Aký je rozdiel medzi 5G a 4G?

Aký je rozdiel medzi 5G a 4G?

Dnešný príbeh začína formulkou.

Je to jednoduchý, ale magický vzorec.Je to jednoduché, pretože má iba tri písmená.A je to úžasné, pretože je to vzorec, ktorý obsahuje tajomstvo komunikačnej technológie.

Vzorec je:

Dovoľte mi vysvetliť vzorec, ktorý je základným fyzikálnym vzorcom, rýchlosť svetla = vlnová dĺžka * frekvencia.

O vzorci môžete povedať: či už ide o 1G, 2G, 3G alebo 4G, 5G, všetko samostatne.

Káblové?Bezdrôtový?

Existujú len dva druhy komunikačných technológií – drôtová komunikácia a bezdrôtová komunikácia.

Ak vám zavolám, informačné údaje sú buď vo vzduchu (neviditeľné a nehmotné), alebo vo fyzickom materiáli (viditeľné a hmatateľné).

Ak sa prenáša na fyzických materiáloch, ide o káblovú komunikáciu.Používa sa medený drôt, optické vlákno atď., Všetko označované ako drôtové médiá.

Keď sa dáta prenášajú cez káblové médiá, rýchlosť môže dosiahnuť veľmi vysoké hodnoty.

Napríklad v laboratóriu dosiahla maximálna rýchlosť jedného vlákna 26 Tbps;je to dvadsaťšesťtisícnásobok tradičného kábla.

Optické vlákno

Vzdušná komunikácia je prekážkou mobilnej komunikácie.

Súčasným bežným mobilným štandardom je 4G LTE, teoretická rýchlosť iba 150 Mbps (bez agregácie operátorov).To nie je nič v porovnaní s káblom.

pretoak má 5G dosiahnuť vysokorýchlostný end-to-end, kritickým bodom je prelomiť prekážku bezdrôtového pripojenia.

Ako všetci vieme, bezdrôtová komunikácia je použitie elektromagnetických vĺn na komunikáciu.Elektronické vlny a svetelné vlny sú elektromagnetické vlny.

Jeho frekvencia určuje funkciu elektromagnetického vlnenia.Elektromagnetické vlny rôznych frekvencií majú rôzne charakteristiky, a preto majú iné využitie.

Napríklad vysokofrekvenčné gama lúče majú významnú letalitu a môžu sa použiť na liečbu nádorov.

V súčasnosti využívame na komunikáciu najmä elektrické vlny.Samozrejme, je tu vzostup optických komunikácií, ako je LIFI.

LiFi (vernosť svetla), komunikácia viditeľného svetla.

Vráťme sa najskôr k rádiovým vlnám.

Elektronika patrí k druhu elektromagnetických vĺn.Jeho frekvenčné zdroje sú obmedzené.

Rozdelili sme frekvenciu do rôznych častí a priradili sme ich rôznym objektom a použitiam, aby sme sa vyhli rušeniu a konfliktom.

Použitie rádiových vĺn rôznych frekvencií

Používame hlavneMF-SHFpre komunikáciu cez mobilný telefón.

Napríklad „GSM900“ a „CDMA800“ často označujú GSM s frekvenciou 900 MHz a CDMA s frekvenciou 800 MHz.

V súčasnosti patrí svetový mainstreamový štandard technológie 4G LTE k UHF a SHF.

Čína používa hlavne SHF

Ako môžete vidieť, s rozvojom 1G, 2G, 3G, 4G je používaná rádiová frekvencia stále vyššia a vyššia.

prečo?

Je to hlavne preto, že čím vyššia frekvencia, tým viac frekvenčných zdrojov je k dispozícii.Čím viac frekvenčných zdrojov je k dispozícii, tým vyššiu prenosovú rýchlosť možno dosiahnuť.

Vyššia frekvencia znamená viac zdrojov, čo znamená vyššiu rýchlosť.

Čo teda 5G používa konkrétne frekvencie?

Ako je ukázané nižšie:

Frekvenčný rozsah 5G je rozdelený do dvoch typov: jeden je pod 6 GHz, čo sa príliš nelíši od našich súčasných 2G, 3G, 4G, a druhý, ktorý je vysoký, nad 24 GHz.

V súčasnosti je 28 GHz popredným medzinárodným testovacím pásmom (frekvenčné pásmo sa môže stať aj prvým komerčným frekvenčným pásmom pre 5G)

Ak sa počíta podľa 28 GHz, podľa vzorca, ktorý sme uviedli vyššie:

No, to je prvá technická vlastnosť 5G

Milimetrová vlna

Dovoľte mi znova zobraziť tabuľku frekvencií:

Venujte prosím pozornosť spodnému riadku.Je to amilimetrová vlna!

No, keďže vysoké frekvencie sú také dobré, prečo sme nepoužili vysokú frekvenciu skôr?

Dôvod je jednoduchý:

– nie je to tak, že by ste to nechceli použiť.Ide o to, že si to nemôžete dovoliť.

Pozoruhodné vlastnosti elektromagnetických vĺn: čím vyššia frekvencia, tým kratšia vlnová dĺžka, tým bližšie k lineárnemu šíreniu (tým horšia je difrakčná schopnosť).Čím vyššia je frekvencia, tým väčší je útlm v médiu.

Pozrite sa na svoje laserové pero (vlnová dĺžka je asi 635 nm).Vyžarované svetlo je priame.Ak to zablokujete, nemôžete prejsť.

Potom sa pozrite na satelitnú komunikáciu a GPS navigáciu (vlnová dĺžka je asi 1 cm).Ak dôjde k prekážke, nebude signál.

Veľký hrniec satelitu musí byť kalibrovaný, aby nasmeroval satelit správnym smerom, v opačnom prípade aj malé nesprávne nastavenie ovplyvní kvalitu signálu.

Ak mobilná komunikácia využíva vysokofrekvenčné pásmo, jej najvýznamnejším problémom je výrazne skrátená prenosová vzdialenosť a výrazne sa znižuje pokrytie.

Na pokrytie rovnakej oblasti počet potrebných základňových staníc 5G výrazne prekročí 4G.

Čo znamená počet základňových staníc?Peniaze, investície a náklady.

Čím je frekvencia nižšia, tým je sieť lacnejšia a konkurencieschopnejšia.Preto všetci dopravcovia bojovali o nízkofrekvenčné pásma.

Niektoré pásma sa dokonca nazývajú zlaté frekvenčné pásma.

Preto na základe vyššie uvedených dôvodov, za predpokladu vysokej frekvencie, aby sa znížil tlak na náklady na výstavbu siete, musí 5G nájsť nové východisko.

A aké sú cesty von?

Najprv je tu mikrozákladňová stanica.

Mikrozákladňová stanica

Existujú dva druhy základňových staníc, mikrozákladňové stanice a makrozákladňové stanice.Pozrite sa na názov a mikrozákladňová stanica je malá;makro základňová stanica je obrovská.

Makro základňová stanica:

Na pokrytie veľkej plochy.

Mikrozákladňová stanica:

Veľmi malé.

V súčasnosti je často vidieť veľa mikrozákladňových staníc, najmä v mestských oblastiach a vo vnútorných priestoroch.

V budúcnosti, pokiaľ ide o 5G, ich bude oveľa viac a budú inštalované všade, takmer všade.

Môžete sa opýtať, bude to mať nejaký vplyv na ľudské telo, ak je okolo toľko základňových staníc?

Moja odpoveď je – nie.

Čím viac základňových staníc je, tým menej žiarenia je.

Zamyslite sa nad tým, v zime, v dome so skupinou ľudí, je lepšie mať jeden ohrievač s vysokým výkonom alebo niekoľko ohrievačov s nízkym výkonom?

Malá základňová stanica, nízky výkon a vhodná pre každého.

Ak je to len veľká základňová stanica, žiarenie je výrazné a príliš ďaleko, nie je tam žiadny signál.

Kde je anténa?

Všimli ste si, že mobilné telefóny mali v minulosti dlhú anténu a prvé mobilné telefóny mali malé antény?Prečo teraz nemáme antény?

Nie je to tak, že nepotrebujeme antény;je to tým, že naše antény sa zmenšujú.

Podľa charakteristík antény by mala byť dĺžka antény úmerná vlnovej dĺžke, približne medzi 1/10 ~ 1/4

Ako sa mení čas, komunikačná frekvencia našich mobilných telefónov je stále vyššia a vlnová dĺžka je čoraz kratšia a anténa sa tiež zrýchľuje.

Komunikácia s milimetrovými vlnami, anténa sa tiež stáva milimetrovou úrovňou

To znamená, že anténu je možné vložiť celú do mobilného telefónu a dokonca aj niekoľko antén.

Toto je tretí kľúč 5G

Masívne MIMO (technológia viacerých antén)

MIMO, čo znamená viacnásobný vstup, viacnásobný výstup.

V ére LTE už máme MIMO, ale počet antén nie je príliš veľký a dá sa len povedať, že ide o predchádzajúcu verziu MIMO.

V ére 5G sa technológia MIMO stáva vylepšenou verziou Massive MIMO.

Mobilný telefón môže byť naplnený viacerými anténami, nehovoriac o mobilných vežiach.

V predchádzajúcej základňovej stanici bolo len niekoľko antén.

V ére 5G sa počet antén nemeria na kusy, ale na pole antén „Array“.

Antény by však nemali byť príliš blízko seba.

Kvôli vlastnostiam antén si viacanténový rad vyžaduje, aby vzdialenosť medzi anténami bola nad polovičnou vlnovou dĺžkou.Ak sa dostanú príliš blízko, budú sa navzájom rušiť a ovplyvňovať prenos a príjem signálov.

Keď základňová stanica vysiela signál, je ako žiarovka.

Signál je vysielaný do okolia.Pre svetlo je samozrejmosťou osvetliť celú miestnosť.Ak len na ilustráciu konkrétnej oblasti alebo objektu, väčšina svetla je zbytočná.

Základňová stanica je rovnaká;míňa sa veľa energie a zdrojov.

Takže, ak nájdeme neviditeľnú ruku, ktorá zviaže rozptýlené svetlo?

To nielen šetrí energiu, ale tiež zaisťuje, že priestor, ktorý sa má osvetľovať, má dostatok svetla.

Odpoveď je áno.

Toto jeBeamforming

Beamforming alebo priestorové filtrovanie je technika spracovania signálu používaná v senzorových poliach na smerový prenos alebo príjem signálu.Dosahuje sa to kombináciou prvkov v anténnom poli tak, aby signály v určitých uhloch zažili konštruktívne rušenie, zatiaľ čo iné zažili deštruktívne rušenie.Na dosiahnutie priestorovej selektivity možno použiť tvarovanie lúča na vysielacom aj prijímacom konci.

Táto technológia priestorového multiplexovania sa zmenila zo všesmerového pokrytia signálom na presné smerové služby, nebude interferovať medzi lúčmi v rovnakom priestore, aby poskytla viac komunikačných spojení, výrazne zlepšila kapacitu služieb základňovej stanice.

V súčasnej mobilnej sieti, aj keď si dvaja ľudia volajú tvárou v tvár, signály sa prenášajú cez základňové stanice, vrátane riadiacich signálov a dátových paketov.

Ale v ére 5G táto situácia nemusí nevyhnutne platiť.

Piata dôležitá vlastnosť 5G —D2Dje zariadenie k zariadeniu.

V ére 5G, ak dvaja používatelia pod tou istou základňovou stanicou spolu komunikujú, ich dáta sa už nebudú posielať cez základňu, ale priamo do mobilného telefónu.

Týmto spôsobom šetrí veľa zdrojov vzduchu a znižuje tlak na základňovú stanicu.

Ak si však myslíte, že týmto spôsobom platiť nemusíte, mýlite sa.

Riadiaca správa musí ísť aj zo základnej stanice;používate zdroje spektra.Ako vás mohli operátori pustiť?

Komunikačná technológia nie je záhadná;ako korunovačný klenot komunikačných technológií nie je 5G technológiou nedosiahnuteľnej inovačnej revolúcie;ide skôr o vývoj existujúcich komunikačných technológií.

Ako povedal jeden odborník -

Limity komunikačných technológií sa neobmedzujú len na technické obmedzenia, ale na závery založené na prísnej matematike, ktorú nie je možné v krátkom čase prelomiť.

A ako ďalej skúmať potenciál komunikácie v rámci vedeckých princípov je neúnavná snaha mnohých ľudí v komunikačnom priemysle.