Mi a különbség az 5G és a 4G között?
A mai történet egy képlettel kezdődik.
Ez egy egyszerű, de varázslatos képlet.Egyszerű, mert csak három betűje van.És ez elképesztő, mert ez egy képlet, amely magában foglalja a kommunikációs technológia rejtélyét.
A képlet a következő:
Engedjék meg, hogy elmagyarázzam a képletet, amely a fizika alapképlete, a fénysebesség = hullámhossz * frekvencia.
A képletről elmondható: legyen az 1G, 2G, 3G, vagy 4G, 5G, minden önmagában.
Vezetékes?Vezeték nélküli?
Csak kétféle kommunikációs technológia létezik: vezetékes kommunikáció és vezeték nélküli kommunikáció.
Ha hívlak, az információs adat vagy a levegőben van (láthatatlan és megfoghatatlan), vagy a fizikai anyagban (látható és megfogható).
Ha a fizikai anyagokon továbbítják, az vezetékes kommunikáció.Rézhuzalt, optikai szálat stb. használják, mindezt vezetékes adathordozónak nevezik.
Ha az adatátvitel vezetékes adathordozón történik, a sebesség nagyon magas értékeket érhet el.
Például a laboratóriumban egyetlen szál maximális sebessége elérte a 26 Tbps-t;ez huszonhatezerszerese a hagyományos kábelnek.
Optikai szál
A légi kommunikáció a mobil kommunikáció szűk keresztmetszete.
A jelenlegi mainstream mobilszabvány a 4G LTE, amely elméleti sebessége mindössze 150 Mbps (a szolgáltatók aggregációját leszámítva).Ez teljesen semmi a kábelhez képest.
Ebből adódóan,ha az 5G nagy sebességű végpontok közötti kapcsolatot kíván elérni, akkor a kritikus pont a vezeték nélküli szűk keresztmetszet áttörése.
Mint mindannyian tudjuk, a vezeték nélküli kommunikáció elektromágneses hullámok kommunikációs felhasználása.Az elektronikus hullámok és a fényhullámok egyaránt elektromágneses hullámok.
Frekvenciája meghatározza az elektromágneses hullám működését.A különböző frekvenciájú elektromágneses hullámok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, így más felhasználási területük is van.
Például a nagyfrekvenciás gamma-sugarak jelentős letalitást mutatnak, és daganatok kezelésére használhatók.
Jelenleg elsősorban elektromos hullámokat használunk kommunikációra.természetesen ott van az optikai kommunikáció, például a LIFI térnyerése.
LiFi (fényhűség), látható fény kommunikáció.
Először térjünk vissza a rádióhullámokhoz.
Az elektronika egyfajta elektromágneses hullámhoz tartozik.Frekvenciaforrásai korlátozottak.
A frekvenciát különböző részekre osztottuk, és különféle objektumokhoz és felhasználásokhoz rendeltük, hogy elkerüljük az interferenciát és a konfliktust.
| Zenekar neve | Rövidítés | ITU sáv száma | Frekvencia és hullámhossz | Felhasználási példák |
| Rendkívül alacsony frekvencia | MANÓ | 1 | 3-30 Hz100.000-10.000 km | Kommunikáció a tengeralattjárókkal |
| Szuper alacsony frekvencia | SLF | 2 | 30-300 Hz10.000-1.000 km | Kommunikáció a tengeralattjárókkal |
| Ultra alacsony frekvencia | ULF | 3 | 300-3000 Hz1000-100km | Tengeralattjáró kommunikáció, kommunikáció az aknákon belül |
| Nagyon alacsony frekvencia | VLF | 4 | 3-30KHz100-10 km | Navigáció, időjelek, tengeralattjáró kommunikáció, vezeték nélküli pulzusmérők, geofizika |
| Alacsony frekvenciaju | LF | 5 | 30-300KHz10-1 km | Navigáció, időjelek, AM hosszúhullámú műsorszórás (Európa és Ázsia egyes részei), RFID, amatőr rádió |
| Közepes frekvencia | MF | 6 | 300-3000 KHz1000-100 m | AM (középhullámú) adások, amatőr rádiók, lavinajelzők |
| Magas frekvencia | HF | 7 | 3-30 MHz100-10M | Rövidhullámú adások, polgári sávos rádió, amatőr rádió és horizonton túli légiközlekedés, RFID, horizonton túli radar, automatikus kapcsolatlétesítés (ALE) / közel függőleges beesési éghajlatú (NVIS) rádiókommunikáció, tengeri és mobil rádiótelefonálás |
| Nagyon magas frekvencia | VHF | 8 | 30-300 MHz10-1 m | FM, televíziós adások, látótávolság föld-repülőgép és repülőgép-repülőgép kommunikáció, szárazföldi mobil és tengeri mobilkommunikáció, amatőr rádió, időjárási rádió |
| Ultra magas frekvencia | UHF | 9 | 300-3000 MHz1-0,1 m | Televíziós adások, mikrohullámú sütő, mikrohullámú készülékek/kommunikáció, rádiócsillagászat, mobiltelefonok, vezeték nélküli LAN, Bluetooth, ZigBee, GPS és kétirányú rádiók, például szárazföldi mobil, FRS és GMRS rádiók, amatőr rádiók, műholdas rádiók, távirányító rendszerek, ADSB |
| Szuper magas frekvencia | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Rádiócsillagászat, mikrohullámú eszközök/kommunikáció, vezeték nélküli LAN, DSRC, legmodernebb radarok, kommunikációs műholdak, kábeles és műholdas televíziós műsorszórás, DBS, amatőr rádió, műholdas rádió |
| Rendkívül magas frekvencia | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Rádiócsillagászat, nagyfrekvenciás mikrohullámú rádiórelé, mikrohullámú távérzékelés, rádióamatőr, irányított energiájú fegyver, milliméteres hullámszkenner, vezeték nélküli Lan 802.11ad |
| Terahertz vagy rendkívül magas frekvencia | THz THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Kísérleti orvosi képalkotás a röntgensugarak helyettesítésére, ultragyors molekuláris dinamika, kondenzált anyag fizika, terahertzes időtartomány spektroszkópia, terahertzes számítástechnika/kommunikáció, távérzékelés |
Különböző frekvenciájú rádióhullámok használata
Elsősorban használjukMF-SHFmobiltelefonos kommunikációhoz.
Például a „GSM900” és a „CDMA800” gyakran 900 MHz-en működő GSM-re és 800 MHz-en működő CDMA-ra utal.
Jelenleg a világ fő 4G LTE technológiai szabványa az UHF és az SHF szabványokhoz tartozik.
Kína elsősorban SHF-et használ
Mint látható, az 1G, 2G, 3G, 4G fejlődésével a használt rádiófrekvencia egyre magasabb.
Miért?
Ennek főként az az oka, hogy minél magasabb a frekvencia, annál több frekvenciaforrás áll rendelkezésre.Minél több frekvenciaforrás áll rendelkezésre, annál nagyobb átviteli sebesség érhető el.
A magasabb frekvencia több erőforrást jelent, ami nagyobb sebességet jelent.
Tehát mit használja az 5 G az adott frekvenciákat?
Az alábbiak szerint:
Az 5G frekvenciatartománya két típusra oszlik: az egyik 6 GHz alatti, ami nem sokban különbözik a jelenlegi 2G, 3G, 4G, a másik pedig magas, 24 GHz feletti.
Jelenleg a 28 GHz a vezető nemzetközi tesztsáv (a frekvenciasáv az 5G első kereskedelmi frekvenciasávja is lehet)
Ha 28 GHz-re számítjuk, a fent említett képlet szerint:
Nos, ez az 5G első technikai jellemzője
Milliméteres hullám
Engedjék meg, hogy ismét megmutassam a gyakorisági táblázatot:
| Zenekar neve | Rövidítés | ITU sáv száma | Frekvencia és hullámhossz | Felhasználási példák |
| Rendkívül alacsony frekvencia | MANÓ | 1 | 3-30 Hz100.000-10.000 km | Kommunikáció a tengeralattjárókkal |
| Szuper alacsony frekvencia | SLF | 2 | 30-300 Hz10.000-1.000 km | Kommunikáció a tengeralattjárókkal |
| Ultra alacsony frekvencia | ULF | 3 | 300-3000 Hz1000-100km | Tengeralattjáró kommunikáció, kommunikáció az aknákon belül |
| Nagyon alacsony frekvencia | VLF | 4 | 3-30KHz100-10 km | Navigáció, időjelek, tengeralattjáró kommunikáció, vezeték nélküli pulzusmérők, geofizika |
| Alacsony frekvenciaju | LF | 5 | 30-300KHz10-1 km | Navigáció, időjelek, AM hosszúhullámú műsorszórás (Európa és Ázsia egyes részei), RFID, amatőr rádió |
| Közepes frekvencia | MF | 6 | 300-3000 KHz1000-100 m | AM (középhullámú) adások, amatőr rádiók, lavinajelzők |
| Magas frekvencia | HF | 7 | 3-30 MHz100-10M | Rövidhullámú adások, polgári sávos rádió, amatőr rádió és horizonton túli légiközlekedés, RFID, horizonton túli radar, automatikus kapcsolatlétesítés (ALE) / közel függőleges beesési éghajlatú (NVIS) rádiókommunikáció, tengeri és mobil rádiótelefonálás |
| Nagyon magas frekvencia | VHF | 8 | 30-300 MHz10-1 m | FM, televíziós adások, látótávolság föld-repülőgép és repülőgép-repülőgép kommunikáció, szárazföldi mobil és tengeri mobilkommunikáció, amatőr rádió, időjárási rádió |
| Ultra magas frekvencia | UHF | 9 | 300-3000 MHz1-0,1 m | Televíziós adások, mikrohullámú sütő, mikrohullámú készülékek/kommunikáció, rádiócsillagászat, mobiltelefonok, vezeték nélküli LAN, Bluetooth, ZigBee, GPS és kétirányú rádiók, például szárazföldi mobil, FRS és GMRS rádiók, amatőr rádiók, műholdas rádiók, távirányító rendszerek, ADSB |
| Szuper magas frekvencia | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10 mm | Rádiócsillagászat, mikrohullámú eszközök/kommunikáció, vezeték nélküli LAN, DSRC, legmodernebb radarok, kommunikációs műholdak, kábeles és műholdas televíziós műsorszórás, DBS, amatőr rádió, műholdas rádió |
| Rendkívül magas frekvencia | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1 mm | Rádiócsillagászat, nagyfrekvenciás mikrohullámú rádiórelé, mikrohullámú távérzékelés, rádióamatőr, irányított energiájú fegyver, milliméteres hullámszkenner, vezeték nélküli Lan 802.11ad |
| Terahertz vagy rendkívül magas frekvencia | THz THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Kísérleti orvosi képalkotás a röntgensugarak helyettesítésére, ultragyors molekuláris dinamika, kondenzált anyag fizika, terahertzes időtartomány spektroszkópia, terahertzes számítástechnika/kommunikáció, távérzékelés |
Kérjük, figyeljen az alsó sorra.Ez amilliméteres hullám!
Nos, mivel a magas frekvenciák olyan jók, miért nem használtuk korábban a magas frekvenciát?
Az ok egyszerű:
– Nem arról van szó, hogy nem akarod használni.Ez az, hogy nem engedheti meg magának.
Az elektromágneses hullámok figyelemre méltó jellemzői: minél nagyobb a frekvencia, annál rövidebb a hullámhossz, annál közelebb van a lineáris terjedéshez (annál rosszabb a diffrakciós képesség).Minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb a csillapítás a közegben.
Nézze meg a lézertollat (a hullámhossza körülbelül 635 nm).A kibocsátott fény egyenes.Ha letiltod, nem tudsz átjutni.
Ezután nézze meg a műholdas kommunikációt és a GPS-navigációt (a hullámhossz körülbelül 1 cm).Ha akadály van, nem lesz jel.
A műhold nagy potját úgy kell kalibrálni, hogy a műhold a megfelelő irányba mutasson, különben egy kis eltolódás is befolyásolja a jel minőségét.
Ha a mobilkommunikáció a nagyfrekvenciás sávot használja, annak legjelentősebb problémája a jelentősen lecsökkent átviteli távolság, és a lefedettség is jelentősen csökken.
Ugyanazon terület lefedéséhez a szükséges 5G bázisállomások száma jelentősen meghaladja a 4G-t.
Mit jelent a bázisállomások száma?A pénz, a befektetés és a költségek.
Minél alacsonyabb a frekvencia, annál olcsóbb lesz a hálózat, és annál versenyképesebb lesz.Ezért minden szolgáltató küzdött az alacsony frekvenciájú sávokért.
Néhány sávot még arany frekvenciasávnak is neveznek.
Ezért a fenti okok alapján, a magas frekvencia előfeltétele mellett, a hálózatépítés költségnyomásának csökkentése érdekében az 5G-nek új kiutat kell találnia.
És mik a kiút?
Először is ott van a mikrobázisállomás.
Mikro bázisállomás
Kétféle bázisállomás létezik: mikrobázisállomás és makrobázisállomás.Nézze meg a nevet, és a mikrobázisállomás kicsi;a makró bázisállomás óriási.
Makró bázisállomás:
Nagy terület lefedésére.
Mikro bázisállomás:
Nagyon kicsi.
Manapság sok mikrobázisállomás, különösen városi területeken és beltéren, gyakran látható.
A jövőben, ami az 5G-t illeti, sokkal többen lesznek, és mindenhol, szinte mindenhol telepítik őket.
Megkérdezheti, hogy van-e bármilyen hatása az emberi szervezetre, ha ennyi bázisállomás van a közelben?
A válaszom: nem.
Minél több bázisállomás van, annál kevesebb a sugárzás.
Gondoljunk csak bele, télen, egy házban, ahol több ember van, jobb, ha egy nagy teljesítményű fűtőtest van, vagy több kis teljesítményű fűtés?
Kis bázisállomás, alacsony fogyasztású és mindenki számára megfelelő.
Ha csak egy nagy bázisállomás, akkor a sugárzás jelentős és túl messze van, nincs jel.
Hol van az antenna?
Észrevetted, hogy a mobiltelefonoknak régen hosszú antennájuk volt, a korai mobiltelefonoknak pedig kicsi volt az antennája?Miért nincsenek most antennáink?
Nos, nem arról van szó, hogy nincs szükségünk antennákra;az, hogy az antennáink egyre kisebbek.
Az antenna jellemzői szerint az antenna hosszának arányosnak kell lennie a hullámhosszal, körülbelül 1/10 ~ 1/4 között
Az idő múlásával mobiltelefonjaink kommunikációs frekvenciája egyre magasabb, a hullámhossz pedig egyre rövidebb, és az antenna is gyorsabb lesz.
Milliméteres hullámú kommunikáció, az antenna is milliméteres szintűvé válik
Ez azt jelenti, hogy az antenna teljes egészében behelyezhető a mobiltelefonba, sőt akár több antenna is.
Ez az 5G harmadik kulcsa
Masszív MIMO (többantennás technológia)
MIMO, ami többszörös bemenetet, többszörös kimenetet jelent.
Az LTE-korszakban már van MIMO, de az antennák száma nem túl sok, és csak annyit lehet mondani, hogy a MIMO korábbi verziója.
Az 5G korszakban a MIMO technológia a Massive MIMO továbbfejlesztett változatává válik.
Egy mobiltelefont több antennával is meg lehet tömni, a mobiltornyokról nem is beszélve.
Az előző bázisállomáson csak néhány antenna volt.
Az 5G korszakban az antennák számát nem darabokban, hanem az „Array” antennatömbben mérik.
Az antennák azonban nem lehetnek túl közel egymáshoz.
Az antennák jellemzői miatt a többantennás tömb megköveteli, hogy az antennák közötti távolság a fél hullámhossz felett legyen.Ha túl közel kerülnek, zavarják egymást, és befolyásolják a jelek átvitelét és vételét.
Amikor a bázisállomás jelet ad, az olyan, mint egy villanykörte.
A jel a környezetbe kerül.Természetesen a fény az egész helyiséget megvilágítja.Ha csak egy adott terület vagy tárgy illusztrálására szolgál, a fény nagy része kárba megy.
A bázisállomás ugyanaz;sok energia és erőforrás megy kárba.
Szóval, találhatunk-e egy láthatatlan kezet a szórt fény megkötésére?
Ez nemcsak energiát takarít meg, hanem azt is biztosítja, hogy a megvilágítandó terület elegendő fényt kapjon.
A válasz igen.
EzNyalábformálás
A sugárformálás vagy térbeli szűrés olyan jelfeldolgozási technika, amelyet érzékelőtömbökben használnak irányjelek továbbítására vagy vételére.Ezt úgy érik el, hogy az elemeket egy antennatömbben kombinálják úgy, hogy bizonyos szögekből származó jelek építő jellegű interferenciát, míg mások destruktív interferenciát tapasztalnak.A térbeli szelektivitás elérése érdekében a sugárformázás mind az adó, mind a vevő oldalon használható.
Ez a térbeli multiplexelési technológia a mindenirányú jellefedettségről precíz irányított szolgáltatásokra változott, nem zavarja a nyalábokat ugyanabban a térben, hogy több kommunikációs kapcsolatot biztosítson, és jelentősen javítsa a bázisállomás szolgáltatási kapacitását.
A jelenlegi mobilhálózatban még akkor is, ha két ember szemtől szembe hívja egymást, a jelek bázisállomásokon keresztül továbbításra kerülnek, beleértve a vezérlőjeleket és az adatcsomagokat.
De az 5G-korszakban ez a helyzet nem feltétlenül így van.
Az 5G ötödik jelentős tulajdonsága –D2Deszközről eszközre.
Az 5G korszakban, ha ugyanazon bázisállomáson két felhasználó kommunikál egymással, akkor az adataikat már nem a bázisállomáson keresztül továbbítják, hanem közvetlenül a mobiltelefonra.
Ily módon rengeteg levegőforrást takarít meg, és csökkenti a bázisállomásra nehezedő nyomást.
De ha úgy gondolja, hogy nem kell így fizetnie, akkor téved.
A vezérlőüzenetnek a bázisállomásról is el kell mennie;használja a spektrum erőforrásokat.Hogyan engedhettek el az operátorok?
A kommunikációs technológia nem titokzatos;A kommunikációs technológia koronaékszereként az 5 G nem egy elérhetetlen innovációs forradalom technológia;ez inkább a meglévő kommunikációs technológia fejlődése.
Ahogy egy szakértő mondta...
A kommunikációs technológia korlátai nem korlátozódnak technikai korlátokra, hanem szigorú matematikán alapuló következtetésekre, amelyeket lehetetlen rövid időn belül áttörni.
És a kommunikációban rejlő lehetőségek további felfedezése a tudományos elvek keretein belül, az a kommunikációs iparban tevékenykedő sok ember fáradhatatlan törekvése.
Feladás időpontja: 2021-02-02