5G周波数帯域：3つのプライマリバンドとそれらを使用するタイミング

世界が高度なワイヤレス通信が率いる時代に急速に進むにつれて、5Gテクノロジーの詳細を理解することが非常に重要になります。5Gの画期的な可能性の中心にあるのは、それが使用する周波数帯域であり、それぞれがユニークな役割を果たし、特定の利点を提供します。この記事では、3つの主要な5G周波数帯域（低帯域、ミッドバンド、ハイバンド）が、その機能、用途、および使用に最適な状況を見ています。これらの周波数帯域を説明することにより、5Gテクノロジーがさまざまな設定で接続性をどのように変えるかについての理解を向上させる明確な概要を提供することを目指しています。

カタログ

図1：5Gテクノロジー

5Gの周波数は何ですか？

5G Cellular Technologyは、3つの主要な周波数帯域で機能し、それぞれが異なる目的を果たし、独自の利点を提供します。低帯域周波数（600MHz〜1GHz）は広い領域をカバーし、建物をうまく通過できますが、データ速度が遅くなります。中帯の周波数（2.5GHzから3.7GHz）は、カバレッジと速度のバランスを提供し、データレートをより高速に提供しながら、大きな領域をカバーし、障害物を適切に通過させます。ミリ波（mmwave）として知られる高帯域周波数（24GHz〜40GHz）は、最速のデータ速度を提供しますが、範囲が限られており、建物を通過する能力が低いため、短距離の忙しい都市エリアに最適です。高速接続が必要です。

それに比べて、4G/LTEテクノロジーでは、700MHzから2.5GHzの周波数帯域を使用しています。この範囲は、5Gの低帯域および帯域帯域周波数と重複していますが、高帯域範囲は含まれていません。その結果、4G/LTEは、5Gのハイバンド周波数が提供する最大データ速度を達成できません。

図2：街並みの低帯域、中帯、および高帯域5G信号のイラスト

5Gに使用される特定の周波数帯域は、地域によって異なり、国際および国内の組織によって管理されています。国際電気通信連合（ITU）はグローバルに調整し、国際基準を設定しています。米国では、連邦通信委員会（FCC）が5Gの周波数帯域を規制および割り当てます。ヨーロッパでは、欧州通信標準研究所（ETSI）が5Gの周波数帯域を定義する上で重要な役割を果たしています。

これらの各組織は、割り当てられた周波数が5Gテクノロジーのニーズを満たしていることを確認しながら、干渉、カバレッジ、無線スペクトルの効率的な使用などの要因も考慮しています。

5G周波数帯域が説明されました

5G低帯域周波数：600MHz〜1GHz

図3：5G、4G、および3Gの周波数帯域

低帯域周波数は、広い領域で幅広いカバレッジを提供するのに非常に優れており、有効な範囲は数十キロメートルに達します。彼らは壁や建物を通り抜けることができ、農村部や人口の少ない地域で特に役立ちます。この浸透するこの能力により、これらの分野の人々が安定して信頼できるネットワークカバレッジを確実にすることができます。低帯域周波数は、音声通話や基本的なインターネットブラウジングなど、高速パフォーマンスではなく安定した接続が必要なアプリケーションに特に適しています。これらのアプリケーションは、低帯域周波数によって提供される定数と信頼性の高い信号の恩恵を受けます。これは、高周波信号が十分なカバレッジを与えない領域で非常に重要です。幅広く信頼できるカバレッジを提供することにより、低帯域の周波数は、安定した接続を維持することが高いデータ転送レートを持つよりも重要である地域での通信アクセシビリティを確保するのに役立ちます。

ミッドバンド周波数は、今日のワイヤレス通信システムの重要な部分であり、速度とカバレッジのバランスをとることができます。1 GHzから6 GHzの間で動作するこれらの周波数は、1 GHz未満の低帯域周波数と比較してはるかに高いインターネット速度を提供します。ただし、この速度の利点には、範囲と浸透能力の観点からトレードオフが伴います。

ミッドバンド周波数は通常、数百メートルまでの距離をカバーします。これは、数キロメートル伸びることができる低帯域周波数のリーチよりもはるかに短いです。また、中帯の周波数は、建物やその他の障害物を浸透させるのにそれほど良くないため、多くの物理的障壁がある地域では効果が低下します。

これらの制限にもかかわらず、中帯の周波数は、ユーザーとデバイスの密度が高いデータレートを必要とする都市部と郊外の地域で広く使用されています。改善された速度は、高解像度のビデオストリーミングやスマートシティインフラストラクチャなど、さまざまなアプリケーションをサポートしています。これらの周波数は、低帯域周波数よりも速いインターネット速度を提供しながら、高帯域周波数よりも優れたカバレッジを提供します。

人口密度の高い地域での中帯周波数を戦略的に使用することは、高速インターネットの需要の高まりを満たすのに役立ち、迅速なデータ送信と低遅延に依存するサービスをサポートします。このバランスにより、中帯の周波数は、最新のワイヤレス通信ニーズに柔軟に選択できます。

5Gハイバンド周波数：24GHz〜40GHz

多くの場合、ミリメートル波（mmwave）と呼ばれる高帯域周波数が5Gテクノロジーの道をリードしており、非常に高速なワイヤレスデータ速度を提供しています。この高度な周波数範囲は、ネットワーク容量を高め、データの速度を高めることができ、より多くの接続されたデバイスを同時にサポートすることにより、ワイヤレス通信を大幅に改善します。

これらのMMWave周波数は、高速で信頼性の高い接続の必要性が最も高い都市、スタジアム、ショッピングセンターなどの混雑した場所で特に役立ちます。MMWaveのデータ転送速度が高速化すると、スムーズなストリーミング、クイックダウンロード、大量のデータの効率的な処理が可能になります。

ただし、MMWave頻度には独自の課題があります。それらの範囲は非常に短く、通常は数十メートルしかなく、建物、木、さらには天気などの物理的なオブジェクトによって簡単にブロックできます。これらの問題を克服するために、5Gビームフォーミングや小さなセルネットワークなどの新しいテクノロジーが開発されました。

ビームフォーミングは、すべての方向に広げる代わりに、信号を特定のデバイスに直接送信する方法です。この焦点を絞ったアプローチは、干渉を減らし、信号を強化し、全体的な接続品質を向上させます。小細胞技術では、カバレッジと容量を増やすために、エリアの周りに多くの小さな基地ステーションまたはセルを配置することが含まれます。これらの小さなセルは協力して、安定した接続性を確保し、MMWave周波数の範囲制限を支援します。

これらの高度なテクノロジーを使用することにより、5Gネットワ​​ークでの高バンド周波数を使用することが可能になり、比類のない速度と接続性とのワイヤレス通信の新しい時代が開かれます。

5Gテクノロジーの役割

図4：5Gテクノロジーの役割

5Gテクノロジーは、さまざまなニーズと設定に適合するために、低、中、高のさまざまな周波数帯域を使用して通信を変更します。従来の無線周波数（RF）バンド（FR1）と新しいラジオバンド（FR2）を組み合わせて、データ速度、遅延、信号の信頼性、およびデバイス接続を改善します。

低周波バンドは、データ速度が遅いものの、広い領域をカバーし、建物によく浸透します。これらは、農村部や広範な接続に適しています。周波数帯域帯は、より速いデータ速度とまともなカバレッジを提供するため、優れた信号と速度が混在する都市に最適です。高頻度のバンド、またはミリメートル波（mmwave）は、非常に速いデータ速度と低遅延を提供しますが、短距離で障害物をよく通過しません。これらは、密集した都市エリアや、自動運転車、遠隔外手術、高度な製造などの特別な用途に最適です。

これらすべてのバンドを一緒に使用すると、5Gが多くの異なる用途をサポートできます。Enhanced Mobile Broadband（Embb）は、インターネットとより良いストリーミングを高めるために、中および高周波バンドの高速能力を使用します。自動運転車や工場の自動化などの用途に必要な、高周波バンドの低い遅延の低い遅延コミュニケーション（URLLC）の恩恵を受けることができます。Massive Machine Type Communications（MMTC）は、低周波バンドの幅広いカバレッジを使用して、モノのインターネット（IoT）をサポートし、多くのデバイスを優れたパフォーマンスで接続します。

このアプローチにより、5Gは、さまざまな設定のニーズに合わせたスムーズな接続を提供し、ユーザーエクスペリエンスを改善し、新しいテクノロジーをサポートすることができます。FR1とFR2バンドの組み合わせにより、5Gが完全なカバレッジ、高いデータ速度、低遅延を提供できるようになり、将来の柔軟で強力な技術になります。

5Gバンドとその用途

図5：異なる周波数帯域で5G、4G、3Gのカバレッジとスループット

ローバンド

低帯域5Gは、600〜700MHzの範囲で動作します。このバンドは、田舎や遠隔地に効果的に到達できる幅広いカバレッジで知られています。ただし、平均して約50 Mbpsのデータ速度が低くなります。これにより、低帯域5Gは、全国的なモバイルネットワークやエネルギーや農業などの産業など、高速ではなく幅広いカバレッジを必要とする使用に特に役立ちます。これらの分野では、長距離通信とリモートサイトとセンサーの監視に役立ち、広い領域での安定した接続を確保します。

ミッドバンド

Mid-Band 5Gは1.7GHzから2.5GHzの間で動作し、カバレッジと速度の間の中間点を見つけ、100〜900 Mbpsの範囲のデータレートを提供します。このバンドは、一般的に郊外や都市部で使用されており、まともなカバレッジと高速が混在しています。Mid-Band 5Gは、リソースを効率的に管理するために相互接続されたデバイスに依存しているスマートシティインフラストラクチャを含む多くの用途をサポートしており、幅広いアクティビティのためのより良い接続性から利益を得る教育機関やビジネスパークをサポートしています。

ハイバンド

ミリ波（mmwave）5gとも呼ばれる高帯域5Gは、24GHz以上の周波数で動作します。このバンドは最高のデータ速度を提供し、最大10 Gbpsに達しますが、その範囲は短距離に制限されており、人口密度の高い都市部に最適です。ハイバンド5Gは、リアルタイムのIoTデータ送信、拡張現実（AR）、仮想現実（VR）、ライブストリーミングなど、非常に低い遅延と高いデータレートを要求する使用に非常に役立ちます。これらのアプリケーションは、MMWave 5Gの大容量と速度の恩恵を受けており、大量のデータを迅速かつ効率的に処理できます。

5Gバンドへのアクセス

5Gバンドへのアクセスは、ネットワークがデータ送信中にさまざまなバンド間の選択と切り替えを自動的に処理するため、エンドユーザーにとって簡単なプロセスです。この自動調整により、ユーザーは何もする必要なく最高のパフォーマンスを得ることができます。

5Gデバイスは通常、複数のアンテナで設計されており、それぞれが異なる周波数帯域をサポートしています。これらのアンテナは、ユーザーの位置や周囲の環境の変更など、デバイスがさまざまな条件に適応するのに役立ちます。たとえば、ユーザーが高周波ミリ波（mmwave）のカバレッジを備えた都市部から、6 GHzのような低周波バンドがより一般的である郊外または農村部に移動すると、デバイスは右バンドにスムーズに移行します。この自動スイッチングは、データ速度を最大化し、遅延を減らし、安定した接続を維持します。

5Gバンドとビジネスアプリケーション

図6：カバレッジ、容量、およびレイテンシのための5Gバンドとビジネスアプリケーション

企業は、さまざまな5Gバンドを賢明に使用して、サービスの品質とカバレッジを向上させることができます。5Gスペクトルは、低、中、高周波数の3つの主要なバンドに分かれており、それぞれが異なる目的を果たし、独自の利点を提供します。

通常1 GHz未満の低帯域周波数は、長距離通信に適しています。彼らは広い範囲で、より高い周波数よりも建物や障害物を通過することができます。これにより、低帯域5Gは農村部や困難な地形を持つ場所に最適であり、人口の少ない地域でもより広いカバレッジと接続性を確保します。

1 GHzから6 GHzの範囲の中帯周波数は、カバレッジと速度のバランスを提供します。これらの周波数は、妥当な距離をカバーしながら、低帯域周波数よりも速いデータレートを提供します。ミッドバンド5Gは、都市部と郊外のエリアに適しており、タワーの密集したネットワークを必要とせずにサービス品質を向上させます。

ミリメートル波（mmwave）とも呼ばれる高帯域周波数は、24 GHzを超えて動作し、非常に高速接続を提供します。これらの頻度は、最高のデータレートをサポートし、拡張現実、仮想現実、高解像度のビデオストリーミングなど、多くの帯域幅を必要とするアプリケーションに必要です。ただし、高帯域の周波数には範囲が限られており、浸透機能が低いため、スタジアム、空港、都市センターなどのターゲットエリアに最適です。

これらのバンドを組み合わせて使用​​することにより、企業はカバレッジとパフォーマンスの両方を最大化する完全な5Gネットワ​​ークを作成できます。低帯域の周波数は、広い地域のカバレッジと信頼性の高い接続性を確保し、中帯の周波数は速度とリーチの間のバランスをとることができます。高帯域の周波数は、限られた範囲にもかかわらず、特定の高デマンドシナリオに必要な超高速速度を提供します。

混合バンドトランスミッションのこの賢明な使用は、デッドゾーンを排除し、さまざまな環境でより一貫した信頼性の高いサービスを確保するのに役立ちます。たとえば、都市では、企業は混雑したダウンタウンエリアで高帯域5Gを使用して高速アプリケーションをサポートし、住宅地の中帯周波数を使用して強力で高速なインターネットアクセスを提供します。農村部では、低帯域の周波数が広大な領域を効率的にカバーすることができ、遠隔地の場所でさえも接続されたままになります。

結論

5Gテクノロジーは、ネットワークの仕組みとそれがどれほど有用であるかに特有の何かを追加する、低帯域、中帯、ハイバンドの3つの主要な周波数帯域で動作します。低帯域の周波数は、特に農村部や人口の少ない地域で、幅広いカバレッジと安定した接続を提供します。中帯の周波数は速度とカバレッジのバランスをとるため、都市や郊外に最適です。高帯域の周波数は、範囲が短いですが、非常に高いデータ速度を提供します。これは、忙しい都市部に非常に役立ちます。これらの周波数帯域の特定の強みと最良の用途を知ることは、5Gテクノロジーをよく使用するために重要です。

よくある質問[FAQ]

1. 5Gバンドのアプリケーションは何ですか？

低帯域の周波数は、農村部での幅広いカバレッジに使用され、音声通話や基本的なインターネットに最適です。ミッドバンドの周波数は、速度とカバレッジのバランスを提供し、都市部と郊外の環境に適しており、HDストリーミングやスマートシティシステムなどの使用をサポートしています。ハイバンド周波数は、リアルタイムのモノのインターネット（IoT）、拡張現実（AR）、バーチャルリアリティ（VR）、およびライブストリーミングに必要な混雑した領域の非常に速いデータ速度を提供します。

2. 3.5 GHzバンドを使用する場合、通常はどのように参照されますか？

3.5 GHzバンドは、一般にCバンドと呼ばれます。

3. 3 5Gスペクトルとは何ですか？

3 5Gスペクトルは、低帯域（600MHz〜1GHz）、中帯（2.5GHz〜3.7GHz）、および高帯域（24GHz〜40GHz）の3つの主要な周波数範囲を指します。

4. 5Gが通信に使用できる2つのバンドはどれですか？

5Gは、サブ6 GHz（低帯域および帯域の周波数を含む）とMMWave（高帯域周波数）の両方を使用して通信できます。

5.どのバンドが5Gに最適ですか？

5Gに最適な頻度は、どのように使用するかによって異なります。幅広いカバレッジのために、低帯域が最高です。速度と距離が混在するため、ミッドバンドはうまく機能します。混雑したエリアで最速のデータ速度については、ハイバンドが最大の選択肢です。