Vad är skillnaden mellan 5G och 4G?

Vad är skillnaden mellan 5G och 4G?

Dagens historia börjar med en formel.

Det är en enkel men magisk formel.Det är enkelt eftersom det bara har tre bokstäver.Och det är fantastiskt eftersom det är en formel som innehåller kommunikationsteknikens mysterium.

Formeln är:

Tillåt mig att förklara formeln, som är den grundläggande fysikformeln, ljusets hastighet = våglängd * frekvens.

Om formeln kan du säga: om det är 1G, 2G, 3G eller 4G, 5G, helt på egen hand.

Trådbunden?Trådlös?

Det finns bara två typer av kommunikationsteknik – trådkommunikation och trådlös kommunikation.

Om jag ringer dig finns informationsdata antingen i luften (osynligt och immateriellt) eller det fysiska materialet (synligt och påtagligt).

Om det överförs på de fysiska materialen är det trådbunden kommunikation.Det används koppartråd, optisk fiber, etc., alla kallade trådbundna media.

När data överförs över trådbundna media kan hastigheten nå mycket höga värden.

Till exempel, i laboratoriet, har den maximala hastigheten för en enda fiber nått 26Tbps;det är tjugosex tusen gånger traditionell kabel.

Optisk fiber

Luftburen kommunikation är flaskhalsen för mobil kommunikation.

Den nuvarande vanliga mobilstandarden är 4G LTE, en teoretisk hastighet på endast 150 Mbps (exklusive operatörsaggregation).Detta är absolut ingenting jämfört med kabel.

Därför,om 5G ska uppnå en höghastighets-end-to-end, är den kritiska punkten att bryta igenom den trådlösa flaskhalsen.

Som vi alla vet är trådlös kommunikation användningen av elektromagnetiska vågor för kommunikation.Elektroniska vågor och ljusvågor är båda elektromagnetiska vågor.

Dess frekvens bestämmer funktionen hos en elektromagnetisk våg.Elektromagnetiska vågor med olika frekvenser har olika egenskaper och har därför andra användningsområden.

Till exempel har högfrekventa gammastrålar betydande dödlighet och kan användas för att behandla tumörer.

Vi använder för närvarande främst elektriska vågor för kommunikation.naturligtvis finns det uppkomsten av optisk kommunikation, som LIFI.

LiFi (light fidelity), kommunikation med synligt ljus.

Låt oss komma tillbaka till radiovågor först.

Elektronik tillhör en sorts elektromagnetisk våg.Dess frekvensresurser är begränsade.

Vi delade in frekvens i olika delar och tilldelade dem till olika objekt och användningsområden för att undvika störningar och konflikter.

Användningen av radiovågor med olika frekvenser

Vi använder främstMF-SHFför mobiltelefonkommunikation.

Till exempel, "GSM900" och "CDMA800" hänvisar ofta till GSM som arbetar på 900MHz och CDMA som körs på 800MHz.

För närvarande tillhör världens vanliga 4G LTE-teknikstandard UHF och SHF.

Kina använder främst SHF

Som du kan se, med utvecklingen av 1G, 2G, 3G, 4G, blir radiofrekvensen som används högre och högre.

Varför?

Detta beror främst på att ju högre frekvens, desto fler frekvensresurser finns tillgängliga.Ju fler frekvensresurser som är tillgängliga, desto högre kan överföringshastigheten uppnås.

Högre frekvens betyder mer resurser, vilket innebär högre hastighet.

Så, vad använder 5 G de specifika frekvenserna?

Enligt nedanstående:

Frekvensområdet för 5G är uppdelat i två typer: den ena är under 6GHz, vilket inte skiljer sig alltför mycket från vår nuvarande 2G, 3G, 4G, och den andra, som är hög, över 24GHz.

För närvarande är 28GHz det ledande internationella testbandet (frekvensbandet kan också bli det första kommersiella frekvensbandet för 5G)

Om det beräknas med 28GHz, enligt formeln vi nämnde ovan:

Tja, det är den första tekniska funktionen hos 5G

Millimetervåg

Tillåt mig att visa frekvenstabellen igen:

Var uppmärksam på den nedersta raden.Är det amillimetervåg!

Tja, eftersom höga frekvenser är så bra, varför använde vi inte högfrekvens tidigare?

Anledningen är enkel:

– det är inte så att du inte vill använda det.Det är att du inte har råd.

De anmärkningsvärda egenskaperna hos elektromagnetiska vågor: ju högre frekvens, desto kortare våglängd, desto närmare den linjära utbredningen (desto sämre diffraktionsförmåga).Ju högre frekvens, desto större dämpning i mediet.

Titta på din laserpenna (våglängden är ca 635nm).Ljuset som sänds ut är rakt.Om du blockerar den kommer du inte igenom den.

Titta sedan på satellitkommunikation och GPS-navigering (våglängd är ca 1 cm).Om det finns ett hinder kommer det inte att finnas någon signal.

Satellitens stora pott måste kalibreras för att peka satelliten i rätt riktning, annars kommer till och med en liten snedställning att påverka signalkvaliteten.

Om mobilkommunikation använder högfrekvensbandet är dess största problem det avsevärt förkortade överföringsavståndet, och täckningsförmågan reduceras avsevärt.

För att täcka samma område kommer antalet 5G-basstationer som krävs betydligt att överstiga 4G.

Vad betyder antalet basstationer?Pengarna, investeringen och kostnaden.

Ju lägre frekvens, desto billigare blir nätet och desto mer konkurrenskraftigt blir det.Det är därför alla operatörer har kämpat för lågfrekvensband.

Vissa band kallas till och med – guldfrekvensbanden.

Därför, baserat på ovanstående skäl, under förutsättningen av hög frekvens, för att minska kostnadstrycket för nätverkskonstruktion, måste 5G hitta en ny väg ut.

Och vilka är vägarna ut?

Först är det mikrobasstationen.

Mikrobasstation

Det finns två typer av basstationer, mikrobasstationer och makrobasstationer.Titta på namnet och mikrobasstationen är liten;makrobasstationen är enorm.

Makrobasstation:

För att täcka ett stort område.

Mikrobasstation:

Väldigt liten.

Många mikrobasstationer nu, särskilt i stadsområden och inomhus, kan ofta ses.

I framtiden, när det kommer till 5G, kommer det att finnas många fler, och de kommer att installeras överallt, nästan överallt.

Du kan fråga dig, kommer det att bli någon påverkan på människokroppen om så många basstationer finns i närheten?

Mitt svar är – nej.

Ju fler basstationer det finns, desto mindre strålning finns det.

Tänk på det, på vintern, i ett hus med en grupp människor, är det bättre att ha en högeffektsvärmare eller flera lågeffektvärmare?

Den lilla basstationen, låg effekt och passar alla.

Om bara en stor basstation, strålningen är betydande och för långt bort, finns det ingen signal.

Var är antennen?

Har du märkt att mobiltelefoner hade en lång antenn tidigare, och tidiga mobiltelefoner hade små antenner?Varför har vi inga antenner nu?

Tja, det är inte så att vi inte behöver antenner;det är att våra antenner blir mindre.

Enligt antennens egenskaper bör antennens längd vara proportionell mot våglängden, ungefär mellan 1/10 ~ 1/4

När tiden förändras blir kommunikationsfrekvensen för våra mobiltelefoner högre, och våglängden blir kortare och kortare, och antennen kommer också att bli snabbare.

Millimeter-våg kommunikation, antennen blir också millimeter-nivå

Detta gör att antennen kan sättas in helt och hållet i mobiltelefonen och även flera antenner.

Detta är den tredje nyckeln i 5G

Massiv MIMO (Multi-antenn-teknik)

MIMO, vilket betyder multiple-input, multiple-out.

I LTE-eran har vi redan MIMO, men antalet antenner är inte för mycket, och det kan bara sägas att det är den tidigare versionen av MIMO.

I 5G-eran blir MIMO-tekniken en förbättrad version av Massive MIMO.

En mobiltelefon kan vara fylld med flera antenner, för att inte tala om mobiltorn.

I den tidigare basstationen fanns det bara några få antenner.

I 5G-eran mäts inte antalet antenner med bitar utan av "Array"-antennuppsättningen.

Antennerna bör dock inte vara för nära varandra.

På grund av antennernas egenskaper kräver en multi-antennuppsättning att avståndet mellan antennerna ska hållas över halva våglängden.Om de kommer för nära kommer de att störa varandra och påverka sändningen och mottagningen av signaler.

När basstationen sänder en signal är det som en glödlampa.

Signalen sänds ut till omgivningen.För ljus är förstås att lysa upp hela rummet.Om bara för att illustrera ett visst område eller föremål, så går det mesta av ljuset till spillo.

Basstationen är densamma;mycket energi och resurser går till spillo.

Så, om kan vi hitta en osynlig hand för att binda upp det spridda ljuset?

Detta sparar inte bara energi utan säkerställer också att området som ska belysas har tillräckligt med ljus.

Svaret är ja.

Detta ärStrålformning

Beamforming eller spatial filtrering är en signalbehandlingsteknik som används i sensormatriser för riktad signalöverföring eller mottagning.Detta uppnås genom att kombinera element i en antennuppsättning så att signaler i särskilda vinklar upplever konstruktiv interferens medan andra upplever destruktiv interferens.Strålformning kan användas vid både sändande och mottagande ändar för att uppnå rumslig selektivitet.

Denna spatiala multiplexeringsteknik har förändrats från rundstrålande signaltäckning till exakta riktningstjänster, kommer inte att störa mellan strålar i samma utrymme för att tillhandahålla fler kommunikationslänkar, vilket avsevärt förbättrar basstationens servicekapacitet.

I det nuvarande mobilnätet, även om två personer ringer varandra ansikte mot ansikte, vidarebefordras signalerna genom basstationer, inklusive styrsignaler och datapaket.

Men i 5G-eran är den här situationen inte nödvändigtvis fallet.

Den femte betydelsefulla egenskapen hos 5G —D2Där enhet till enhet.

I 5G-eran, om två användare under samma basstation kommunicerar med varandra, kommer deras data inte längre att vidarebefordras via basstationen utan direkt till mobiltelefonen.

På så sätt sparar det mycket luftresurser och minskar trycket på basstationen.

Men, om du tror att du inte behöver betala på detta sätt, då har du fel.

Styrmeddelandet måste också gå från basstationen;du använder spektrumresurserna.Hur kunde operatörerna släppa dig?

Kommunikationsteknik är inte mystisk;som kommunikationsteknikens kronjuvel är 5 G inte en oåtkomlig innovationsrevolutionsteknik;det är mer utvecklingen av befintlig kommunikationsteknik.

Som en expert sa -

Kommunikationsteknikens gränser är inte begränsade till tekniska begränsningar utan slutsatser baserade på rigorös matematik, som är omöjlig att bryta inom kort.

Och hur man ytterligare utforskar kommunikationspotentialen inom ramen för vetenskapliga principer är den outtröttliga jakten för många människor i kommunikationsbranschen.