Qual é a diferença em 5G entre mmWave e sub 6GHz?

As outras respostas aqui oferecem explicações técnicas muito boas, por isso a minha resposta irá focar-se em grande parte na experiência do utilizador & implicações de negócio entre os 2 tipos de espectro 5G, com base no meu entendimento até agora.

O pequeno resumo da minha opinião é que, comparado com a mmWave, o sub-6 é um espectro mais eficaz & fiável para serviços 5G. Embora a mmWave tenha uma vantagem teórica de velocidade, ela seria excessivamente cara para implantações 5G mainstream em larga escala, especialmente quando a adoção de 5G ainda está em sua infância relativa em todo o mundo (a partir deste escrito em Q4′2019).

O seguinte é o entendimento do meu leigo de alto nível (já que eu não sou engenheiro) das vantagens/desvantagens relativas de 3 subtipos de conexões de Internet da próxima geração:

A grande vantagem do Sub-6 sobre a mmWave é que o alcance do sinal per-cell-tower do Sub-6 é 2X o da mmWave, assumindo que este visual da placa de inovação da defesa dos EUA é direcionalmente preciso:

Consequentemente, tudo mais sendo igual, uma operadora móvel precisaria instalar aproximadamente 4X o número de torres de celular para fornecer uma área de cobertura comparável quando usando mmW 5G ao invés de Sub-6 5G. Isto se traduz em 4X a quantidade de investimento de capital inicial necessário, assim como 4X os custos de manutenção, imóveis, & mão-de-obra de instalação, etc.

Por outro lado, a principal vantagem da mmWave é que ela é significativamente mais rápida que a Sub-6 (veja as estimativas de comparação de velocidade acima). Dito isto, a vantagem de velocidade da mmWave é de ~40% sobre o Sub-6, valendo 4X os custos? Eu argumentaria NÃO, não para a maioria dos casos de consumo ou uso empresarial.

Para o consumidor médio, o Sub-6 já é mais do que rápido o suficiente. Considere as médias mensais de uso de dados da OCDE.

A maior média de uso de dados é na Finlândia - a quase 20 Gigabytes (ou 160 Gigabits) por mês. Vamos assumir (apenas para o bem deste exercício) que com o lançamento de conteúdo 5G (vídeo 4K/8K, jogos AR/VR, etc.), o uso de dados do consumidor aumenta em 10X - ou seja, de 160 Gb para 1600 Gb. A 4.7Gb por segundo, uma rede sub-6 5G pode transmitir um mês inteiro de uso médio de dados do consumidor em menos de 6 minutos. Mesmo se fizermos uma suposição ultrajante de que o uso de dados do consumidor aumentaria em 1000X em vez de 10X, o consumidor médio ainda pode transmitir 30 dias de conteúdo em menos de 10 horas. Obviamente, não há como o consumidor típico precisar ou ser capaz de transmitir dados no valor de um mês nesses períodos de tempo em qualquer caso. Portanto, qualquer aumento incremental de velocidade traz zero benefícios incrementais para os consumidores. Se fosse dada uma escolha num mercado livre, um consumidor racional não pagaria por mmWave 5G.

Obviamente, os principais beneficiários de 5G não são consumidores médios, mas sim empresas e governos, em casos de uso como cidades inteligentes, IoT industrial e varejo, veículos conectados, etc. Mas eu diria que mesmo para casos de uso não-consumidor mais intensivo de dados, o Sub-6 ainda é mais do que adequado para o trabalho. Considere a estimativa da Intel de uso de dados de veículos autônomos abaixo:

Judando pela divisão das taxas de transferência de dados, a Intel provavelmente assume cerca de 10-15 horas de operações para o veículo autônomo por dia. Para transmitir 4000 Gigabytes (ou ~32.000 Gigabits), uma rede Sub-6 precisaria de menos de 2 horas. Em outras palavras, se as estimativas de uso de dados ADAS da Intel são amplamente precisas, uma rede Sub-6 pode transmitir 10-15 horas de dados ADAS em menos de 2 horas. É claro que existem milhares de casos de uso diferentes que poderiam exigir altas taxas de transferência de dados, mas o ADAS é indiscutivelmente um dos casos de uso mais intensivo de dados que existe, & o sub-6 ainda seria bom o suficiente para um caso de uso tão intensivo de dados.

Existem muitos outros casos de uso empresarial que exigiriam taxas ultra altas de transferência de dados juntamente com um grau muito alto de confiabilidade (por exemplo, fábricas inteligentes, negociação financeira, etc.). Mas para esses tipos de casos de uso empresarial, o WiFi-6 é provavelmente uma solução mais rápida do que a mmWave & Sub-6, & é menos propenso a causar interferência em relação à mmWave, & é adequado para áreas relativamente pequenas & fechadas, como fábricas, armazéns & escritórios. Além disso, a maioria das grandes empresas já tem uma infra-estrutura WiFi existente nos seus edifícios actualmente, pelo que a actualização para WiFi-6 não será mais incómoda do que as operações de TI existentes. Não tenho dúvidas de que a mmWave seria a solução certa para algumas áreas selecionadas (por exemplo, centros de incubação de negócios de alta tecnologia, laboratórios de pesquisa, parques industriais, etc.), mas a maior parte da cobertura pode ser servida de forma rentável por uma rede Sub-6, especialmente quando a 5G ainda está em seus estágios iniciais em termos de adoção pelo usuário.

Granted, é provável que algum dia haja casos de uso de consumidores e empresas que excedam a capacidade de uma rede Sub-6, mas levaria um tempo significativo para que tais casos de uso futuro fossem comercializados, e para ganhar uma adoção suficientemente ampla para justificar uma atualização da rede. Nessa altura, o mundo já estaria testando 6G.

De uma perspectiva empresarial, a tecnologia mmWave está presa num "espaço médio" desconfortável, onde é mais cara que a solução "low end" (Sub-6), mas não tão alta qualidade como a oferta "premium" (WiFi-6). Claro que, dado que as telecomunicações não são um sector totalmente livre e competitivo, a mmW provavelmente ainda encontrará o seu nicho algures (por exemplo, os EUA, onde a atribuição de espectro Sub-6 é limitada).