Hvad er forskellen mellem 5G og 4G?

Hvad er forskellen mellem 5G og 4G?

Dagens historie begynder med en formel.

Det er en simpel, men magisk formel.Det er enkelt, fordi det kun har tre bogstaver.Og det er fantastisk, fordi det er en formel, der indeholder kommunikationsteknologiens mysterium.

Formlen er:

Tillad mig at forklare formlen, som er den grundlæggende fysikformel, lysets hastighed = bølgelængde * frekvens.

Om formlen kan du sige: om det er 1G, 2G, 3G eller 4G, 5G, helt for sig selv.

Kablet?Trådløs?

Der er kun to slags kommunikationsteknologier - trådkommunikation og trådløs kommunikation.

Hvis jeg ringer til dig, er informationsdata enten i luften (usynlig og uhåndgribelig) eller det fysiske materiale (synlig og håndgribelig).

Hvis det transmitteres på de fysiske materialer, er det kablet kommunikation.Det er brugt kobbertråd, optisk fiber., osv., alle omtalt som kablede medier.

Når data transmitteres over kablede medier, kan hastigheden nå meget høje værdier.

For eksempel i laboratoriet har den maksimale hastighed for en enkelt fiber nået 26Tbps;det er seksogtyve tusinde gange traditionelt kabel.

Optisk fiber

Luftbåren kommunikation er flaskehalsen i mobilkommunikation.

Den nuværende almindelige mobilstandard er 4G LTE, en teoretisk hastighed på kun 150 Mbps (eksklusive operatøraggregation).Dette er fuldstændig ingenting sammenlignet med kabel.

Derfor,hvis 5G skal opnå en højhastigheds ende-til-ende, er det kritiske punkt at bryde igennem den trådløse flaskehals.

Som vi alle ved, er trådløs kommunikation brugen af ​​elektromagnetiske bølger til kommunikation.Elektroniske bølger og lysbølger er begge elektromagnetiske bølger.

Dens frekvens bestemmer funktionen af ​​en elektromagnetisk bølge.Elektromagnetiske bølger med forskellige frekvenser har forskellige karakteristika og har derfor andre anvendelser.

For eksempel har højfrekvente gammastråler betydelig dødelighed og kan bruges til at behandle tumorer.

Vi bruger i øjeblikket primært elektriske bølger til kommunikation.selvfølgelig er der stigningen i optisk kommunikation, som LIFI.

LiFi (light fidelity), kommunikation med synligt lys.

Lad os først vende tilbage til radiobølger.

Elektronik tilhører en slags elektromagnetisk bølge.Dens frekvensressourcer er begrænsede.

Vi opdelte frekvensen i forskellige dele og tildelte dem til forskellige objekter og anvendelser for at undgå interferens og konflikter.

Brugen af ​​radiobølger af forskellige frekvenser

Vi bruger primærtMF-SHFtil mobiltelefonkommunikation.

For eksempel refererer "GSM900" og "CDMA800" ofte til GSM, der kører ved 900MHz og CDMA, der kører ved 800MHz.

På nuværende tidspunkt hører verdens almindelige 4G LTE-teknologistandard til UHF og SHF.

Kina bruger hovedsageligt SHF

Som du kan se, bliver den anvendte radiofrekvens med udviklingen af ​​1G, 2G, 3G, 4G højere og højere.

Hvorfor?

Dette skyldes hovedsageligt, at jo højere frekvens, jo flere frekvensressourcer til rådighed.Jo flere frekvensressourcer der er tilgængelige, desto højere kan transmissionshastigheden opnås.

Højere frekvens betyder flere ressourcer, hvilket betyder hurtigere hastighed.

Så hvad bruger 5 G de specifikke frekvenser?

Som vist nedenfor:

Frekvensområdet for 5G er opdelt i to typer: den ene er under 6GHz, hvilket ikke er så forskellig fra vores nuværende 2G, 3G, 4G, og den anden, som er høj, over 24GHz.

I øjeblikket er 28GHz det førende internationale testbånd (frekvensbåndet kan også blive det første kommercielle frekvensbånd til 5G)

Hvis det beregnes ved 28GHz, ifølge formlen, vi nævnte ovenfor:

Nå, det er den første tekniske funktion ved 5G

Millimeter-bølge

Tillad mig at vise frekvenstabellen igen:

Vær venligst opmærksom på bundlinjen.Er det enmillimeter-bølge!

Nå, da høje frekvenser er så gode, hvorfor brugte vi så ikke højfrekvens før?

Årsagen er enkel:

– det er ikke fordi du ikke vil bruge det.Det er, at du ikke har råd til det.

De bemærkelsesværdige egenskaber ved elektromagnetiske bølger: Jo højere frekvens, jo kortere bølgelængde, jo tættere på den lineære udbredelse (jo dårligere diffraktionsevne).Jo højere frekvens, jo større dæmpning i mediet.

Se på din laserpen (bølgelængde er omkring 635nm).Det udsendte lys er lige.Hvis du blokerer det, kan du ikke komme igennem.

Se derefter på satellitkommunikation og GPS-navigation (bølgelængde er ca. 1 cm).Hvis der er en forhindring, vil der ikke være noget signal.

Satellittens store gryde skal kalibreres til at pege satellitten i den rigtige retning, ellers vil selv en lille forskydning påvirke signalkvaliteten.

Hvis mobilkommunikation bruger højfrekvensbåndet, er dets største problem den væsentligt forkortede transmissionsafstand, og dækningsevnen er stærkt reduceret.

For at dække det samme område vil antallet af nødvendige 5G-basestationer væsentligt overstige 4G.

Hvad betyder antallet af basestationer?Pengene, investeringen og omkostningerne.

Jo lavere frekvens, jo billigere vil netværket være, og jo mere konkurrencedygtigt vil det være.Det er derfor, alle luftfartsselskaber har kæmpet for lavfrekvensbånd.

Nogle bånd kaldes endda - guldfrekvensbåndene.

Derfor, baseret på ovenstående grunde, under forudsætning af høj frekvens, for at reducere omkostningspresset ved netværkskonstruktion, skal 5G finde en ny vej ud.

Og hvad er vejen ud?

For det første er der mikrobasestationen.

Mikro basestation

Der er to slags basestationer, mikrobasestationer og makrobasestationer.Se på navnet, og mikrobasestationen er lillebitte;makrobasestationen er enorm.

Makro basestation:

Til at dække et stort område.

Mikro basestation:

Meget lille.

Mange mikrobasestationer nu, især i byområder og indendørs, kan ofte ses.

I fremtiden, når det kommer til 5G, vil der være mange flere, og de vil blive installeret overalt, næsten overalt.

Du kan spørge, vil der være nogen indvirkning på den menneskelige krop, hvis der er så mange basestationer i nærheden?

Mit svar er – nej.

Jo flere basestationer der er, jo mindre stråling er der.

Tænk over det, om vinteren, i et hus med en gruppe mennesker, er det bedre at have en højeffektvarmer eller flere laveffektvarmere?

Den lille basestation, lav effekt og velegnet til alle.

Hvis kun en stor basestation, strålingen er betydelig og for langt væk, er der intet signal.

Hvor er antennen?

Har du bemærket, at mobiltelefoner tidligere havde en lang antenne, og tidlige mobiltelefoner havde små antenner?Hvorfor har vi ikke antenner nu?

Nå, det er ikke sådan, at vi ikke har brug for antenner;det er, at vores antenner bliver mindre.

I henhold til antennens karakteristika skal antennens længde være proportional med bølgelængden, cirka mellem 1/10 ~ 1/4

Som tiden ændrer sig, bliver vores mobiltelefoners kommunikationsfrekvens højere, og bølgelængden bliver kortere og kortere, og antennen bliver også hurtigere.

Millimeter-bølge kommunikation, antennen bliver også millimeter-niveau

Det betyder, at antennen kan sættes helt ind i mobiltelefonen og endda flere antenner.

Dette er den tredje nøgle til 5G

Massiv MIMO (Multi-antenne teknologi)

MIMO, hvilket betyder multiple-input, multiple-output.

I LTE-æraen har vi allerede MIMO, men antallet af antenner er ikke for meget, og det kan kun siges, at det er den tidligere version af MIMO.

I 5G-æraen bliver MIMO-teknologien en forbedret version af Massive MIMO.

En mobiltelefon kan være fyldt med flere antenner, for ikke at nævne mobiltårne.

I den tidligere basestation var der kun nogle få antenner.

I 5G-æraen bliver antallet af antenner ikke målt i stykker, men af ​​"Array"-antennearrayet.

Antennerne bør dog ikke være for tæt på hinanden.

På grund af antennernes karakteristika kræver et multi-antennearray, at afstanden mellem antenner skal holdes over halv bølgelængde.Hvis de kommer for tæt på, vil de forstyrre hinanden og påvirke transmissionen og modtagelsen af ​​signaler.

Når basestationen sender et signal, er det som en pære.

Signalet udsendes til omgivelserne.For lys er selvfølgelig at oplyse hele rummet.Om ikke andet for at illustrere et bestemt område eller objekt, er det meste af lyset spildt.

Basestationen er den samme;en masse energi og ressourcer spildes.

Så hvis kan vi finde en usynlig hånd til at binde det spredte lys?

Dette sparer ikke kun energi, men sikrer også, at området, der skal belyses, har nok lys.

Svaret er ja.

Dette erStråleformning

Beamforming eller rumlig filtrering er en signalbehandlingsteknik, der bruges i sensorarrays til retningsbestemt signaltransmission eller -modtagelse.Dette opnås ved at kombinere elementer i et antennearray, så signaler i bestemte vinkler oplever konstruktiv interferens, mens andre oplever destruktiv interferens.Beamforming kan bruges i både den transmitterende og modtagende ende for at opnå rumlig selektivitet.

Denne rumlige multipleksing-teknologi har ændret sig fra omnidirektionel signaldækning til præcise retningsbestemte tjenester, vil ikke interferere mellem stråler i samme rum for at give flere kommunikationsforbindelser, hvilket væsentligt forbedrer basestationens servicekapacitet.

I det nuværende mobilnetværk, selvom to personer ringer til hinanden ansigt til ansigt, videresendes signalerne gennem basestationer, herunder styresignaler og datapakker.

Men i 5G-æraen er denne situation ikke nødvendigvis tilfældet.

Den femte væsentlige egenskab ved 5G —D2Der enhed til enhed.

I 5G-æraen, hvis to brugere under den samme basestation kommunikerer med hinanden, vil deres data ikke længere blive videresendt gennem basestationen, men direkte til mobiltelefonen.

På den måde sparer det en masse luftressourcer og reducerer presset på basestationen.

Men hvis du tror, ​​du ikke skal betale på denne måde, så tager du fejl.

Kontrolmeddelelsen skal også sendes fra basestationen;du bruger spektrumressourcerne.Hvordan kunne operatørerne lade dig gå?

Kommunikationsteknologi er ikke mystisk;som kommunikationsteknologiens kronjuvel er 5 G ikke en uopnåelig innovationsrevolutionsteknologi;det er mere udviklingen af ​​eksisterende kommunikationsteknologi.

Som en ekspert sagde -

Grænserne for kommunikationsteknologi er ikke begrænset til tekniske begrænsninger, men slutninger baseret på streng matematik, som er umulig at bryde på kort tid.

Og hvordan man yderligere kan udforske kommunikationspotentialet inden for rammerne af videnskabelige principper, er mange mennesker i kommunikationsindustriens utrættelige jagt.