Яка різниця між 5G і 4G?

Яка різниця між 5G і 4G?

Сьогоднішня розповідь починається з формули.

Це проста, але чарівна формула.Він простий, тому що має лише три літери.І це дивно, тому що це формула, яка містить таємницю комунікаційних технологій.

Формула така:

Дозвольте мені пояснити формулу, яка є основною формулою фізики, швидкість світла = довжина хвилі * частота.

Про формулу можна сказати: чи це 1G, 2G, 3G, чи 4G, 5G, все окремо.

Провідний?Бездротовий?

Існує лише два види комунікаційних технологій – дротовий і бездротовий зв’язок.

Якщо я телефоную вам, інформаційні дані знаходяться або в повітрі (невидимі та нематеріальні), або у фізичному матеріалі (видимі та відчутні).

Якщо воно передається на фізичних матеріалах, то це дротовий зв'язок.Використовується мідний дріт, оптичне волокно тощо, усі вони називаються дротовими носіями.

Коли дані передаються через дротове середовище, швидкість може досягати дуже високих значень.

Наприклад, у лабораторії максимальна швидкість одного волокна досягла 26 Тбіт/с;це в двадцять шість тисяч разів більше традиційного кабелю.

Оптичне волокно

Повітряний зв'язок є вузьким місцем мобільного зв'язку.

Поточний основний мобільний стандарт – 4G LTE, теоретична швидкість становить лише 150 Мбіт/с (без урахування агрегації операторів).Це ніщо в порівнянні з кабелем.

томуякщо 5G має досягти високошвидкісного наскрізного зв’язку, критичним моментом є подолання вузького місця бездротового зв’язку.

Як ми всі знаємо, бездротовий зв'язок - це використання електромагнітних хвиль для зв'язку.Електронні хвилі та світлові хвилі є електромагнітними хвилями.

Його частота визначає функцію електромагнітної хвилі.Електромагнітні хвилі різних частот мають різні характеристики і, отже, мають інше застосування.

Наприклад, високочастотні гамма-промені мають значну летальність і можуть використовуватися для лікування пухлин.

Зараз для зв’язку ми використовуємо переважно електричні хвилі.звичайно, є зростання оптичних комунікацій, таких як LIFI.

LiFi (точність світла), комунікація у видимому світлі.

Повернемося спочатку до радіохвиль.

Електроніка відноситься до різновиду електромагнітних хвиль.Його частотні ресурси обмежені.

Ми розділили частоту на різні частини та призначили їх різним об’єктам і використанням, щоб уникнути перешкод і конфліктів.

Використання радіохвиль різної частоти

В основному використовуємоСЧ-ШФдля мобільного зв'язку.

Наприклад, «GSM900» і «CDMA800» часто стосуються GSM, що працює на частоті 900 МГц, і CDMA, що працює на частоті 800 МГц.

На даний момент основним світовим стандартом технології 4G LTE є UHF і SHF.

Китай в основному використовує SHF

Як бачите, з розвитком 1G, 2G, 3G, 4G використовувана радіочастота стає все вищою і вищою.

чому

Це головним чином тому, що чим вища частота, тим більше доступних частотних ресурсів.Чим більше доступних частотних ресурсів, тим вищої швидкості передачі можна досягти.

Вища частота означає більше ресурсів, що означає більшу швидкість.

Отже, які конкретні частоти використовує 5 G?

Як показано нижче:

Частотний діапазон 5G поділяється на два типи: один — нижче 6 ГГц, що не надто відрізняється від наших поточних 2G, 3G, 4G, а інший — високий, вище 24 ГГц.

Наразі 28 ГГц є провідним міжнародним тестовим діапазоном (частотний діапазон також може стати першим комерційним діапазоном частот для 5G)

Якщо розрахувати на 28 ГГц, відповідно до формули, яку ми згадували вище:

Ну, це перша технічна особливість 5G

Міліметрова хвиля

Дозвольте ще раз показати таблицю частот:

Будь ласка, зверніть увагу на нижню лінію.Це аміліметрова хвиля!

Ну, оскільки високі частоти такі хороші, чому ми не використовували високі частоти раніше?

Причина проста:

– справа не в тому, що ви не хочете цим користуватися.Справа в тому, що ви не можете собі цього дозволити.

Чудові характеристики електромагнітних хвиль: чим вища частота, тим коротша довжина хвилі, тим ближче до лінійного поширення (тим гірша дифракційна здатність).Чим вище частота, тим більше загасання в середовищі.

Подивіться на свою лазерну ручку (довжина хвилі приблизно 635 нм).Випромінюване світло є прямим.Якщо ви заблокуєте його, ви не зможете пройти.

Потім подивіться на супутниковий зв'язок і GPS-навігацію (довжина хвилі близько 1 см).Якщо є перешкода, сигналу не буде.

Велику ємність супутника потрібно відкалібрувати, щоб направити супутник у правильному напрямку, інакше навіть невелике зміщення вплине на якість сигналу.

Якщо мобільний зв'язок використовує високочастотний діапазон, його найбільшою проблемою є значно скорочена відстань передачі, і здатність покриття значно зменшується.

Щоб охопити ту саму територію, кількість необхідних базових станцій 5G значно перевищить 4G.

Що означає кількість базових станцій?Гроші, інвестиції та вартість.

Чим нижча частота, тим дешевшою буде мережа та більшою конкурентоспроможністю.Тому всі носії боролися за низькі частоти.

Деякі смуги навіть називають – золотими смугами частот.

Тому, виходячи з вищезазначених причин, за умови високої частоти, щоб зменшити тиск на будівництво мережі, 5G має знайти новий вихід.

І які є виходи?

По-перше, це мікробазова станція.

Мікро базова станція

Існує два види базових станцій: мікробазові станції та макробази.Подивіться на назву, і мікробазова станція крихітна;Макро базова станція величезна.

Макро базова станція:

Для покриття великої території.

Мікробазова станція:

Дуже мало.

Зараз часто можна побачити багато мікробазових станцій, особливо в міських районах і в приміщеннях.

У майбутньому, коли мова зайде про 5G, їх буде набагато більше, і вони будуть встановлені скрізь, майже скрізь.

Ви можете запитати, чи буде якийсь вплив на організм людини, якщо навколо так багато базових станцій?

Моя відповідь – ні.

Чим більше базових станцій, тим менше випромінювання.

Подумайте, взимку в будинку з компанією людей краще мати один обігрівач великої потужності чи кілька обігрівачів малої потужності?

Маленька базова станція, мала потужність і підходить для всіх.

Якщо тільки велика базова станція, випромінювання значне і занадто далеко, сигналу немає.

Де антена?

Чи помічали ви, що раніше мобільні телефони мали довгу антену, а перші мобільні телефони мали маленькі антени?Чому зараз у нас немає антен?

Ну, справа не в тому, що нам не потрібні антени;це те, що наші антени стають меншими.

Згідно з характеристиками антени, довжина антени повинна бути пропорційна довжині хвилі, приблизно між 1/10 ~ 1/4

У міру того, як час змінюється, частота зв’язку наших мобільних телефонів стає все вищою, а довжина хвилі стає все коротшою й коротшою, а антена також ставатиме швидшою.

Міліметровий зв'язок, антена також стає міліметрового рівня

Це означає, що антену можна вставити повністю в мобільний телефон і навіть кілька антен.

Це третій ключ 5G

Масивна технологія MIMO (багатоантенна технологія)

MIMO, що означає кілька входів і кількох виходів.

В епоху LTE ми вже маємо MIMO, але кількість антен не надто велика, і можна лише сказати, що це попередня версія MIMO.

В епоху 5G технологія MIMO стає вдосконаленою версією Massive MIMO.

Мобільний телефон може бути оснащений декількома антенами, не кажучи вже про вежі стільникового зв’язку.

У попередній базовій станції було лише кілька антен.

В епоху 5G кількість антен вимірюється не штуками, а антенною решіткою «Array».

Однак антени не повинні розташовуватися занадто близько одна до одної.

Через особливості антен багатоантенна решітка вимагає, щоб відстань між антенами перевищувала половину довжини хвилі.Якщо вони підійдуть занадто близько, вони будуть заважати один одному та впливати на передачу та прийом сигналів.

Коли базова станція передає сигнал, це як лампочка.

Сигнал випромінюється в оточення.Бо світло, звичайно, має освітлювати всю кімнату.Якщо лише для ілюстрації певної області чи об’єкта, більша частина світла витрачається даремно.

Базова станція та сама;витрачається багато енергії та ресурсів.

Отже, чи зможемо ми знайти невидиму руку, щоб зв’язати розсіяне світло?

Це не тільки економить енергію, але й забезпечує достатню кількість світла в освітлюваній зоні.

Відповідь - так.

ЦеФормування променя

Формування променя або просторова фільтрація – це техніка обробки сигналу, яка використовується в матрицях датчиків для направленої передачі або прийому сигналу.Це досягається шляхом поєднання елементів антенної решітки таким чином, що сигнали під певними кутами зазнають конструктивних перешкод, а інші зазнають руйнівних перешкод.Формування променя можна використовувати як на передавальному, так і на приймальному кінцях для досягнення просторової вибірковості.

Ця технологія просторового мультиплексування змінилася від всенаправленого покриття сигналу до точних спрямованих послуг, не буде перешкоджати променям в одному просторі, щоб забезпечити більше каналів зв’язку, значно покращити пропускну здатність базової станції.

У поточній мережі мобільного зв’язку, навіть якщо двоє людей дзвонять один одному віч-на-віч, сигнали ретранслюються через базові станції, включаючи контрольні сигнали та пакети даних.

Але в епоху 5G ця ситуація не обов’язково така.

П'ята важлива особливість 5G —D2Dвід пристрою до пристрою.

В епоху 5G, якщо два користувачі на одній базовій станції спілкуються один з одним, їхні дані більше не пересилатимуться через базову станцію, а безпосередньо на мобільний телефон.

Таким чином значно економиться повітряний ресурс і знижується тиск на базову станцію.

Але, якщо ви думаєте, що платити таким чином не потрібно, то ви помиляєтеся.

Керуюче повідомлення також має надходити від базової станції;ви використовуєте ресурси спектра.Як оператори могли вас відпустити?

Комунікаційні технології не загадкові;як перлина комунікаційних технологій, 5G не є недосяжною технологією інноваційної революції;це більше еволюція існуючих комунікаційних технологій.

Як сказав один експерт,

Межі комунікаційних технологій не обмежуються технічними обмеженнями, а висновками, заснованими на строгій математиці, яку неможливо подолати найближчим часом.

І те, як далі досліджувати потенціал комунікації в рамках наукових принципів, є невтомним пошуком багатьох людей у ​​галузі комунікацій.