5G•探秘(上)

作者: Mojaves | 来源:发表于2019-05-14 23:10 被阅读13次

    随着华为5G事件引起的全民热潮以及三大通信运营商的推介, 5G这个即将面世的通信技术究竟是怎样的呢?

    5G•探秘(上)

    今天小科技就带你一探究竟,用传统易懂的方式教你入门5G,了解未来。

    何谓5G?

    5G就是第五代通信技术,其定义与现阶段我们广泛使用的4G相同。而它的主要特性有毫米波、超宽带、超高速度以及游戏玩家注重的超低延时。

    为了让对比更为明显,小科技特别的列出了从1G到5G的变化。

    •1G  模拟语音通信 (代表:曾经的砖头机“大哥大”是没有屏幕的)

    •2G  语音通信数字化 (代表:“小灵通”、“夏新”大家还记得吗?这些有小屏幕的功能机可以发送短信了)

    •3G  加上了图片等色彩的多媒体通信 (代表:这一阶段智能手机开始萌芽发展,可以浏览图片)

    •4G  局域高速上网 (代表:大家应该深有体会吧,大屏智能手机携带强劲性能,为你开启“抖音”、“快手”等动态视频时代)

    •5G  还真不好描述,那来个八字总结:随时随地,万物互联。

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    主要技术手段

    相信大家上中学物理课的时候都学过一个公式 :

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    看到这个公式,不知道大家有没有猜到下面会说什么吗?

    是的,有线,无线

    说白了,这就是两种通信技术,而往往在有线介质上传输数据速率可以达到很高的值,这一技术的难度并不高,所以对比过来,无线这种空中传播的技术才是移动通信时代的技术瓶颈所在。

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    我们现在使用的4G LTE,理论速率只有150 Mbps ,而有线领域早已突破了千兆级别。

    所以5G要想实现端对端传输的高速率,技术重点就在于无线这一部分。

    这个波好大!

    大家都知道,无线通信基于电磁波进行,而我们所了解的电波和光波就是电磁波大家庭中的两员。

    频率决定了不同电磁波不同的属性特点从而实现了现实世界中不同的用途。

    目前,在通信领域使用的主要是电波。当然LiFi这种光波通信也在发展之中(但请注意不要将其与WiFi、HiFi等混为一谈)

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    一直以来,我们主要用中频~超高频进行手机通信,例如GSM900其实意思是指工作在900Mhz的GSM ,而从1G到5G电磁波频率越来越高,主要原因在于频率越高能使用的频率资源越丰富,从而传输速率也就越高。而5G的频率范围有两种:① 6Ghz以下 ② 24Ghz以上(可是很高了),目前国际上普遍使用28Ghz进行实验,而按照这一数值来计算的话,根据前面的公式,波长等于光速除以频率约等于10.7mm

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    看到这,大家懂了吧? 5G是毫米波,而它对应的频率名称就是极高频 (EHF)

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    大家肯定会说,既然频率高这么好,以前怎么不用呢?

    不是不用 是用不起

    举个例子,大家现在都知道WIFI有两个波段 2.4Ghz和5Ghz 。 5Ghz的特点:速度快,但穿墙能力弱;2.4Ghz速率不如5Ghz,但胜在传输距离远,穿墙能力强。所以5G这么高的频率,其传输距离和覆盖能力都不比以前了。覆盖同一片区域,需要基站的数目必定大大超过4G ,而基站=成本,频率越高,网络建设越烧钱,这是运营商难以接受的。

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    所以,基于成本压力,5G寻找出了新的出路。

    首先就是,

    微基站

    说到基站这个名字,大家应该都不陌生,它有两种类别,一种是微基站,另外一种是宏基站。

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    微基站:

    5G•探秘(上) 5G•探秘(上)

    随着5G时代的来临,相信这样的微基站会更多的。那么问题来了,作为信号中介这么多的基站发射电波,这辐射不得对人类健康造成巨大的影响嘛?

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    其实不然,事实上,基站的数目越多,辐射反而越小,所以不要为你的健康焦虑哦!

    Where is the 天线 ?

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    记得以前的手机都有一个小天线,可是反观现在的手机怎么做的越来越薄?越来越漂亮了呢?那我们的天线去哪儿了?好吧,让我们来用数学的方式找找天线。

    根据天线特性公式,天线长度与波长成正比。

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    看到了吧,随着手机通信技术的发展,频率越来越高,波长短了,天线也就短了,而这也意味着现在的和以后的5G手机可以塞进去更多的天线,天线多了,信号好了,传输通道多了,速度也就快了。

    此时,5G的第三大特性,闪亮登场了。

    Massive MIMO (大规模多天线技术)

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    MIMO就是“多进多出”的意思,现在2×2 MU—MIMO技术已经广泛应用于家用路由器、电脑网卡以及手机当中。但显然,2×2 还不够快,所以加强版的Massive MIMO产生并助力5G发展。

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    既然有了这么多的天线,咱还能按根算吗?当然不能,所以新的描述词也出来了:

    天线阵列

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    通过部署天线阵列对射频信号相位的控制(波束赋形),极大的提高了5G基站的速度和服务容量。

    如果以后打电话不收钱了,你喜欢吗?

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    哈哈哈,这当然是不可能的,运营商哪有那么傻。在当前的移动通信网络中,两个人即使坐在对面打电话,其信号都是通过基站转接的,那么在5G时代,这样的方式又是怎样的呢?这就得引入一个新的5G特性了。

    D2D(Divce to Divce:设备到设备)

    说完这个名词,大家应该想到了吧?对,没错,以后在同一基站中的两个人如果相互通信,他们的数据包传输将会是从手机到手机的过程,这样无疑减少了很多电波传输,也减轻了中介端的压力。

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