4G vs 5Gアンテナ：主な違い、性能、そして今後のトレンド
4G時代の進歩が続く中、5Gはすでに目前に迫っています。モバイルデバイスが短期間で実現した速度、効率性、能力の向上は驚くべきものです。この記事では、4Gアンテナと5Gアンテナの違いとその特徴を理解する方法を読者に説明します。
これは、4Gから5Gへのワイヤレス通信技術の進化において、接続性、速度、能力の大幅な飛躍を表すでしょう。これらのワイヤレスシステムの実現は、実際にはアンテナによって成功を収めています。この記事では、周波数帯域、種類、4Gアンテナと5Gアンテナの両方に関連するさまざまな利点と欠点、および遅延、容量、スループット、エネルギー効率に関するその特徴について説明します。また、同じもののアプリケーションシナリオと将来のトレンドを検証し、アンテナが現代の電気通信のバックボーンであることを示しています。
比較表：4Gアンテナ vs 5Gアンテナ
2. アンテナ - Sパラメータテストデータ
目次
4Gは、モバイル通信技術の第4世代です。これまでの世代と比較して、この4Gワイヤレスモバイル通信技術は、より高いデータ転送速度、より安定したネットワークアクセス、および音声およびビデオ通話機能の向上を特徴としています。4Gネットワークは、最大50 Mbpsのアップロード速度と最大100 Mbpsのダウンロード速度を可能にします。低遅延と無視できるバッファリングを提供するため、ユーザーはデータ集約型のアプリケーション、オンラインゲーム、HDビデオストリーミングにモバイルデバイスで簡単にアクセスできます。
4Gアンテナは、4Gセルラーネットワークで信号を受信および送信するために特別に設計されており、4Gネットワークの信号強度とカバレッジを強化して、より高速で信頼性の高いデータ転送速度を実現するために使用されます。これらのアンテナは、高速データとより優れたスペクトル効率を提供するMultiple Inputs and Multiple Outputs（MIMO）テクノロジーをサポートしています。4Gアンテナは通常、広範囲のカバレッジ、比較的低い速度、および信頼性を提供します。通常、700 MHzから2.6 GHzまでの周波数範囲内で動作します。接続性とネットワークパフォーマンスを向上させるために、4Gアンテナは、信号が非常に弱いまたは不安定な地域、つまり地方または遠隔地に多く配置されます。
5Gは、ワイヤレスセルラーネットワーク技術の第5世代です。基本的に、これは4G LTEの代替として言及でき、比較してより高い容量、より少ない遅延、およびより高速な速度を備えています。5Gネットワークは、仮想現実、拡張現実、自動運転車、モノのインターネット（IoT）などのアプリケーションで、高速データレートを実現するために高周波帯域と複雑なアンテナ技術を使用する必要があります。
5Gアンテナは、信号を送受信するための5Gネットワークアーキテクチャデバイスで、高速かつ低遅延の接続を提供することにおいて重要な役割を果たします。これらのアンテナは、ビームフォーミング、Massive MIMO、ミリ波（mm Wave）周波数などの高度なテクノロジーをサポートして、高水準の機能を有効にします。主に、サブ6 GHzからmmWave（24 GHz以上）の周波数範囲で動作します。
この5Gワイヤレス通信用アンテナは、mm Waveとサブ6GHzの両方の周波数範囲で信号を送受信し、その機能を維持するのに役立ちます。5Gアンテナは、5Gネットワークの周波数範囲と特定の要件に依存します。
4Gアンテナの周波数範囲
4Gアンテナは、世界中で700 MHzから2600 MHzの周波数帯域で動作するように設計されています。ただし、特定の帯域は地域やネットワークプロバイダーによって異なる場合があります。アンテナの全体的なパフォーマンスは、その周波数帯域によって影響を受け、これは障害物を介したカバレッジエリアと信号浸透を確立するために不可欠です。
4Gネットワークで最も使用されている周波数帯域は次のとおりです：700 MHz（Band 12/13/17）、800 MHz（Band 20）、900 MHz（Band 8）、1800 MHz（Band 3）、2100 MHz（Band 1）、2600 MHz（Band 7）
これらの帯域は、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）やLTE（Long-Term Evolution）などの多くの4Gテクノロジーで使用されています。4Gアンテナがどの周波数帯域を使用するかは、ネットワークプロバイダーと使用されている地域の両方に依存します。
5Gアンテナの周波数範囲
アプリケーションに応じて、5Gはサブ6 GHz帯域とmmWave帯域（24 GHz以上）を含む幅広い周波数を使用します。
サブ6 GHz：これには、600 MHz、2.5 GHz、3.5 GHzなどの6 GHz未満の周波数が含まれます。これらの種類の周波数は、壁やその他の障壁を貫通するのに比較的優れており、広範囲のカバレッジを提供するために使用できます。
mm Wave（ミリ波）：これは、28 GHzや39 GHzなど、24 GHzを超える周波数をカバーします。これらの周波数はカバレッジが限られており、障害物によって簡単にブロックされますが、短距離での高速通信に使用され、非常に高いデータ転送速度を提供します。
低、中、高周波数帯域は、5Gを分類する別の方法です。最適なパフォーマンスを得るために、5Gは3つのすべての帯域でより多くの周波数を利用でき、複数の周波数を同時に使用できる可能性があります。このため、5G帯域は、以前のセルラー世代よりも適応性が高く、より優れたカバレッジと信頼性を提供します。各周波数帯域には、独特の特性と機能があります。
1. 低帯域：
他の帯域と比較して、低帯域5Gはより広いカバレッジを提供しますが、1 GHz未満の周波数を使用するため、データスループットは遅くなります。長距離信号伝送と、木や建物などの障害物を介した信号浸透は、低帯域アンテナの特徴です。一般的に言って、それらはより大きく、より低いゲインを持っています。
2. 中帯域：
中帯域5Gが使用する周波数は、1 GHzから6 GHzの範囲です。低帯域よりもカバレッジが小さく、容量とカバレッジのバランスを保ちながら、より高速なデータレートを提供します。中帯域アンテナは、より優れたゲインを提供し、低帯域アンテナよりも小さくなっています。これらは、多くの顧客に高速インターネットへのアクセスを提供するために、都市で頻繁に利用されています。
3. 高帯域：
mmWave（ミリ波）、または高帯域5Gは、24 GHzを超える周波数での5Gを指します。非常に限られたサービスエリアがあり、建物やその他の障害物によって簡単にブロックされますが、非常に高速な速度を提供します。高帯域アンテナは小型で、制限されたカバレッジを補うために非常に高いゲインを持っています。これらは通常、人口密度の高い都市に設置され、非常に高速で低遅延の接続を提供します。
5Gには、異なる国や地域が異なる周波数帯域を使用する可能性があるため、正確な周波数範囲は変更される可能性があります。
一般的な4Gアンテナタイプの概要
MIMO（multiple-input multiple-output）アンテナ
このタイプの4Gアンテナは、複数の送受信アンテナを使用して、データ速度と信頼性を向上させます。非常に高いデータレートを提供するために、4Gモバイルネットワークは、アップリンクチャネルとダウンリンクチャネルの両方でMIMOテクノロジーを使用しています。MIMOテクノロジーの基盤は、基地局とモバイル端末の両方で複数のアンテナシステムを使用することです。
ビームフォーミング：
容量とカバレッジを向上させるために、ユーザーに直接信号を送信します。ビームフォーミングテクノロジーは、洗練された信号処理技術であり、4Gアンテナが送信のエネルギーを特定のユーザーまたはデバイスに誘導するために使用されます。カバレッジ品質と信号効率を向上させることに加えて、これは干渉とエネルギーの無駄も削減します。
5Gアンテナタイプの概要
Massive MIMO：
Massive multiple-input multiple-output（Massive MIMO）テクノロジーは、通常、5Gアンテナで使用されます。数十または数百の送受信アンテナ素子を使用することにより、このテクノロジーはネットワーク容量と効率を向上させ、より多くの顧客への同時サービスを可能にします。これは、4GのMIMOテクノロジーと比較して、アンテナの量と複雑さの大幅な増加を表しています。
スモールセル：
高周波伝送は波長が短いため、5Gアンテナはより小さく、よりコンパクトにすることができます。これにより、屋内施設、建物の表面、電柱など、さまざまな設定でより自由に展開できます。
4Gアンテナ
広範囲のカバレッジ：
従来のWi-Fiルーターと比較して、4Gアンテナはより広いカバレッジエリアを提供できます。これにより、ユーザーはネットワークソースからの距離が離れていても、信号劣化を最小限に抑えることができます。これは、ブロードバンドサービスが限られている場所や、有線インターネット接続が利用できない可能性のある遠隔地で特に役立ちます。
成熟したテクノロジーと確立されたインフラストラクチャ
4Gアンテナの設置と構成は、5Gアンテナと比較してはるかに簡単です。イーサネットケーブルまたはUSBポートでコンピューターまたはネットワークに簡単に接続でき、多くの場合、直接的な指示が付属しています。したがって、テクノロジーに精通していないユーザーや、従来のインターネット接続の設定の手間を処理することを好まないユーザーにとって、これは優れた実用的な選択肢です。
