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来源:未知 作者:admin 发布时间:2018-01-10 20:01 浏览量:
秒懂5G!艰深易懂内行也能看清楚

这一切,要从一个“神奇的公式”说起。。。

   一个神奇的公式。。。   

就是这个公式。。。

还记得这个公式的童鞋,请自豪地为本人鼓个掌。。。

假如不记得,或是看不懂,也不要紧,小枣君说明一下。。。

就是这个超简略的公式,包含了我们无线通信技术的胸无点墨。。。

无论是旧事随风的1G、2G、3G,仍是英姿飒爽的4G、5G,说来说去,都是在这个数学公式上做文章。。。

且听我缓缓道来。。。

    有线?无线?……  

通信技术,无论什么黑科技白科技,只分两种--有线通信和无线通信

我和你打德律风,信息数据要么在空中传播(看不见、摸不着),要么在什物上传播(看得见、摸得着)。。。

在有线介质上传布数据,想要高速很轻易。。。 

试验室中,单条光纤最大速度已到达了26Tbps。。。是传统网线的两万六千倍。。。

而空中流传这部门,才是移动通信的瓶颈地点。。。

所以,5G重点是研讨无线这局部的瓶颈冲破。

  好大一个波。。。  

大家都知道,电波和光波都属于电磁波。。。

电磁波的频率资源无限,根据不同的频率特性,有不同的用途。。。

我们目前主要使用电波停止通信。。。

当然,光波通信也在突起,例如可见光通信LiFi(LightFidelity)

?图片来自网络

不偏题,回到电波先。。。

电波属于电磁波的一种,它的频率资源也是无限的。。。

为了防止干扰和抵触,我们在电波这条公路长进一步划分车道,调配给分歧的对象和用处。。。

?不同频率电波的用途

大家留神下面图中的白色字体。始终以来,我们重要是用中频~超高频停止手机通信的。。。

例如常常说的“GSM900”、“CDMA800”,其实就是任务频段900MHz和800MHz的意思。。。

目前主流的4G LTE,属于超高频和特高频。。。

我们国家主要使用超高频:

跟着1G、2G、3G、4G的开展,应用的频率是越来越高的。。。

为什么呢?

因为频率越高,速度越快。。。

又为什么呢? 

因为频率越高,车道(频段)越宽。。。 

看懂了吧。。。车道按指数级扩展。。。

更高的频率→更大的带宽→更快的速度

5G的频段详细是几多呢?

上个月,我们国度工信手下发告诉,明白了我国的5G初始中几次段:

3.3-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段

同时,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在征集看法。

目前,国际上主要使用28GHz停止实验(这个频段也有可能成为5G最先商用的频段)。

如果按28GHz来算,根据前文我们提到的公式:

好啦,这个就是5G的第一个技术特点-- 

毫米波

继承,持续。。。

既然,频率高这么好,你一定会问:“为什么以前我们不用高频率呢?”

原因很简单--不是不想用。。。是用不起。。。

电磁波的一个明显特点:频率越高(波长越短),就越趋近于直线传播(绕射才能越差)。。。


而且,频率越高,传播进程中的衰减也越大。。。

你看激光笔(波长635nm摆布),射出的光是直的吧,盖住了就过不去了。。。

再看卫星通信和GPS导航(波长1cm左右),如果有遮挡物,就没信号了吧。。。

并且,卫星那口大锅,必需校准瞄着卫星的标的目的。。。略微歪一点,城市有影响。。。

如果5G用高频段,那么它最大的成绩,就是覆盖能力会大幅削弱。

覆盖统一个区域,须要的基站数量将大大超越4G。

这就是为什么这些年,电信、移动、联通为了低频段而争得头破血流。。。

基站就是要花钱买的啊。。。能不玩命争夺么。。。

有的频段甚至被称为--黄金频段。。。

这也是为什么5G时代,经营商拼命怼设备商。。。

甚至要挟要自己研发通信装备。。。

所以,基于以上原因。。。

在高频率的条件下,为了加重覆盖方面的本钱压力,5G必须寻觅新的前途。。。

起首,是微基站。 

微基站

基站有两种,微基站和宏基站。看名字就晓得,微基站很小,宏基站很大!

以前都是大的基站,建一个笼罩一年夜片 ?

当前更多的将是微基站,四处都装,到处可见。

?微基站 看上去是不是很酷炫?

微基站的外型有许多种,机动地与四周的情况相融会(假装),不会让用户在心思上发生不适。。。

提示

基站对人体安康不会形成影响。

         --小枣君宣 

而且,刚好相反,实在基站数目越多,辐射反而越小! 

你想一下,冬天,一群人的屋子里,一个大功率取暖器好,还是几个小功率取暖器好?

大功率计划?

小功率方案?

基站越玲珑,数量越多,覆盖就越好,速度就越快。。。

 天线去哪了? 

大师有不发明,以前大哥大都有很长的天线,晚期的手机也有凸起来的小天线,为什么后来咱们就看不到带天线的手机了?

有人说,是由于信号好了,不需要天线了。。。

其实错误。。。旌旗灯号再好,也不克不及没有天线。。。

更主要的起因是--天线变小了。。。

依据天线特征,天线长度应与波长成反比,大概在1/10~1/4之间。

频率越高,波长越短,天线也就随着变短啦! 

毫米波,天线也酿成毫米级。。。

这就象征着,天线完整能够塞进手机的外面,甚至可以塞良多根。。。

这就是5G的第三大杀手锏-- 

Massive MIMO

MIMO就是“多进多出”(Multiple-Input Multiple-Output),多根天线发送,多根天线接受。

在LTE时代就曾经有MIMO了,5G继续发挥光大,变成了增强版的Massive MIMO(Massive:大范围的,大量的)。

手机都能塞很多多少根,基站就更不必说了。。。

?以前的基站,天线就那么多少根。。。

5G时代,就不是按根来算了,是按“阵”。。。“天线阵列”。。。

?天线多得排成阵了。。。一眼看去一大片的节拍。。。

不外,天线之间的间隔也不能太近。

因为天线特性要求,多天线阵列请求天线之间的距离坚持在半个波长以上。

不要问我为什么,去问迷信家。。。

你是直的?还是弯的?

大家都见过灯胆发光吧? 

其实,基站发射信号的时分,就有点像灯泡发光。

信号是向四处发射的,对光,当然是照亮全部房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都挥霍了。。。

基站也是一样,大批的能量和资本都糟蹋了。 

我们能不能找到一只有形的手,把散开的光约束起来呢? 

如许既节俭了能量,也保障了要照亮的区域有足够的光。

谜底是:可以。

这就是--

波束赋形

波束赋形

在基站上布设天线阵列,经过对射频信号相位的把持,使得彼此感化后的电磁波的波瓣变得十分狭小,并指向它所提供效劳的手机,而且能跟据手机的挪动而改变方向。

这种空间复用技巧,由全向的信号覆盖变为了精准指向性效劳,波束之间不会烦扰,在雷同的空间中供给更多的通信链路,极大地进步基站的效劳容量。

直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的?

别收我钱,行不可?

在今朝的通信收集中,即便是两团体背靠背拨打对方的手机(或手机对传照片),信号都是经过基站停止直达的,包含节制信令和数据包。。。 

而在5G时期,这种情形就不必定了。。。

5G的第五大特色--D2D,也就是Device to Device。

D2D

5G时代,同一基站下的两个用户,如果相互停止通信,他们的数据将不再经过基站转发,而是直接办机得手机。。。

这样,就勤俭了大量的空中资源,也加重了基站的压力。 

不过,如果你感到这样就不用付钱,那你就图样图森破了。。。

掌握新闻还是要从基站走的,而且用着频谱资源,运营商爸爸怎样可能放过你。。。

跋文。。。

写着写着,小枣君发现洋洋洒洒写的有点多。。。

能看到这的,都是真爱。。。

信任大家经过本文对5G跟她背地的通讯常识曾经有了深入懂得,而这所有,都只是源于一个现在小先生都能看懂的数学公式。。。

通信技术并不奥秘,5G作为通信技术皇冠上最刺眼的宝石,也不是什么高不可攀的翻新反动技术,它更多是对现有通信技术的演进。

正如一位高人所说--

通信技术的极限,并不是技术工艺方面的限度,而是树立在谨严数学基本上的推论,在可以碰见的将来是基础不成能打破的。

如安在科学道理的范围内,进一步挖掘通信的潜力,是通信行业浩繁斗争者们不知疲倦的寻求。。。

就到这里吧,感谢大家的支撑,再会!

本文起源大众号:鲜枣讲堂(ID:linjoocom)