Jaka jest różnica między 5G a 4G?
Dzisiejsza historia zaczyna się od formuły.
To prosta, ale magiczna formuła.Jest prosty, ponieważ ma tylko trzy litery.I to jest niesamowite, ponieważ jest to formuła, która zawiera w sobie tajemnicę technologii komunikacyjnej.
Formuła to:
Pozwólcie, że wyjaśnię wzór, który jest podstawowym wzorem fizyki: prędkość światła = długość fali * częstotliwość.
O formule można powiedzieć: czy to 1G, 2G, 3G, czy 4G, 5G, wszystko na własną rękę.
Przewodowy?Bezprzewodowy?
Istnieją tylko dwa rodzaje technologii komunikacyjnych – komunikacja przewodowa i komunikacja bezprzewodowa.
Jeśli do ciebie zadzwonię, dane informacyjne są albo w powietrzu (niewidoczne i niematerialne), albo w materiale fizycznym (widoczne i namacalne).
Jeśli jest przesyłany na materiale fizycznym, jest to komunikacja przewodowa.Używany jest drut miedziany, światłowód itp., Wszystkie określane jako media przewodowe.
Gdy dane są przesyłane przez media przewodowe, szybkość może osiągnąć bardzo wysokie wartości.
Na przykład w laboratorium maksymalna prędkość pojedynczego włókna osiągnęła 26 Tb/s;to dwadzieścia sześć tysięcy razy więcej niż tradycyjny kabel.
Światłowód
Komunikacja powietrzna jest wąskim gardłem komunikacji mobilnej.
Obecnym głównym standardem mobilnym jest 4G LTE, teoretyczna prędkość zaledwie 150 Mb/s (z wyłączeniem agregacji operatorów).To zupełnie nic w porównaniu z kablówką.
Dlatego,jeśli 5G ma osiągnąć wysoką prędkość od końca do końca, punktem krytycznym jest przebicie się przez bezprzewodowe wąskie gardło.
Jak wszyscy wiemy, komunikacja bezprzewodowa polega na wykorzystaniu fal elektromagnetycznych do komunikacji.Fale elektroniczne i fale świetlne są falami elektromagnetycznymi.
Jej częstotliwość określa funkcję fali elektromagnetycznej.Fale elektromagnetyczne o różnych częstotliwościach mają różne właściwości, a zatem mają inne zastosowania.
Na przykład promienie gamma o wysokiej częstotliwości mają znaczną śmiertelność i mogą być stosowane w leczeniu nowotworów.
Obecnie do komunikacji używamy głównie fal elektrycznych.oczywiście pojawia się rozwój komunikacji optycznej, takiej jak LIFI.
LiFi (wierność światła), komunikacja w świetle widzialnym.
Wróćmy najpierw do fal radiowych.
Elektronika należy do rodzaju fali elektromagnetycznej.Jego zasoby częstotliwości są ograniczone.
Podzieliliśmy częstotliwość na różne części i przypisaliśmy je do różnych obiektów i zastosowań, aby uniknąć zakłóceń i konfliktów.
| Nazwa zespołu | Skrót | Numer zespołu ITU | Częstotliwość i długość fali | Przykładowe zastosowania |
| Ekstremalnie niska częstotliwość | ELF | 1 | 3-30 Hz100 000-10 000 km | Łączność z okrętami podwodnymi |
| Bardzo niska częstotliwość | SLF | 2 | 30-300 Hz10 000-1 000 km | Łączność z okrętami podwodnymi |
| Ultra niska częstotliwość | ULF | 3 | 300-3000 Hz1000-100 km | Komunikacja podwodna, komunikacja w kopalniach |
| Bardzo niska częstotliwość | VLF | 4 | 3-30 kHz100-10 km | Nawigacja, sygnały czasu, komunikacja podwodna, bezprzewodowe pulsometry, geofizyka |
| Niska częstotliwość | LF | 5 | 30-300 kHz10-1 km | Nawigacja, sygnały czasu, nadawanie AM Longwave (Europa i część Azji), RFID, krótkofalarstwo |
| Średnia częstotliwość | MF | 6 | 300-3000 kHz1000-100m | Transmisje AM (fale średnie), radio amatorskie, latarnie lawinowe |
| Wysoka częstotliwość | HF | 7 | 3-30MHz100-10 mln | Transmisje na falach krótkich, radio w paśmie obywatelskim, radio amatorskie i komunikacja lotnicza poza horyzontem, RFID, radar pozahoryzontalny, automatyczne ustanawianie łącza (ALE) / łączność radiowa na falach o częstotliwości bliskiej pionowej (NVIS), radiotelefonia morska i mobilna |
| Bardzo wysoka częstotliwość | UKF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, transmisje telewizyjne, łączność na linii wzroku ziemia-samolot i samolot-samolot, lądowa mobilna i morska łączność mobilna, radio amatorskie, radio pogodowe |
| Ultra wysoka częstotliwość | UHF | 9 | 300-3000 MHz1-0,1m | Transmisje telewizyjne, kuchenka mikrofalowa, urządzenia/komunikacja mikrofalowa, radioastronomia, telefony komórkowe, bezprzewodowa sieć LAN, Bluetooth, ZigBee, GPS i radiotelefony, takie jak urządzenia lądowe, radia FRS i GMRS, radio amatorskie, radio satelitarne, systemy zdalnego sterowania, ADSB |
| Bardzo wysoka częstotliwość | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10mm | Radioastronomia , urządzenia / komunikacja mikrofalowa , bezprzewodowa sieć LAN , DSRC , najnowocześniejsze radary , satelity komunikacyjne , nadawanie telewizji kablowej i satelitarnej , DBS , radio amatorskie , radio satelitarne |
| Ekstremalnie wysoka częstotliwość | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1mm | Radioastronomia, mikrofalowy przekaźnik radiowy wysokiej częstotliwości, teledetekcja mikrofalowa, radio amatorskie, broń ukierunkowana, skaner fal milimetrowych, bezprzewodowa sieć LAN 802.11ad |
| Teraherc lub niezwykle wysoka częstotliwość | THz THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Eksperymentalne obrazowanie medyczne zastępujące promieniowanie rentgenowskie, ultraszybka dynamika molekularna, fizyka materii skondensowanej, terahercowa spektroskopia w dziedzinie czasu, przetwarzanie/komunikacja terahercowa, teledetekcja |
Wykorzystanie fal radiowych o różnych częstotliwościach
Używamy głównieMF-SHFdo komunikacji przez telefon komórkowy.
Na przykład „GSM900” i „CDMA800” często odnoszą się do GSM działającego na częstotliwości 900 MHz i CDMA działającej na częstotliwości 800 MHz.
Obecnie główny światowy standard technologii 4G LTE należy do UHF i SHF.
Chiny używają głównie SHF
Jak widać, wraz z rozwojem 1G, 2G, 3G, 4G, wykorzystywana częstotliwość radiowa jest coraz wyższa.
Dlaczego?
Dzieje się tak głównie dlatego, że im wyższa częstotliwość, tym więcej dostępnych zasobów częstotliwości.Im więcej zasobów częstotliwości jest dostępnych, tym wyższą prędkość transmisji można osiągnąć.
Wyższa częstotliwość oznacza więcej zasobów, co oznacza większą prędkość.
Więc do czego 5G wykorzystuje określone częstotliwości?
Jak pokazano niżej:
Zakres częstotliwości 5G dzieli się na dwa typy: jeden poniżej 6 GHz, który nie różni się zbytnio od naszych obecnych 2G, 3G, 4G, oraz drugi, który jest wysoki, powyżej 24 GHz.
Obecnie 28GHz jest wiodącym międzynarodowym pasmem testowym (pasmo częstotliwości może stać się również pierwszym komercyjnym pasmem częstotliwości dla 5G)
Jeśli obliczone przez 28 GHz, zgodnie ze wzorem, o którym wspomnieliśmy powyżej:
Cóż, to pierwsza cecha techniczna 5G
Fala milimetrowa
Pozwólcie, że ponownie pokażę tabelę częstotliwości:
| Nazwa zespołu | Skrót | Numer zespołu ITU | Częstotliwość i długość fali | Przykładowe zastosowania |
| Ekstremalnie niska częstotliwość | ELF | 1 | 3-30 Hz100 000-10 000 km | Łączność z okrętami podwodnymi |
| Bardzo niska częstotliwość | SLF | 2 | 30-300 Hz10 000-1 000 km | Łączność z okrętami podwodnymi |
| Ultra niska częstotliwość | ULF | 3 | 300-3000 Hz1000-100 km | Komunikacja podwodna, komunikacja w kopalniach |
| Bardzo niska częstotliwość | VLF | 4 | 3-30 kHz100-10 km | Nawigacja, sygnały czasu, komunikacja podwodna, bezprzewodowe pulsometry, geofizyka |
| Niska częstotliwość | LF | 5 | 30-300 kHz10-1 km | Nawigacja, sygnały czasu, nadawanie AM Longwave (Europa i część Azji), RFID, krótkofalarstwo |
| Średnia częstotliwość | MF | 6 | 300-3000 kHz1000-100m | Transmisje AM (fale średnie), radio amatorskie, latarnie lawinowe |
| Wysoka częstotliwość | HF | 7 | 3-30MHz100-10 mln | Transmisje na falach krótkich, radio w paśmie obywatelskim, radio amatorskie i komunikacja lotnicza poza horyzontem, RFID, radar pozahoryzontalny, automatyczne ustanawianie łącza (ALE) / łączność radiowa na falach o częstotliwości bliskiej pionowej (NVIS), radiotelefonia morska i mobilna |
| Bardzo wysoka częstotliwość | UKF | 8 | 30-300MHz10-1m | FM, transmisje telewizyjne, łączność na linii wzroku ziemia-samolot i samolot-samolot, lądowa mobilna i morska łączność mobilna, radio amatorskie, radio pogodowe |
| Ultra wysoka częstotliwość | UHF | 9 | 300-3000 MHz1-0,1m | Transmisje telewizyjne, kuchenka mikrofalowa, urządzenia/komunikacja mikrofalowa, radioastronomia, telefony komórkowe, bezprzewodowa sieć LAN, Bluetooth, ZigBee, GPS i radiotelefony, takie jak urządzenia lądowe, radia FRS i GMRS, radio amatorskie, radio satelitarne, systemy zdalnego sterowania, ADSB |
| Bardzo wysoka częstotliwość | SHF | 10 | 3-30 GHz100-10mm | Radioastronomia , urządzenia / komunikacja mikrofalowa , bezprzewodowa sieć LAN , DSRC , najnowocześniejsze radary , satelity komunikacyjne , nadawanie telewizji kablowej i satelitarnej , DBS , radio amatorskie , radio satelitarne |
| Ekstremalnie wysoka częstotliwość | EHF | 11 | 30-300 GHz10-1mm | Radioastronomia, mikrofalowy przekaźnik radiowy wysokiej częstotliwości, teledetekcja mikrofalowa, radio amatorskie, broń ukierunkowana, skaner fal milimetrowych, bezprzewodowa sieć LAN 802.11ad |
| Teraherc lub niezwykle wysoka częstotliwość | THz THF | 12 | 300-3000 GHz1-0,1 mm | Eksperymentalne obrazowanie medyczne zastępujące promieniowanie rentgenowskie, ultraszybka dynamika molekularna, fizyka materii skondensowanej, terahercowa spektroskopia w dziedzinie czasu, przetwarzanie/komunikacja terahercowa, teledetekcja |
Proszę zwrócić uwagę na dolną linię.Czy to jestfala milimetrowa!
Cóż, skoro wysokie częstotliwości są tak dobre, dlaczego wcześniej nie używaliśmy wysokich częstotliwości?
Powód jest prosty:
– nie chodzi o to, że nie chcesz go używać.Chodzi o to, że cię na to nie stać.
Niezwykłe cechy fal elektromagnetycznych: im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali, im bliżej propagacji liniowej (tym gorsza zdolność dyfrakcji).Im wyższa częstotliwość, tym większe tłumienie w ośrodku.
Spójrz na swój długopis laserowy (długość fali wynosi około 635 nm).Emitowane światło jest proste.Jeśli ją zablokujesz, nie możesz przez nią przejść.
Następnie spójrz na komunikację satelitarną i nawigację GPS (długość fali to około 1 cm).Jeśli pojawi się przeszkoda, nie będzie sygnału.
Duży garnek satelity musi być skalibrowany, aby skierować satelitę we właściwym kierunku, w przeciwnym razie nawet niewielka niewspółosiowość wpłynie na jakość sygnału.
Jeśli komunikacja mobilna wykorzystuje pasmo wysokich częstotliwości, jej największym problemem jest znaczne skrócenie odległości transmisji, a także znaczne ograniczenie zasięgu.
Aby pokryć ten sam obszar, liczba wymaganych stacji bazowych 5G znacznie przekroczy 4G.
Co oznacza liczba stacji bazowych?Pieniądze, inwestycja i koszt.
Im niższa częstotliwość, tym tańsza będzie sieć i tym bardziej konkurencyjna.Dlatego wszyscy przewoźnicy walczyli o pasma o niskiej częstotliwości.
Niektóre pasma są nawet nazywane – złotymi pasmami częstotliwości.
Dlatego w oparciu o powyższe powody, zakładając wysoką częstotliwość, aby zmniejszyć presję kosztową budowy sieci, 5G musi znaleźć nowe wyjście.
A jakie są wyjścia?
Po pierwsze, jest mikro stacja bazowa.
Mikro stacja bazowa
Istnieją dwa rodzaje stacji bazowych, stacje bazowe mikro i stacje bazowe makro.Spójrz na nazwę, a mikro stacja bazowa jest malutka;makro stacja bazowa jest ogromna.
Stacja bazowa makro:
Aby pokryć duży obszar.
Mikro stacja bazowa:
Bardzo mały.
Obecnie często można zobaczyć wiele mikrostacji bazowych, zwłaszcza na obszarach miejskich iw pomieszczeniach.
W przyszłości, jeśli chodzi o 5G, będzie ich znacznie więcej i będą instalowane wszędzie, prawie wszędzie.
Możesz zapytać, czy będzie jakiś wpływ na ludzkie ciało, jeśli wokół będzie tak wiele stacji bazowych?
Moja odpowiedź brzmi nie.
Im więcej stacji bazowych, tym mniej promieniowania.
Pomyślcie, zimą, w domu z grupą ludzi, lepiej mieć jeden grzejnik dużej mocy czy kilka grzejników małej mocy?
Mała stacja bazowa, mała moc i odpowiednia dla każdego.
Jeśli tylko duża stacja bazowa, promieniowanie jest znaczne i zbyt daleko, nie ma sygnału.
Gdzie jest antena?
Czy zauważyłeś, że w przeszłości telefony komórkowe miały długie anteny, a pierwsze telefony komórkowe miały małe anteny?Dlaczego teraz nie mamy anten?
Cóż, nie chodzi o to, że nie potrzebujemy anten;chodzi o to, że nasze anteny są coraz mniejsze.
Zgodnie z charakterystyką anteny długość anteny powinna być proporcjonalna do długości fali, w przybliżeniu między 1/10 ~ 1/4
Wraz ze zmianami czasu częstotliwość komunikacji naszych telefonów komórkowych jest coraz wyższa, a długość fali coraz krótsza, a antena również stanie się szybsza.
Komunikacja na falach milimetrowych, antena również staje się milimetrowa
Oznacza to, że antenę można włożyć w całości do telefonu komórkowego, a nawet kilka anten.
To trzeci klucz 5G
Massive MIMO (technologia wieloantenowa)
MIMO, co oznacza wiele wejść, wiele wyjść.
W dobie LTE mamy już MIMO, ale ilość anten nie jest zbyt duża i można jedynie powiedzieć, że jest to wcześniejsza wersja MIMO.
W erze 5G technologia MIMO staje się ulepszoną wersją Massive MIMO.
Telefon komórkowy może być wypchany wieloma antenami, nie mówiąc już o wieżach komórkowych.
W poprzedniej stacji bazowej było tylko kilka anten.
W erze 5G liczba anten nie jest mierzona sztukami, ale układem anten „Array”.
Jednak anteny nie powinny znajdować się zbyt blisko siebie.
Ze względu na charakterystykę anten, układ wieloantenowy wymaga utrzymywania odległości między antenami powyżej połowy długości fali.Jeśli podejdą zbyt blisko, będą się wzajemnie zakłócać i wpływać na transmisję i odbiór sygnałów.
Gdy stacja bazowa wysyła sygnał, przypomina żarówkę.
Sygnał jest emitowany do otoczenia.Światło ma oczywiście oświetlać całe pomieszczenie.Jeśli chodzi tylko o zilustrowanie określonego obszaru lub obiektu, większość światła jest marnowana.
Stacja bazowa jest taka sama;marnuje się dużo energii i zasobów.
A więc, czy możemy znaleźć niewidzialną rękę, która zwiąże rozproszone światło?
To nie tylko oszczędza energię, ale także zapewnia wystarczającą ilość światła do oświetlanego obszaru.
Odpowiedź brzmi tak.
To jestKształtowanie wiązki
Kształtowanie wiązki lub filtrowanie przestrzenne to technika przetwarzania sygnału stosowana w układach czujników do kierunkowej transmisji lub odbioru sygnału.Osiąga się to poprzez łączenie elementów w układzie antenowym, tak aby sygnały pod określonymi kątami podlegały konstruktywnej interferencji, podczas gdy inne doświadczały destrukcyjnej interferencji.Kształtowanie wiązki można zastosować zarówno po stronie nadawczej, jak i odbiorczej, aby uzyskać selektywność przestrzenną.
Ta technologia multipleksowania przestrzennego zmieniła się z zasięgu sygnału dookólnego na precyzyjne usługi kierunkowe, nie będzie kolidować między wiązkami w tej samej przestrzeni, aby zapewnić więcej łączy komunikacyjnych, znacznie poprawić wydajność usług stacji bazowej.
W obecnej sieci komórkowej, nawet jeśli dwie osoby rozmawiają ze sobą twarzą w twarz, sygnały są przekazywane przez stacje bazowe, w tym sygnały kontrolne i pakiety danych.
Ale w erze 5G taka sytuacja niekoniecznie ma miejsce.
Piąta istotna cecha 5G —D2Djest urządzenie do urządzenia.
W erze 5G, jeśli dwóch użytkowników w ramach tej samej stacji bazowej komunikuje się ze sobą, ich dane nie będą już przekazywane przez stację bazową, ale bezpośrednio do telefonu komórkowego.
W ten sposób oszczędza wiele zasobów powietrza i zmniejsza nacisk na stację bazową.
Ale jeśli myślisz, że nie musisz płacić w ten sposób, to się mylisz.
Wiadomość kontrolna musi również pochodzić ze stacji bazowej;korzystasz z zasobów widma.Jak Operatorzy mogli pozwolić ci odejść?
Technologia komunikacyjna nie jest tajemnicą;jako klejnot w koronie technologii komunikacyjnej, 5G nie jest nieosiągalną technologią rewolucji innowacyjnej;jest to bardziej ewolucja istniejącej technologii komunikacyjnej.
Jak powiedział jeden z ekspertów —
Ograniczenia technologii komunikacyjnych nie ograniczają się do ograniczeń technicznych, ale wnioskowania opartego na rygorystycznej matematyce, której nie można szybko przełamać.
A jak dalej badać potencjał komunikacji w ramach zasad naukowych, to niestrudzona pogoń wielu ludzi w branży komunikacyjnej.
Czas postu: czerwiec-02-2021