• <ul id="84mog"></ul>
    <fieldset id="84mog"><menu id="84mog"></menu></fieldset>
    <ul id="84mog"><sup id="84mog"></sup></ul>
  • <ul id="84mog"></ul>
  • 第一次有人把5G講的這么簡單明了……

    2020-10-02|閱讀量:5692

    一個(gè)簡單且神奇的公式    今天的故事,從一個(gè)公式開始講起。這是一個(gè)既簡單又神奇的公式。說它簡單,是因?yàn)樗还仓挥?3 個(gè)字母。而說它神奇,是因?yàn)檫@個(gè)公式蘊(yùn)含了博大精深的通信技術(shù)奧秘,這個(gè)星球上有無數(shù)的人都在為之魂?duì)繅衾@。

    這個(gè)公式,就是它——

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    我相信很多同學(xué)都認(rèn)出這個(gè)公式了,如果沒認(rèn)出來,而且你又是一個(gè)理科生的話,請記得有空多給你的中學(xué)物理老師打打電話!

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    小棗君解釋一下,上面這個(gè)公式,這是物理學(xué)的基本公式,光速 = 波長 × 頻率。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    對于這個(gè)公式,可以這么說:無論是 1G、2G、3G,還是 4G、5G,萬變不離其宗,全部都是在它身上做文章,沒有跳出它的「五指山」。

    且聽我慢慢道來。。。

    有線?無線?

    通信技術(shù),無論什么黑科技白科技,歸根到底,就分為兩種——有線通信和無線通信。

    我和你打電話,信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播(看不見、摸不著),要么在實(shí)物上傳播(看得見、摸得著)。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    如果是在實(shí)體物質(zhì)上傳播,就是有線通信,基本上就是用的銅線、光纖這些線纜,統(tǒng)稱為有線介質(zhì)。

    在有線介質(zhì)上傳播數(shù)據(jù),速率可以達(dá)到很高的數(shù)值。

    以光纖為例,在實(shí)驗(yàn)室中,單條光纖最大速度已達(dá)到了 26Tbps。。。是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬六千倍。。。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 光纖

    而空中傳播這部分,才是移動(dòng)通信的瓶頸所在。

    目前主流的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),是 4G LTE,理論速率只有 150Mbps(不包括載波聚合)。這個(gè)和有線是完全沒辦法相比的。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    所以,5G 如果要實(shí)現(xiàn)端到端的高速率,重點(diǎn)是突破無線這部分的瓶頸 。

    好大一個(gè)波

    大家都知道,無線通信就是利用電磁波進(jìn)行通信。電波和光波,都屬于電磁波。

    電磁波的功能特性,是由它的頻率決定的。不同頻率的電磁波,有不同的屬性特點(diǎn),從而有不同的用途。

    例如,高頻的γ射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 電磁波的不斷頻率

    我們目前主要使用電波進(jìn)行通信。當(dāng)然,光波通信也在崛起,例如 LiFi。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ LiFi(Light Fidelity),可見光通信

    不偏題,回到電波先。

    電波屬于電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。

    為了避免干擾和沖突,我們在電波這條公路上進(jìn)一步劃分車道 ,分配給不同的對象和用途。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 不同頻率電波的用途

    請大家注意上面圖中的紅色字體。一直以來,我們主要是用中頻 ~ 超高頻進(jìn)行手機(jī)通信的。

    例如經(jīng)常說的「GSM900」、「CDMA800」,其實(shí)意思就是指,工作頻段在 900MHz 的 GSM,和工作頻段在 800MHz 的 CDMA。

    目前全球主流的 4G LTE 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),屬于特高頻和超高頻。

    我們國家主要使用超高頻:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    大家能看出來,隨著 1G、2G、3G、4G 的發(fā)展,使用的電波頻率是越來越高的。

    這是為什么呢?

    這主要是因?yàn)椋?nbsp;頻率越高,能使用的頻率資源越豐富。頻率資源越豐富,能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率就越高。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    更高 的頻率→ 更多 的資源→ 更快 的速度

    應(yīng)該不難理解吧?頻率資源就像車廂,越高的頻率,車廂越多,相同時(shí)間內(nèi)能裝載的信息就越多。

    那么,5G 使用的頻率具體是多少呢?

    如下圖所示:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    5G 的頻率范圍,分為兩種:一種是 6GHz 以下,這個(gè)和目前我們的 2/3/4G 差別不算太大。還有一種,就很高了,在 24GHz 以上。

    目前,國際上主要使用 28GHz 進(jìn)行試驗(yàn)(這個(gè)頻段也有可能成為 5G 最先商用的頻段)。

    如果按 28GHz 來算,根據(jù)前文我們提到的公式:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    好啦,這個(gè)就是 5G 的第一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)——毫 米 波。

    請?jiān)试S我再發(fā)一遍剛才那個(gè)頻率對照表:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    請注意看最下面一行,是不是就是「毫米波」?

    繼續(xù),繼續(xù)!

    好了,既然,頻率高這么好,你一定會問:「為什么以前我們不用高頻率呢?」

    原因很簡單——不是不想用,是用不起。

    電磁波的顯著特點(diǎn):頻率越高,波長越短,越趨近于直線傳播(繞射能力越差)。 頻率越高,在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。

    你看激光筆(波長 635nm 左右),射出的光是直的吧,擋住了就過不去了。

    再看衛(wèi)星通信和 GPS 導(dǎo)航(波長 1cm 左右),如果有遮擋物,就沒信號了吧。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    衛(wèi)星那口大鍋,必須校準(zhǔn)瞄著衛(wèi)星的方向,否則哪怕稍微歪一點(diǎn),都會影響信號質(zhì)量。

    移動(dòng)通信如果用了高頻段,那么它最大的問題,就是傳輸距離大幅縮短, 覆蓋能力大幅減弱 。

    覆蓋同一個(gè)區(qū)域,需要的 5G 基站數(shù)量,將大大超過 4G。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    基站數(shù)量意味著什么?錢?。⊥顿Y??!成本??!

    頻率越低,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就越省錢,競爭起來就越有利。這就是為什么,這些年,電信、移動(dòng)、聯(lián)通為了低頻段而爭得頭破血流。

    有的頻段甚至被稱為—— 黃金頻段 。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    這也是為什么,5G 時(shí)代,運(yùn)營商拼命懟設(shè)備商,希望基站降價(jià)。(如果真的上 5G,按以往的模式,設(shè)備商就發(fā)大財(cái)了。)

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    所以,基于以上原因,在高頻率的前提下,為了減輕網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的成本壓力,5G 必須尋找新的出路。

    出路有哪些呢?

    首先,就是微基站。

    微 基 站

    基站有兩種,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!

    宏基站:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 室外常見,建一個(gè)覆蓋一大片

    微基站:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 看上去是不是很酷炫?

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    ▲ 還有更小的,巴掌那么大

    其實(shí),微基站現(xiàn)在就有不少,尤其是城區(qū)和室內(nèi),經(jīng)常能看到。

    以后,到了 5G 時(shí)代,微基站會更多,到處都會裝上,幾乎隨處可見。

    你肯定會問,那么多基站在身邊,會不會對人體造成影響?

    我的回答是——不會。

    其實(shí),和傳統(tǒng)認(rèn)知恰好相反,事實(shí)上,基站數(shù)量越多,輻射反而越??!

    你想一下,冬天,一群人的房子里,一個(gè)大功率取暖器好,還是幾個(gè)小功率取暖器好?

    大功率方案▼

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    小功率方案▼

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    上面的圖,一目了然了?;拘?,功率低,對大家都好。如果只采用一個(gè)大基站,離得近,輻射大,離得遠(yuǎn),沒信號,反而不好。

    天線去哪了?

    大家有沒有發(fā)現(xiàn),以前大哥大都有很長的天線,早期的手機(jī)也有突出來的小天線,為什么現(xiàn)在我們的手機(jī)都沒有天線了?

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    其實(shí),我們并不是不需要天線,而是我們的天線變小了。

    根據(jù)天線特性,天線長度應(yīng)與波長成正比,大約在 1/10~1/4 之間。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    隨著時(shí)間變化,我們手機(jī)的通信頻率越來越高,波長越來越短,天線也就跟著變短啦!

    毫米波通信,天線也變成毫米級。。。

    這就意味著,天線完全可以塞進(jìn)手機(jī)的里面,甚至可以塞很多根。。。

    這就是 5G 的第三大殺手锏——Massive MIMO(多天線技術(shù))

    MIMO 就是「多進(jìn)多出」(Multiple-Input Multiple-Output),多根天線發(fā)送,多根天線接收。

    在 LTE 時(shí)代,我們就已經(jīng)有 MIMO 了,但是天線數(shù)量并不算多,只能說是初級版的 MIMO。

    到了 5G 時(shí)代,繼續(xù)把 MIMO 技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大,現(xiàn)在變成了加強(qiáng)版的 Massive MIMO(Massive:大規(guī)模的,大量的)。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    手機(jī)里面都能塞好多根天線,基站就更不用說了。

    以前的基站,天線就那么幾根:

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    5G 時(shí)代,天線數(shù)量不是按根來算了,是按「陣」。。?!柑炀€陣列」。。。一眼看去,要得密集恐懼癥的節(jié)奏。。。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    不過,天線之間的距離也不能太近。

    因?yàn)樘炀€特性要求,多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個(gè)波長以上。如果距離近了,就會互相干擾,影響信號的收發(fā) 。

    你是直的?還是彎的?

    大家都見過燈泡發(fā)光吧?

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    其實(shí),基站發(fā)射信號的時(shí)候,就有點(diǎn)像燈泡發(fā)光。

    信號是向四周發(fā)射的,對于光,當(dāng)然是照亮整個(gè)房間,如果只是想照亮某個(gè)區(qū)域或物體,那么,大部分的光都浪費(fèi)了。。。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    基站也是一樣,大量的能量和資源都浪費(fèi)了。

    我們能不能找到一只無形的手,把散開的光束縛起來呢?

    這樣既節(jié)約了能量,也保證了要照亮的區(qū)域有足夠的光。

    答案是:可以。

    這就是——波 束 賦 形

    波束賦形;在基站上布設(shè)天線陣列,通過射頻信號相位的控制 ,使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄,并指向它所提供服務(wù)的手機(jī),而且能跟據(jù)手機(jī)的移動(dòng)而轉(zhuǎn)變方向。這種空間復(fù)用技術(shù),由全向的信號覆蓋變?yōu)榱司珳?zhǔn)指向性服務(wù),波束之間不會干擾,在相同的空間中提供更多的通信鏈路,極大地提高基站的服務(wù)容量。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    直的都能掰成彎的。。。還有什么是通信磚家干不出來的?

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    別收我錢,行不行?

    在目前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中,即使是兩個(gè)人面對面撥打?qū)Ψ降氖謾C(jī)(或手機(jī)對傳照片),信號都是通過基站進(jìn)行中轉(zhuǎn)的,包括控制信令和數(shù)據(jù)包。。。

    而在 5G 時(shí)代,這種情況就不一定了。

    5G 的第五大特點(diǎn)——D2D,也就是 Device to Device(設(shè)備到設(shè)備)。

    D2D

    5G 時(shí)代,同一基站下的兩個(gè)用戶,如果互相進(jìn)行通信,他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā),而是直接手機(jī)到手機(jī)。。。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    這樣,就節(jié)約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。

    不過,如果你覺得這樣就不用付錢,那你就圖樣圖森破了。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    控制消息還是要從基站走的,你用著頻譜資源,運(yùn)營商爸爸怎么可能放過你。。。

    后記

    寫著寫著,小棗君發(fā)現(xiàn)洋洋灑灑寫的有點(diǎn)多。。。

    能看到這的,都是真愛啊。。。

    有史以來最強(qiáng)的 5G 入門科普!

    相信大家通過本文,對 5G 和她背后的通信知識已經(jīng)有了深刻的理解。而這一切,都只是源于一個(gè)小學(xué)生都能看懂的數(shù)學(xué)公式。不是么?

    通信技術(shù)并不神秘,5G 作為通信技術(shù)皇冠上最耀眼的寶石,也不是什么遙不可及的創(chuàng)新革命技術(shù),它更多是對現(xiàn)有通信技術(shù)的演進(jìn)。

    正如一位高人所說——

    通信技術(shù)的極限,并不是技術(shù)工藝方面的限制,而是建立在嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的推論,在可以遇見的未來是基本不可能突破的。

    如何在科學(xué)原理的范疇內(nèi),進(jìn)一步發(fā)掘通信的潛力,是通信行業(yè)眾多奮斗者們孜孜不倦的追求。

    文章來源于網(wǎng)絡(luò)

    返回列表
    主站蜘蛛池模板: 国产精品主播一区二区| 精品乱子伦一区二区三区高清免费播放 | 国产精品无码午夜福利| 久久夜色精品国产www| 亚洲日本精品一区二区| 国精品午夜福利视频不卡| 日韩精品无码免费视频| 人精品影院| 2020亚洲男人天堂精品| 久久精品aⅴ无码中文字字幕重口 久久精品a亚洲国产v高清不卡 | 国产精品久久久久久一区二区三区| 伊人久久精品无码二区麻豆 | 中文字幕精品一区二区三区视频| 国产成人精品久久综合| 国产精品91在线| 国产精品三级国产电影| 欧美亚洲色综久久精品国产| 亚洲欧美日韩国产成人精品影院| 国产精品女人呻吟在线观看| 999精品在线| 精品福利视频一区二区三区| 亚洲AV永久无码精品网站在线观看| 欧美日韩综合精品| 久久久久久亚洲精品不卡 | 国产在线精品国自产拍影院| 欧美一区二区精品| 国产精品福利网站导航| 69SEX久久精品国产麻豆| 久久精品国产99久久无毒不卡| 午夜精品久久久久久影视777 | 欧美精品一区二区久久| 国产精品一区在线观看你懂的| 久久免费国产精品一区二区| 精品无码人妻夜人多侵犯18| 亚洲精品欧美日韩| 日本午夜精品理论片A级APP发布| 99国产精品久久| 久久精品www| 午夜精品久视频在线观看| 日本一区精品久久久久影院 | 91精品国产综合久久四虎久久无码一级 |