В чем разница между 5G и 4G?

В чем разница между 5G и 4G?

Сегодняшняя история начинается с формулы.

Это простая, но волшебная формула.Оно простое, потому что в нем всего три буквы.И это удивительно, потому что в этой формуле заключена тайна коммуникационных технологий.

Формула:

Позвольте мне объяснить формулу, которая является основной формулой физики: скорость света = длина волны * частота.

Про формулу можно сказать: будь то 1G, 2G, 3G или 4G, 5G, все само по себе.

Проводной?Беспроводной?

Существует всего два вида коммуникационных технологий – проводная связь и беспроводная связь.

Если я позвоню вам, информационные данные будут либо в воздухе (невидимые и неосязаемые), либо в физическом материале (видимые и осязаемые).

Если это передается на физических материалах, это проводная связь.Используется медный провод, оптическое волокно и т. д., все они называются проводными средами.

Когда данные передаются по проводным каналам связи, скорость может достигать очень высоких значений.

Например, в лаборатории максимальная скорость одного волокна достигла 26 Тбит/с;это в двадцать шесть тысяч раз больше традиционного кабеля.

Оптоволокно

Бортовая связь является узким местом мобильной связи.

В настоящее время основным мобильным стандартом является 4G LTE, теоретическая скорость которого составляет всего 150 Мбит/с (без учета агрегации операторов связи).Это вообще ничто по сравнению с кабелем.

Поэтому,если 5G должен обеспечить высокоскоростную сквозную связь, критически важным моментом является преодоление узкого места беспроводной связи.

Как мы все знаем, беспроводная связь — это использование электромагнитных волн для связи.Электронные волны и световые волны являются электромагнитными волнами.

Его частота определяет функцию электромагнитной волны.Электромагнитные волны разных частот имеют разные характеристики и, следовательно, могут использоваться по-разному.

Например, высокочастотные гамма-лучи обладают значительной летальностью и могут использоваться для лечения опухолей.

В настоящее время мы в основном используем электрические волны для связи.конечно, есть рост оптических коммуникаций, таких как LIFI.

LiFi (верность света), связь видимым светом.

Вернемся сначала к радиоволнам.

Электроника относится к разновидности электромагнитных волн.Его частотные ресурсы ограничены.

Мы разделили частоту на разные части и присвоили их различным объектам и способам использования, чтобы избежать помех и конфликтов.

Использование радиоволн разных частот

Мы в основном используемМФ-СВЧдля мобильной связи.

Например, «GSM900» и «CDMA800» часто относятся к GSM, работающему на частоте 900 МГц, и CDMA, работающему на частоте 800 МГц.

В настоящее время основной мировой стандарт технологии 4G LTE принадлежит UHF и SHF.

Китай в основном использует СВЧ

Как видите, с развитием 1G, 2G, 3G, 4G используемая радиочастота становится все выше и выше.

Почему?

В основном это связано с тем, что чем выше частота, тем больше доступных частотных ресурсов.Чем больше частотных ресурсов доступно, тем выше может быть достигнута скорость передачи.

Более высокая частота означает больше ресурсов, что означает более высокую скорость.

Итак, какие частоты использует 5G?

Как показано ниже:

Частотный диапазон 5G делится на два типа: один ниже 6ГГц, что не слишком отличается от наших нынешних 2G, 3G, 4G, и другой, высокий, выше 24ГГц.

В настоящее время 28 ГГц является ведущим международным испытательным диапазоном (эта полоса частот также может стать первой коммерческой полосой частот для 5G).

Если рассчитывать на 28 ГГц, по формуле, которую мы упоминали выше:

Ну вот и первая техническая особенность 5G

Миллиметровая волна

Позвольте мне снова показать таблицу частот:

Пожалуйста, обратите внимание на нижнюю строку.Этомиллиметровая волна!

Ну, раз высокие частоты так хороши, почему мы раньше не использовали высокие частоты?

Причина проста:

– дело не в том, что вы не хотите его использовать.Это то, что вы не можете себе этого позволить.

Замечательные характеристики электромагнитных волн: чем выше частота, тем короче длина волны, тем ближе к линейному распространение (тем хуже дифракционная способность).Чем выше частота, тем больше затухание в среде.

Посмотрите на свою лазерную ручку (длина волны около 635 нм).Излучаемый свет прямой.Если вы заблокируете его, вы не сможете пройти.

Тогда посмотрите на спутниковую связь и GPS-навигацию (длина волны около 1см).Если есть препятствие, сигнала не будет.

Большой потенциометр спутника должен быть откалиброван, чтобы направить спутник в правильном направлении, иначе даже небольшое смещение повлияет на качество сигнала.

Если мобильная связь использует высокочастотный диапазон, то наиболее существенной ее проблемой является существенное сокращение дальности передачи, а также сильно снижается возможность покрытия.

Чтобы покрыть ту же территорию, количество необходимых базовых станций 5G значительно превысит количество 4G.

Что означает количество базовых станций?Деньги, инвестиции и стоимость.

Чем ниже частота, тем дешевле будет сеть и тем конкурентоспособнее она будет.Вот почему все операторы боролись за низкочастотные диапазоны.

Некоторые полосы даже называются – золотые полосы частот.

Поэтому, исходя из вышеперечисленных причин, исходя из высокой частоты, чтобы снизить давление затрат на строительство сети, 5G должен найти новый выход.

И какие есть выходы?

Во-первых, это базовая микростанция.

Микробазовая станция

Существует два типа базовых станций: микробазовые станции и макробазовые станции.Посмотрите на название, базовая микростанция крошечная;макро базовая станция огромна.

Базовая станция макроса:

Чтобы покрыть большую площадь.

Базовая микростанция:

Очень маленький.

Многие микробазовые станции сейчас, особенно в городских районах и в помещении, часто можно увидеть.

В будущем, когда дело дойдет до 5G, их будет намного больше, и они будут установлены везде, почти везде.

Вы спросите, а будет ли какое-то воздействие на организм человека, если вокруг столько базовых станций?

Мой ответ – нет.

Чем больше базовых станций, тем меньше излучение.

Задумайтесь, зимой в доме с группой людей лучше иметь один мощный обогреватель или несколько маломощных?

Маленькая базовая станция, маломощная и подходит для всех.

Если только большая базовая станция, излучение значительное и слишком далеко, сигнала нет.

Где антенна?

Вы замечали, что в прошлом сотовые телефоны имели длинную антенну, а первые мобильные телефоны имели маленькие антенны?Почему сейчас нет антенн?

Ну, дело не в том, что нам не нужны антенны;дело в том, что наши антенны становятся меньше.

Согласно характеристикам антенны, длина антенны должна быть пропорциональна длине волны, примерно между 1/10 ~ 1/4

С течением времени частота связи наших мобильных телефонов становится все выше, а длина волны становится все короче и короче, и антенна также становится быстрее.

Связь миллиметрового диапазона, антенна также становится миллиметровой.

Это означает, что антенну можно вставить целиком в мобильный телефон и даже несколько антенн.

Это третий ключ 5G

Massive MIMO (многоантенная технология)

MIMO, что означает множественный вход, множественный выход.

В эпоху LTE у нас уже есть MIMO, но количество антенн не слишком велико, и можно только сказать, что это предыдущая версия MIMO.

В эпоху 5G технология MIMO становится расширенной версией Massive MIMO.

Сотовый телефон может быть начинен множеством антенн, не говоря уже о сотовых вышках.

В предыдущей базовой станции было всего несколько антенн.

В эпоху 5G количество антенн измеряется не штуками, а антенной решеткой «Массив».

Однако антенны не должны располагаться слишком близко друг к другу.

Из-за характеристик антенн многоантенная решетка требует, чтобы расстояние между антеннами было выше половины длины волны.Если они подойдут слишком близко, они будут мешать друг другу и влиять на передачу и прием сигналов.

Когда базовая станция передает сигнал, она похожа на лампочку.

Сигнал излучается в окружающую среду.Ибо свет, конечно, должен освещать всю комнату.Если только для иллюстрации определенной области или объекта, большая часть света тратится впустую.

Базовая станция такая же;много энергии и ресурсов тратится впустую.

Итак, сможем ли мы найти невидимую руку, чтобы связать рассеянный свет?

Это не только экономит электроэнергию, но и обеспечивает достаточное количество света в освещаемой области.

Ответ положительный.

ЭтоФормирование луча

Формирование луча или пространственная фильтрация — это метод обработки сигналов, используемый в массивах датчиков для направленной передачи или приема сигнала.Это достигается за счет объединения элементов в антенную решетку таким образом, что сигналы под определенными углами испытывают конструктивные помехи, а другие - деструктивные.Формирование луча можно использовать как на передающем, так и на приемном концах для достижения пространственной избирательности.

Эта технология пространственного мультиплексирования изменилась с всенаправленного покрытия сигнала на услуги с точным направлением, не будет мешать между лучами в одном и том же пространстве, чтобы обеспечить больше каналов связи, значительно улучшить пропускную способность базовой станции.

В существующей мобильной сети, даже если два человека звонят друг другу лицом к лицу, сигналы передаются через базовые станции, включая управляющие сигналы и пакеты данных.

Но в эпоху 5G такая ситуация не обязательно имеет место.

Пятая важная особенность 5G —D2Dэто устройство к устройству.

В эпоху 5G, если два пользователя на одной базовой станции общаются друг с другом, их данные больше не будут пересылаться через базовую станцию, а будут передаваться непосредственно на мобильный телефон.

Таким образом, он экономит много воздушных ресурсов и снижает нагрузку на базовую станцию.

Но, если вы думаете, что вам не нужно платить таким образом, то вы ошибаетесь.

Управляющее сообщение также должно идти от базовой станции;вы используете ресурсы спектра.Как Операторы могли тебя отпустить?

Коммуникационные технологии не таинственны;как жемчужина коммуникационных технологий, 5G не является недосягаемой инновационной революционной технологией;это скорее эволюция существующих коммуникационных технологий.

Как сказал один эксперт -

Пределы коммуникационных технологий ограничиваются не техническими ограничениями, а выводами, основанными на строгой математике, которую невозможно быстро нарушить.

И как дальше исследовать потенциал общения в рамках научных принципов, это неустанное стремление многих людей в коммуникационной индустрии.