplösta trådlösa övervakningskameror, spelströmning och fysisk terapi med virtual reality.

Vår spaltist Michael Miller tror att 5G kommer att vara viktigast för industriellt bruk, som att automatisera hamnar och industriroboter.

Förarlösa bilar kan behöva 5G för att verkligen börja agera, förklarar vår redaktör Oliver Rist. Den första generationen av förarlösa bilar kommer att vara fristående, men kommande generationer kommer att interagera med andra bilar och smarta vägar för att förbättra säkerheten och hantera trafiken. I princip kommer allt på vägen att prata med allt annat.

För att göra detta behöver du extremt låga latenser. Medan bilarna utbyter mycket små paket med information, måste de göra det nästan omedelbart. Det är där 5Gs latens under ett millisekund kommer in spela, när ett paket med data skjutas direkt mellan två bilar, eller studsar från en bil till en liten cell på en lyktstolpe till en annan bil. (Ett lätt millisekund är ungefär 186 mil, så det mesta av 1 minuts latens är fortfarande behandlingstid.)

• Vad gör 5G för landsbygden? Vad gör 5G för landsbygden?
• Race to 5G: August 2019 Update Race to 5G: August 2019 Update
• Pre-Launch Sprint 5G in New York Gains Cover, Needs Speed ​​Pre-Launch Sprint 5G in New York Gains Coverage, Needs Speed
• T-Mobile-signaler som billigare 5G-telefoner kommer T-Mobile-signaler som billigare 5G-telefoner kommer

En annan aspekt av 5G är att den kommer att ansluta många fler enheter. Just nu är 4G-moduler dyra, energikrävande och kräver komplicerade serviceplaner, så mycket av Internet of Things har fastnat med Wi-Fi och annan hemmateknologi för konsumenter, eller 2G för företag. 5G accepterar små, billiga enheter med låg effekt, så att den kommer att ansluta många mindre objekt och olika typer av omgivningssensorer till internet.

Vad sägs om telefoner? Den största förändringen som 5G kan medföra är i virtuell och förstärkt verklighet. När telefoner förvandlas till enheter som är avsedda att användas med VR-headset, kommer den mycket låga latensen och konsekventa hastigheterna på 5G att ge dig en internetförstärkt värld, om och när du vill ha det. De små cellaspekterna av 5G kan också hjälpa till med inbyggnadstäckning, eftersom det uppmuntrar varje router i hemmet att bli en cellplats.

Vi ser fram emot att testa de första implementeringarna av 5G när de går live. Vi fortsätter att spåra alla rollouts, testa dem stad för stad, på vår Race to 5G-sida.