一文揭開“5G”的廬山真面目,從未見過如此簡單明瞭的介紹!

到處都在談論5G,它是何方神聖?為什麼會引發如此廣泛的關注?好像武俠小說裡一個絕世高手即將橫空出世,大到王公貴族,小至平民百姓無一不在歡呼雀躍。為了將5G講的清楚且全面,我想作兩個部分來說明,第一部分介紹它的概念及原理,第二部分說說它的功能和用途。(現在呈現在您眼前的即是第一部分)

5G實際是指一種行業標準,即“第五代移動通信技術標準”。

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通信技術有兩種實現方式:有線通信和無線通信

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信息要麼通過可見的線纜傳輸,要麼通過電磁波在空中傳輸,用有線介質傳輸數據,可以達到很高的速率,而空中傳播這部分,正是移動通信的瓶頸所在。目前主流的4G LTE,理論速率只有150Mbps。這個和有線是完全沒辦法相比的。

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無線通信就像用一個小推車進行數據搬運,而有線通信則是用的大卡車,效果一目瞭然。

所以,5G如果要實現端到端的高速率,重點是突破無線這部分的瓶頸

這裡介紹一個神奇的公式,所有的奧秘都從這裡說起:

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解釋一下,上面這個公式,是物理學的基本公式:

光速 = 波長 × 頻率

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無論是 1G、2G、3G,還是 4G、5G,其實都是在它身上做文章

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1G實現了模擬語音通信,大哥大沒有屏幕只能打電話;

2G實現了語音通信數字化,功能機有了小屏幕可以發短信了;

3G實現了語音以外圖片等的多媒體通信,屏幕變大可以看圖片了;

4G實現了局域高速上網,大屏智能機可以看短視頻了,但在城市信號好,老家信號差。1G~4G都是著眼於人與人之間更方便快捷的通信,而5G將實現隨時、隨地、萬物互聯,讓人類敢於期待與地球上的萬物通過直播的方式無時差同步參與其中。

我們知道,無線通信就是利用電磁波進行通信。電波和光波,都屬於電磁波。

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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,從而有不同的用途,比如,高頻的γ射線,具有很大的殺傷力,可以用來治療腫瘤。

電波屬於電磁波的一種,它的頻率資源是有限的。

為了避免干擾和衝突,我們在電波這條公路上進一步劃分車道 ,分配給不同的對象和用途。

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不同頻率電波的用途

我們的手機所使用的就是紅色部分標註的波段,中頻 ~ 超高頻,而我們國家主要使用的是超高頻波段。

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隨著 1G、2G、3G、4G 的發展,使用的電波頻率是越來越高的。原因是頻率越高,能使用的頻率資源越豐富,頻率資源越豐富,能實現的傳輸速率就越高。

可以理解為更高的頻率→ 更多的資源→ 更快的速度

那麼問題來了:既然頻率越高越好,為什麼不直接使用高頻電波呢?

原因很簡單:用不起啊,成本太高了!

電磁波有個顯著的特點:頻率越高,波長越短,越趨近於直線傳播(繞射能力越差)。 頻率越高,在傳播介質中的衰減也越大。

移動通信如果用了高頻段,那麼它最大的問題,就是傳輸距離大幅縮短, 覆蓋能力大幅減弱

覆蓋同一個區域,需要的 5G 基站數量,將大大超過 4G。

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基站越多,成本就越多,沒有錢,沒有資源,一切都是空談!

高頻波這麼好,難道就因為成本壓力而只能乾著急嗎?

為了做出應對,5G必須尋找新的突破口,而“微基站”的想法一經提出,便讓我們看到了一絲希望。

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:

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宏基站

微基站:

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其實還有更小的,只有手掌那麼大


很多人會問,微基站這麼多,會不會對人體造成影響?

其實,和傳統認知恰好相反,事實上,基站數量越多,輻射反而越小!

試想一下,冬天,一群人的房子裡,一個大功率取暖器好,還是幾個小功率取暖器好?

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大功率取暖(資源分佈不均衡)

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小而美更舒適合理

不要以為5G技術僅僅就只是利用高頻波這麼簡單哦,其實它還有一個牛X的地方就是“波形束縛”。

波束賦形:在基站上佈設天線陣列,通過射頻信號相位的控制 ,使得相互作用後的電磁波的波瓣變得非常狹窄,並指向它所提供服務的手機,而且能跟據手機的移動而轉變方向。這種空間複用技術,由全向的信號覆蓋變為了精準指向性服務,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容量。

說白了就是能降低損耗,節約資源。就像房頂的燈光,如果我們僅僅需要照到書桌而不是其他區域,那麼就嚴重浪費了資源。

在目前的移動通信網絡中,即使是兩個人面對面撥打對方的手機(或手機對傳照片),信號都是通過基站進行中轉的,包括控制信令和數據包。。。

而在 5G 時代,這種情況就不一定了。

5G 的另一個令人期待的地方——D2D,也就是 Device to Device(設備到設備)。

D2D

5G 時代,同一基站下的兩個用戶,如果互相進行通信,他們的數據將不再通過基站轉發,而是直接手機到手機。。。

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這樣,就節約了大量的空中資源,也減輕了基站的壓力。

通信技術並不神秘,5G 作為通信技術皇冠上最耀眼的寶石,也不是什麼遙不可及的創新革命技術,它更多是對現有通信技術的演進。

歷史在推衍,技術在革新,日新月異的環境下,希望我們能不忘初心,內心依然靈動,生活依然精彩。

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