Was ist der Unterschied zwischen 5G und 4G?

Was ist der Unterschied zwischen 5G und 4G?

Die heutige Geschichte beginnt mit einer Formel.

Es ist eine einfache, aber magische Formel.Es ist einfach, weil es nur drei Buchstaben hat.Und es ist erstaunlich, weil es eine Formel ist, die das Mysterium der Kommunikationstechnologie enthält.

Die Formel lautet:

Erlauben Sie mir, die Formel zu erklären, die die grundlegende physikalische Formel ist, Lichtgeschwindigkeit = Wellenlänge * Frequenz.

Über die Formel kann man sagen: ob es 1G, 2G, 3G oder 4G, 5G ist, ganz alleine.

Verdrahtet?Kabellos?

Es gibt nur zwei Arten von Kommunikationstechnologien – drahtgebundene Kommunikation und drahtlose Kommunikation.

Wenn ich Sie anrufe, liegen die Informationsdaten entweder in der Luft (unsichtbar und nicht greifbar) oder im physischen Material (sichtbar und greifbar).

Wenn es auf den physischen Materialien übertragen wird, handelt es sich um kabelgebundene Kommunikation.Es werden Kupferdraht, Glasfaser usw. verwendet, die alle als kabelgebundene Medien bezeichnet werden.

Wenn Daten über drahtgebundene Medien übertragen werden, kann die Rate sehr hohe Werte erreichen.

Beispielsweise hat im Labor die maximale Geschwindigkeit einer einzelnen Faser 26 Tbps erreicht;es ist das 26.000-fache eines herkömmlichen Kabels.

Glasfaser

Die Luftkommunikation ist der Flaschenhals der mobilen Kommunikation.

Der aktuelle Mainstream-Mobilfunkstandard ist 4G LTE, eine theoretische Geschwindigkeit von nur 150 Mbit/s (ohne Carrier-Aggregation).Das ist absolut nichts im Vergleich zu Kabel.

Deshalb,Wenn 5G eine hohe Ende-zu-Ende-Geschwindigkeit erreichen soll, ist der entscheidende Punkt, den drahtlosen Engpass zu durchbrechen.

Wie wir alle wissen, ist drahtlose Kommunikation die Verwendung elektromagnetischer Wellen zur Kommunikation.Elektronische Wellen und Lichtwellen sind beides elektromagnetische Wellen.

Ihre Frequenz bestimmt die Funktion einer elektromagnetischen Welle.Elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenzen haben unterschiedliche Eigenschaften und haben daher andere Verwendungen.

Beispielsweise haben hochfrequente Gammastrahlen eine signifikante Tödlichkeit und können zur Behandlung von Tumoren verwendet werden.

Zur Kommunikation nutzen wir derzeit hauptsächlich elektrische Wellen.Natürlich gibt es den Aufstieg der optischen Kommunikation wie LIFI.

LiFi (Light Fidelity), sichtbare Lichtkommunikation.

Kommen wir zuerst auf die Radiowellen zurück.

Elektronik gehört zu einer Art elektromagnetischer Welle.Seine Frequenzressourcen sind begrenzt.

Wir haben die Frequenz in verschiedene Teile unterteilt und sie verschiedenen Objekten und Verwendungen zugewiesen, um Interferenzen und Konflikte zu vermeiden.

Die Verwendung von Funkwellen unterschiedlicher Frequenzen

Wir verwenden hauptsächlichMF-SHFfür die Handykommunikation.

Beispielsweise beziehen sich „GSM900“ und „CDMA800“ oft auf GSM, das mit 900 MHz arbeitet, und CDMA, das mit 800 MHz läuft.

Derzeit gehört der weltweite Mainstream-4G-LTE-Technologiestandard zu UHF und SHF.

China verwendet hauptsächlich SHF

Wie Sie sehen können, wird mit der Entwicklung von 1G, 2G, 3G, 4G die verwendete Funkfrequenz immer höher.

Warum?

Dies liegt hauptsächlich daran, dass je höher die Frequenz, desto mehr Frequenzressourcen verfügbar sind.Je mehr Frequenzressourcen zur Verfügung stehen, desto höher kann die Übertragungsrate erreicht werden.

Eine höhere Frequenz bedeutet mehr Ressourcen, was eine höhere Geschwindigkeit bedeutet.

Also, was verwendet 5 G die spezifischen Frequenzen?

Wie nachfolgend dargestellt:

Der Frequenzbereich von 5G ist in zwei Typen unterteilt: Der eine liegt unter 6 GHz, was sich nicht allzu sehr von unseren aktuellen 2G, 3G, 4G unterscheidet, und der andere, der hoch ist, über 24 GHz.

Derzeit ist 28 GHz das führende internationale Testband (das Frequenzband könnte auch das erste kommerzielle Frequenzband für 5G werden)

Bei Berechnung mit 28 GHz nach der oben genannten Formel:

Nun, das ist das erste technische Feature von 5G

Millimeterwelle

Erlauben Sie mir, die Häufigkeitstabelle noch einmal zu zeigen:

Bitte achten Sie auf die untere Zeile.Ist das einMillimeterwelle!

Nun, da hohe Frequenzen so gut sind, warum haben wir nicht früher Hochfrequenz verwendet?

Der Grund ist einfach:

– Es ist nicht so, dass Sie es nicht verwenden möchten.Es ist so, dass Sie es sich nicht leisten können.

Die bemerkenswerten Eigenschaften elektromagnetischer Wellen: Je höher die Frequenz, desto kürzer die Wellenlänge, desto näher an der linearen Ausbreitung (desto schlechter die Beugungsfähigkeit).Je höher die Frequenz, desto größer die Dämpfung im Medium.

Sehen Sie sich Ihren Laserstift an (Wellenlänge beträgt etwa 635 nm).Das abgegebene Licht ist gerade.Wenn du es blockierst, kommst du nicht durch.

Sehen Sie sich dann Satellitenkommunikation und GPS-Navigation an (Wellenlänge beträgt etwa 1 cm).Wenn es ein Hindernis gibt, gibt es kein Signal.

Der große Topf des Satelliten muss kalibriert werden, um den Satelliten in die richtige Richtung zu richten, oder sogar eine leichte Fehlausrichtung wird die Signalqualität beeinträchtigen.

Verwendet die mobile Kommunikation das Hochfrequenzband, ist ihr größtes Problem die deutlich verkürzte Übertragungsdistanz und die Versorgungskapazität wird stark reduziert.

Um das gleiche Gebiet abzudecken, wird die Anzahl der erforderlichen 5G-Basisstationen die von 4G deutlich übersteigen.

Was bedeutet die Anzahl der Basisstationen?Das Geld, die Investition und die Kosten.

Je niedriger die Frequenz, desto billiger wird das Netz und desto wettbewerbsfähiger wird es.Aus diesem Grund haben alle Netzbetreiber um Niederfrequenzbänder gekämpft.

Einige Bänder werden sogar als goldene Frequenzbänder bezeichnet.

Daher muss 5G aus den oben genannten Gründen unter der Prämisse der Hochfrequenz, um den Kostendruck beim Netzbau zu reduzieren, einen neuen Ausweg finden.

Und was sind die Auswege?

Da ist zunächst die Micro-Basisstation.

Mikro-Basisstation

Es gibt zwei Arten von Basisstationen, Mikrobasisstationen und Makrobasisstationen.Schauen Sie sich den Namen an, und die Mikro-Basisstation ist winzig;Die Makro-Basisstation ist enorm.

Makro-Basisstation:

Um eine große Fläche abzudecken.

Mikro-Basisstation:

Sehr klein.

Viele Mikro-Basisstationen sind jetzt, insbesondere in städtischen Gebieten und in Innenräumen, oft zu sehen.

In Zukunft werden es in Sachen 5G noch viel mehr sein, und sie werden überall, fast überall installiert sein.

Sie fragen sich vielleicht, wird es irgendwelche Auswirkungen auf den menschlichen Körper geben, wenn so viele Basisstationen in der Nähe sind?

Meine Antwort ist nein.

Je mehr Basisstationen es gibt, desto weniger Strahlung gibt es.

Denken Sie darüber nach, im Winter, in einem Haus mit einer Gruppe von Menschen, ist es besser, eine Hochleistungsheizung oder mehrere Niedrigleistungsheizungen zu haben?

Die kleine Basisstation, stromsparend und für jeden geeignet.

Wenn nur eine große Basisstation ist, ist die Strahlung erheblich und zu weit entfernt, gibt es kein Signal.

Wo ist die Antenne?

Ist Ihnen aufgefallen, dass Mobiltelefone in der Vergangenheit eine lange Antenne und frühe Mobiltelefone kleine Antennen hatten?Warum haben wir jetzt keine Antennen?

Nun, es ist nicht so, dass wir keine Antennen brauchen;es liegt daran, dass unsere Antennen immer kleiner werden.

Entsprechend den Eigenschaften der Antenne sollte die Länge der Antenne proportional zur Wellenlänge sein, ungefähr zwischen 1/10 und 1/4

Mit der Zeit wird die Kommunikationsfrequenz unserer Mobiltelefone höher, die Wellenlänge immer kürzer und die Antenne wird auch schneller.

Millimeterwellenkommunikation, die Antenne wird auch auf Millimeterebene

Das bedeutet, dass die Antenne vollständig in das Mobiltelefon eingesetzt werden kann und sogar mehrere Antennen.

Dies ist der dritte Schlüssel von 5G

Massive MIMO (Multi-Antennen-Technologie)

MIMO, was Multiple-Input, Multiple-Output bedeutet.

In der LTE-Ära haben wir bereits MIMO, aber die Anzahl der Antennen ist nicht zu groß, und es kann nur gesagt werden, dass es sich um die vorherige Version von MIMO handelt.

Im 5G-Zeitalter wird die MIMO-Technologie zu einer erweiterten Version von Massive MIMO.

Ein Handy kann mit mehreren Antennen vollgestopft sein, ganz zu schweigen von Mobilfunkmasten.

In der vorherigen Basisstation gab es nur wenige Antennen.

Im 5G-Zeitalter wird die Anzahl der Antennen nicht nach Stücken gemessen, sondern nach dem „Array“-Antennen-Array.

Allerdings sollten die Antennen nicht zu dicht beieinander liegen.

Aufgrund der Eigenschaften von Antennen erfordert ein Mehrantennen-Array, dass der Abstand zwischen Antennen über der halben Wellenlänge gehalten werden sollte.Kommen sie sich zu nahe, stören sie sich gegenseitig und beeinträchtigen die Übertragung und den Empfang von Signalen.

Wenn die Basisstation ein Signal sendet, ist es wie eine Glühbirne.

Das Signal wird an die Umgebung abgegeben.Denn Licht soll natürlich den ganzen Raum erhellen.Wenn nur ein bestimmter Bereich oder ein bestimmtes Objekt dargestellt werden soll, wird das meiste Licht verschwendet.

Die Basisstation ist die gleiche;viel Energie und Ressourcen werden verschwendet.

Können wir also eine unsichtbare Hand finden, um das Streulicht zu binden?

Das spart nicht nur Energie, sondern sorgt auch dafür, dass der zu beleuchtende Bereich genügend Licht bekommt.

Die Antwort ist ja.

Das istBeamforming

Strahlformung oder räumliche Filterung ist eine Signalverarbeitungstechnik, die in Sensorarrays für die gerichtete Signalübertragung oder den Signalempfang verwendet wird.Dies wird erreicht, indem Elemente in einem Antennenarray so kombiniert werden, dass Signale in bestimmten Winkeln konstruktive Interferenz erfahren, während andere destruktive Interferenz erfahren.Beamforming kann sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite verwendet werden, um eine räumliche Selektivität zu erreichen.

Diese räumliche Multiplexing-Technologie hat sich von der omnidirektionalen Signalabdeckung zu präzisen Richtdiensten geändert, stört nicht zwischen Strahlen im selben Raum, um mehr Kommunikationsverbindungen bereitzustellen, und verbessert die Dienstkapazität der Basisstation erheblich.

Im aktuellen Mobilfunknetz werden die Signale, einschließlich Steuersignale und Datenpakete, über Basisstationen weitergeleitet, selbst wenn sich zwei Personen von Angesicht zu Angesicht anrufen.

Aber im 5G-Zeitalter ist diese Situation nicht unbedingt der Fall.

Das fünfte wichtige Merkmal von 5G —D2Dist von Gerät zu Gerät.

Wenn im 5G-Zeitalter zwei Nutzer unter derselben Basisstation miteinander kommunizieren, werden ihre Daten nicht mehr über die Basisstation, sondern direkt an das Handy weitergeleitet.

Auf diese Weise spart es viel Luft und entlastet die Basisstation.

Aber wenn Sie denken, dass Sie auf diese Weise nicht bezahlen müssen, dann liegen Sie falsch.

Die Steuernachricht muss auch von der Basisstation gehen;Sie nutzen die Spektrum-Ressourcen.Wie konnten die Operatoren dich gehen lassen?

Kommunikationstechnologie ist nicht mysteriös;Als Kronjuwel der Kommunikationstechnologie ist 5G keine unerreichbare Innovationsrevolutionstechnologie;es ist eher die Weiterentwicklung der bestehenden Kommunikationstechnologie.

Wie ein Experte sagte—

Die Grenzen der Kommunikationstechnologie beschränken sich nicht auf technische Einschränkungen, sondern auf Schlussfolgerungen, die auf strenger Mathematik basieren, die in Kürze nicht zu brechen ist.

Und wie man das Potenzial der Kommunikation im Rahmen wissenschaftlicher Prinzipien weiter erforschen kann, ist das unermüdliche Streben vieler Menschen in der Kommunikationsbranche.