Jaký je rozdíl mezi 5G a 4G?

Jaký je rozdíl mezi 5G a 4G?

Dnešní příběh začíná vzorcem.

Je to jednoduchý, ale kouzelný vzorec.Je to jednoduché, protože má pouze tři písmena.A je to úžasné, protože je to vzorec, který obsahuje tajemství komunikační technologie.

Vzorec je:

Dovolte mi vysvětlit vzorec, který je základním fyzikálním vzorcem, rychlost světla = vlnová délka * frekvence.

O vzorci můžete říci: ať už je to 1G, 2G, 3G nebo 4G, 5G, vše samostatně.

Drátové?Bezdrátový?

Existují pouze dva druhy komunikačních technologií – drátová komunikace a bezdrátová komunikace.

Pokud vám zavolám, informační data jsou buď ve vzduchu (neviditelná a nehmotná), nebo ve fyzickém materiálu (viditelná a hmatatelná).

Pokud je přenášen na fyzických materiálech, jedná se o kabelovou komunikaci.Používá se měděný drát, optické vlákno atd., vše označované jako drátová média.

Při přenosu dat přes kabelová média může rychlost dosáhnout velmi vysokých hodnot.

Například v laboratoři dosáhla maximální rychlost jednoho vlákna 26 Tbps;je to dvacet šest tisíckrát více než tradiční kabel.

Optické vlákno

Vzdušná komunikace je úzkým hrdlem mobilní komunikace.

Současným běžným mobilním standardem je 4G LTE, teoretická rychlost pouze 150 Mbps (bez agregace operátorů).To není nic ve srovnání s kabelem.

Proto,má-li 5G dosáhnout vysokorychlostního end-to-endu, kritickým bodem je prolomit bezdrátové úzké hrdlo.

Jak všichni víme, bezdrátová komunikace je využití elektromagnetických vln pro komunikaci.Elektronické vlny a světelné vlny jsou elektromagnetické vlny.

Jeho frekvence určuje funkci elektromagnetického vlnění.Elektromagnetické vlny o různých frekvencích mají různé charakteristiky, a proto mají jiné využití.

Například vysokofrekvenční paprsky gama mají významnou letalitu a lze je použít k léčbě nádorů.

V současné době využíváme ke komunikaci především elektrické vlny.Samozřejmě je tu vzestup optických komunikací, jako je LIFI.

LiFi (světelná věrnost), komunikace ve viditelném světle.

Vraťme se nejprve k rádiovým vlnám.

Elektronika patří k jakési elektromagnetické vlně.Jeho frekvenční zdroje jsou omezené.

Frekvenci jsme rozdělili do různých částí a přiřadili je různým objektům a použití, abychom se vyhnuli rušení a konfliktům.

Využití rádiových vln různých frekvencí

Používáme hlavněMF-SHFpro komunikaci mobilním telefonem.

Například „GSM900“ a „CDMA800“ často označují GSM pracující na 900 MHz a CDMA běžící na 800 MHz.

V současnosti patří světový mainstreamový standard technologie 4G LTE k UHF a SHF.

Čína používá hlavně SHF

Jak vidíte, s rozvojem 1G, 2G, 3G, 4G je používaná rádiová frekvence stále vyšší a vyšší.

Proč?

Je to hlavně proto, že čím vyšší frekvence, tím více frekvenčních zdrojů je k dispozici.Čím více frekvenčních zdrojů je k dispozici, tím vyšší přenosové rychlosti lze dosáhnout.

Vyšší frekvence znamená více zdrojů, což znamená vyšší rychlost.

Co tedy 5G používá konkrétní frekvence?

Jak je ukázáno níže:

Frekvenční rozsah 5G se dělí na dva typy: jeden je pod 6 GHz, což se příliš neliší od našich současných 2G, 3G, 4G, a druhý, který je vysoký, nad 24 GHz.

V současné době je 28 GHz předním mezinárodním testovacím pásmem (frekvenční pásmo se také může stát prvním komerčním frekvenčním pásmem pro 5G)

Pokud se počítá podle 28 GHz, podle vzorce, který jsme uvedli výše:

No, to je první technická vlastnost 5G

Milimetrová vlna

Dovolte mi znovu zobrazit tabulku frekvencí:

Věnujte prosím pozornost spodnímu řádku.Je to amilimetrová vlna!

No, když jsou vysoké frekvence tak dobré, proč jsme nepoužili vysokou frekvenci dříve?

Důvod je jednoduchý:

– není to tak, že byste to nechtěli používat.Jde o to, že si to nemůžete dovolit.

Pozoruhodné vlastnosti elektromagnetických vln: čím vyšší frekvence, tím kratší vlnová délka, tím blíže k lineárnímu šíření (tím horší je difrakční schopnost).Čím vyšší frekvence, tím větší útlum v médiu.

Podívejte se na své laserové pero (vlnová délka je asi 635 nm).Vyzařované světlo je přímé.Pokud to zablokujete, nemůžete projít.

Pak se podívejte na satelitní komunikaci a GPS navigaci (vlnová délka je asi 1 cm).Pokud je překážka, nebude signál.

Velký hrnec satelitu musí být zkalibrován, aby nasměroval satelit správným směrem, jinak i mírné vychýlení ovlivní kvalitu signálu.

Pokud mobilní komunikace využívá vysokofrekvenční pásmo, je jejím nejzávažnějším problémem výrazně zkrácená přenosová vzdálenost a značně se snižuje schopnost pokrytí.

Aby bylo možné pokrýt stejnou oblast, počet požadovaných základnových stanic 5G výrazně překročí 4G.

Co znamená počet základnových stanic?Peníze, investice a náklady.

Čím nižší frekvence, tím levnější bude síť a bude konkurenceschopnější.Proto všichni dopravci bojovali o nízkofrekvenční pásma.

Některá pásma se dokonce nazývají – zlatá frekvenční pásma.

Proto na základě výše uvedených důvodů, za předpokladu vysoké frekvence, aby se snížil tlak na náklady na výstavbu sítě, musí 5G najít nové východisko.

A jaké jsou cesty ven?

Za prvé, je to mikrozákladnová stanice.

Mikrozákladnová stanice

Existují dva druhy základnových stanic, mikrozákladnové stanice a makrozákladnové stanice.Podívejte se na název a mikrozákladnová stanice je malinká;makro základnová stanice je obrovská.

Makro základní stanice:

K pokrytí velké plochy.

Mikrozákladnová stanice:

Velmi malé.

V současnosti je často vidět mnoho mikrozákladnových stanic, zejména v městských oblastech a uvnitř budov.

V budoucnu, pokud jde o 5G, jich bude mnohem více a budou instalovány všude, téměř všude.

Můžete se zeptat, bude to mít nějaký dopad na lidské tělo, když je kolem tolik základnových stanic?

Moje odpověď je – ne.

Čím více základnových stanic je, tím méně záření je.

Přemýšlejte o tom, v zimě, v domě se skupinou lidí, je lepší mít jedno výkonné topidlo nebo několik nízkopříkonových topidel?

Malá základnová stanice, nízký výkon a vhodná pro každého.

Pokud je to jen velká základnová stanice, záření je výrazné a příliš daleko, není tam žádný signál.

Kde je anténa?

Všimli jste si, že mobilní telefony měly v minulosti dlouhou anténu a první mobilní telefony měly malé antény?Proč teď nemáme antény?

Není to tak, že bychom antény nepotřebovali;je to tím, že se naše antény zmenšují.

Podle vlastností antény by měla být délka antény úměrná vlnové délce, přibližně mezi 1/10 ~ 1/4

Jak se čas mění, komunikační frekvence našich mobilních telefonů je stále vyšší a vlnová délka se stále zkracuje a anténa se také zrychluje.

Komunikace na milimetrových vlnách, anténa se také stane milimetrovou

To znamená, že anténu lze celou zasunout do mobilního telefonu a dokonce i několik antén.

Toto je třetí klíč 5G

Masivní MIMO (technologie více antén)

MIMO, což znamená více vstupů, více výstupů.

V éře LTE již máme MIMO, ale počet antén není příliš velký a lze pouze říci, že jde o předchozí verzi MIMO.

V éře 5G se technologie MIMO stává vylepšenou verzí Massive MIMO.

Mobilní telefon může být nacpaný více anténami, nemluvě o mobilních věžích.

V předchozí základnové stanici bylo jen několik antén.

V éře 5G se počet antén neměří na kusy, ale na pole antén „Array“.

Antény by však neměly být příliš blízko u sebe.

Vzhledem k vlastnostem antén vyžaduje víceanténní pole, aby vzdálenost mezi anténami byla udržována nad polovinou vlnové délky.Pokud se přiblíží příliš blízko, budou se vzájemně rušit a ovlivňovat přenos a příjem signálů.

Když základnová stanice vysílá signál, je jako žárovka.

Signál je vysílán do okolí.Pro světlo je samozřejmostí osvětlení celé místnosti.I když pouze pro ilustraci určité oblasti nebo předmětu, většina světla je promarněna.

Základní stanice je stejná;plýtvá se spoustou energie a zdrojů.

Pokud tedy najdeme neviditelnou ruku, která by svázala rozptýlené světlo?

To nejen šetří energii, ale také zajišťuje, že prostor, který má být osvětlen, má dostatek světla.

Odpověď je ano.

Tohle jeBeamforming

Beamforming neboli prostorové filtrování je technika zpracování signálu používaná v senzorových polích pro směrový přenos nebo příjem signálu.Toho je dosaženo kombinací prvků v anténním poli tak, že signály v určitých úhlech jsou vystaveny konstruktivní interferenci, zatímco jiné jsou vystaveny destruktivní interferenci.Beamforming lze použít na vysílací i přijímací straně pro dosažení prostorové selektivity.

Tato technologie prostorového multiplexování se změnila z pokrytí všesměrovým signálem na přesné směrové služby, nebude interferovat mezi paprsky ve stejném prostoru, aby poskytla více komunikačních spojení, výrazně zlepšila kapacitu služeb základnové stanice.

V současné mobilní síti, i když si dva lidé volají tváří v tvář, jsou signály přenášeny přes základnové stanice, včetně řídicích signálů a datových paketů.

Ale v éře 5G tato situace nemusí nutně platit.

Pátý významný rys 5G —D2Dje zařízení od zařízení.

V éře 5G, pokud spolu komunikují dva uživatelé pod stejnou základnovou stanicí, jejich data již nebudou přesměrována přes základnovou stanici, ale přímo do mobilního telefonu.

Tímto způsobem šetří mnoho zdrojů vzduchu a snižuje tlak na základnovou stanici.

Pokud si ale myslíte, že tímto způsobem platit nemusíte, pak se mýlíte.

Řídicí zpráva také musí pocházet ze základnové stanice;využíváte zdroje spektra.Jak tě mohli operátoři pustit?

Komunikační technologie není záhadná;jako korunovační klenot komunikačních technologií není 5G technologií nedosažitelné inovační revoluce;jde spíše o evoluci stávající komunikační technologie.

Jak řekl jeden odborník -

Limity komunikačních technologií se neomezují na technická omezení, ale na závěry založené na přesné matematice, kterou nelze v krátké době prolomit.

A jak dále prozkoumat potenciál komunikace v rámci vědeckých principů, je neúnavnou snahou mnoha lidí v komunikačním průmyslu.