5G mmWave: Snelheden tot 10 Gbps? Ontdek het nu!
5G mmWave-technologie is de snelste mobiele technologie die we hebben en bereikt in de praktijk snelheden tot wel 10 Gbps. Laten we eens kijken wat het echt is en hoe mobiele netwerken werken! 🕵️♂️ Hoewel sommige delen misschien op een natuurkundeles lijken, beloof ik dat dit ons zal helpen het onderwerp beter te begrijpen.
Wat is een golf precies?
We hebben allemaal wel eens golven in water gezien wanneer het verstoord wordt. Stel je voor dat er een boei in dat woelige water ligt (of iets dat drijft); je zou merken dat die gewoon op en neer gaat, nergens heen. Waarom beweegt hij niet vooruit of achteruit zoals golven lijken te doen? 🤔 Bovendien kost al die beweging energie. Waar komt die energie vandaan?
Het antwoord is dat de steen zich vanuit de oorspronkelijke bron van de verstoring naar buiten bewoog. Stel je voor dat iemand een steen in stilstaand water laat vallen, waardoor een golf ontstaat. De uitdijende golven brengen de energie van die steen over naar de boei.
Dus waarom bewoog die energie de boei niet naar voren? Dat komt doordat het water, hoewel het de illusie wekt dat het naar buiten uitzet, in werkelijkheid niet verder beweegt. Het stuitert alleen maar op en neer. Kortom, de energie van de golf wordt verder overgedragen, maar de golf zelf blijft op zijn plaats. Net zoals mensen in een stadion een golf creëren door op te staan en te gaan zitten.
Elke golf volgt dezelfde principes. Een golf zou zich bijvoorbeeld hetzelfde gedragen als je een verstoring in de lucht zou veroorzaken in plaats van in het water (dat is geluid!). 🎶
Wetenschappelijk gezien bestaat er voor elk van deze gedragingen een term en een manier om ze te kwantificeren. Als je telt hoe vaak de boei in één seconde op en neer stuitert, is dat de frequentie. De afstand die de boei elke keer op en neer aflegt, is de amplitude van de golf. En als je een liniaal neemt en de afstand tussen de rimpelingen meet, is dat de golflengte.
Hoe dichter de golven bij elkaar staan, hoe korter de golflengte en hoe hoger de frequentie. Hoe verder de golven uit elkaar staan, hoe lager de frequentie en hoe langer de golflengte. Over het algemeen betekenen hogere frequenties meer energie, en vice versa.
5G is een speciaal type golf
Golven zijn overal om ons heen. Het licht dat we zien, kan zich net zo gedragen als watergolven. ☀️ In tegenstelling tot water- of luchtgolven is er echter een speciaal type golf dat geen materiaal nodig heeft om zich voort te planten. Het kan zich gewoon door de lege ruimte voortplanten. Dit speciale type golf wordt een elektromagnetische golf genoemd.
Het bestaat uit een volledig spectrum van verschillende golflengten, en een smalle band daarvan is wat we waarnemen als zichtbaar licht. Alle kleuren die we zien, zijn slechts verschillende golflengten van dit spectrum. Met andere woorden: we zien slechts een klein deel van de elektromagnetische golven, en de rest is onzichtbaar. 🌈
Wanneer een elektromagnetische golf een zeer korte golflengte heeft, kan het een gammastraal, een röntgenstraal of een ultraviolette golf zijn (dezelfde uv-straling die we juist moeten vermijden als we in de zon zijn!). Aan de andere kant, wanneer het de langst mogelijke golflengte heeft, is het een radiogolf.
Radiogolven kunnen enorme afstanden afleggen omdat ze de langste golflengtes en zeer lage frequenties hebben. Daarom gebruiken we ze voor draadloze communicatie. Wifi en mobiele netwerken, waaronder 5G, zijn in feite radiogolven. 📡
Golven kunnen heel snel veel informatie overbrengen
Hoe kan een golf een bericht of internetdatapakketten overbrengen? Het klinkt raadselachtig, maar de sleutel ligt in de eenvoud van de taal van de boodschap zelf. 💬
Je hebt waarschijnlijk wel eens van morsecode gehoord. Het is een taal die volledig uit punten en streepjes bestaat. En dan is er nog binair, de taal van enen en nullen, die computers lezen en begrijpen.
Herinner je je de boei die op en neer gaat als je een steen in het water gooit? Je zou er een taal van kunnen maken om een bericht te versturen. De hoogte tot waar de boei stijgt, zou de code kunnen zijn: de hoogste hoogte zou 1 kunnen zijn en de laagste nul. Je zou een grote steen kunnen laten vallen om een 1 te 'coderen' en een kleine om een 0 te 'coderen'. Het zou niet erg efficiënt of snel zijn, maar in principe zou iemand op afstand de boei kunnen observeren en het bericht dat je door de golven stuurde, kunnen interpreteren.
Dit is in principe hoe radiocommunicatie werkt. Een zendapparaat codeert enen en nullen door de frequentie, amplitude (net als onze boei) of fase van de golf te veranderen. Technisch gezien heet dit modulatie.
Een patroon van enen en nullen kan worden afgebeeld of "gecodeerd" in een golf, omdat de zender extreem precieze verstoringen kan creëren, die de ontvangende hardware interpreteert en "decodeert" tot enen en nullen. Je ziet hoe een golf met een hogere frequentie (meer trillingen per seconde) en een kortere golflengte meer informatie kan coderen, omdat er meer mogelijkheden zijn om de bits van de golf te moduleren.
We weten al dat mobiele netwerken werken met radiogolven, en deze kunnen golflengtes hebben van slechts een millimeter tot enkele kilometers. Dat is het belangrijkste punt.
5G mmWave uitgelegd
Hiermee hebben we alle puzzelstukjes in handen om te illustreren wat 5G mmWave is.
De eerste generaties mobiele telefoons (1G en 2G) maakten gebruik van radiogolven die tussen de 1 en 2 miljard keer per seconde trilden (1 en 2 GHz) en een golflengte hadden van ongeveer 30 centimeter. Dat klinkt snel, maar de eerste generatie kon nog niet eens sms'en. De derde generatie (3G) verhoogde de frequentie naar 2,5 GHz en halveerde de golflengte. Met 3G kun je internetten en streamen in SD-kwaliteit. Met de vierde generatie (4G) ging de frequentie omhoog naar 8 GHz en werd de golflengte ingekort tot 3,8 centimeter, wat HD-streaming en snel browsen mogelijk maakte, met snelheden tussen de 50 Mbps en 100 Mbps in de praktijk.
5G is een doorbraak omdat het werkt op de verbluffende frequentie van 100 GHz (honderd miljard keer per seconde!). De golflengte kan zo kort zijn als een millimeter (mm), vandaar de naam. Dat is dus wat 5G mmWave is: een mobiel netwerk dat werkt op een uitzonderlijk hoge frequentie en golflengte van 1 mm, met een gemiddelde downloadsnelheid van 2,5 Gbps.
Wat betekent dit voor ons?
5G is niet alleen sneller dan 4G, het is ook veel responsiever. De latentie kan slechts 1 milliseconde bedragen, wat bijna direct is. Dat betekent geen vertraging bij online gamen en 4K- of 8K-streaming zonder onderbrekingen of buffering. 🎮 De vrijwel directe responstijd is ook perfect voor IoT-apparaten, augmented reality, zelfrijdende auto's en technologie die een lage latentie vereist.
Naast de supersnelle gegevensoverdracht en de ongelooflijk lage latentie ondersteunt 5G mmWave ook meer capaciteit vergeleken met traditionele netwerken (veel meer apparaten kunnen verbinding maken zonder dat er netwerkcongestie optreedt).
Beperkingen van 5G mmWave
Elke mobiele technologie vóór 5G, inclusief 4G, gebruikte één frequentieband. 5G gebruikt er vele. 5G mmWave is slechts één van die vele banden. Er is ook 5G Sub-6 GHz, dat rond dezelfde frequenties werkt als 4G. En dan is er nog Sub-1 GHz, dat nog lagere frequenties gebruikt. 🌐 5G-frequentiebanden kunnen hoogfrequent, middenfrequent en laagfrequent zijn. Wat is hier aan de hand?
Omdat 5G-golven zo dicht op elkaar zitten (vergeleken met traditionele radiogolven), kunnen ze zich niet ver verspreiden. Gebouwen, bomen en zelfs regen of sneeuw kunnen 5G mmWave blokkeren. 🌧️
Daarom is deze technologie niet erg gangbaar. Er is een dicht netwerk van kleine cellen nodig om zelfs maar een paar stadsblokken te bestrijken, in tegenstelling tot 4G, dat afhankelijk is van grote zendmasten die doorgaans enkele kilometers bestrijken.
5G mmWave is onze nieuwste en meest geavanceerde stap naar naadloze draadloze communicatie, maar het zal mogelijk niet zo massaal geaccepteerd worden als bij eerdere generaties. Toch zullen gigabitsnelheden in de gegevensverbinding van je telefoon geeft je altijd het gevoel dat de toekomst al hier is. 🚀
