5G无线通信与4G的典型区别

U学在线2020-09-15 15:58:45

点击上方《U学在线》一键关注回复以下标题前数字即可查看更多精彩内容

【41】 86家通信企业2016年员工薪酬排行

【42】 代维生存之道

【43】 联通光缆电缆分路器等8大项目开标

【44】 工信部将广电纳入共建共享领导小组

【45】 工信部关于对定额的勘误及致歉声明


我国5G建设正在加速!      



5G无线通信与4G有什么区别呢?就让小编来告诉大家!请看下文:


好大一个波。。。


大家都知道,电波和光波都属于电磁波。。。

电磁波的频率资源有限,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进行通信。。。

电波属于电磁波的一种,它的频率资源也是有限的。。。


▼不同频率电波的用途




大家注意上面图中的红色字体。一直以来,我们主要是用中频~超高频进行手机通信的。。。随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的频率是越来越高的。。。

因为频率越高,速度越快,车道(频段)越宽。。。


5G的频段具体是多少呢?

上个月,我们国家工信部下发通知,明确了我国的5G初始中频频段

3.3-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段

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

目前,国际上主要使用28GHz进行试验(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


继续,继续。。。

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。。。

电磁波的一个显著特点:频率越高(波长越短),就越趋近于直线传播(绕射能力越差)。。。

而且,频率越高,传播过程中的衰减也越大。。。

你看激光笔(波长635nm左右),射出的光是直的吧,挡住了就过不去了。。。

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。。。

而且,卫星那口大锅,必须校准瞄着卫星的方向。。。稍微歪一点,都会有影响。。。


如果5G用高频段,那么它最大的问题,就是覆盖能力会大幅减弱。

覆盖同一个区域,需要的基站数量将大大超过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。。。


所以,基于以上原因。。。

在高频率的前提下,为了减轻覆盖方面的成本压力,5G必须寻找新的出路。。。

首先,是微基站。


微基站


基站有两种,微基站和宏基站。看名字就知道,微基站很小,宏基站很大!

以前都是大的基站,建一个覆盖一大片 

以后更多的将是微基站,到处都装,随处可见。


▼微基站 看上去是不是很酷炫?



微基站的造型有很多种,灵活地与周围的环境相融合(伪装),不会让用户在心理上产生不适。。。

基站越小巧,数量越多,覆盖就越好,速度就越快。。。


 天线去哪了? 


大家有没有发现,以前大哥大都有很长的天线,早期的手机也有突出来的小天线,为什么后来我们就看不到带天线的手机了?

主要的原因是——天线变小了。。。

根据天线特性,天线长度应与波长成正比,大约在1/10~1/4之间。



频率越高,波长越短,天线也就跟着变短啦!

毫米波,天线也变成毫米级。。。

这就意味着,天线完全可以塞进手机的里面,甚至可以塞很多根。。。

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,多根天线接收。


在LTE时代就已经有MIMO了,5G继续发扬光大,变成了加强版的Massive MIMO(Massive:大规模的,大量的)。



手机都能塞好多根,基站就更不用说了。。。

以前的基站,天线就那么几根,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奏。。。



不过,天线之间的距离也不能太近。

因为天线特性要求,多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。

不要问我为什么,去问科学家。。。


你是直的?还是弯的?


大家都见过灯泡发光吧? 

其实,基站发射信号的时候,就有点像灯泡发光。

信号是向四周发射的,对于光,当然是照亮整个房间,如果只是想照亮某个区域或物体,那么,大部分的光都浪费了。。。

基站也是一样,大量的能量和资源都浪费了。

我们能不能找到一只无形的手,把散开的光束缚起来呢?

答案是:可以。

这就是——


波束赋形

波束赋形:

在基站上布设天线阵列,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。

这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。


直的都能掰成弯的。。。还有什么是通信砖家干不出来的?



在目前的通信网络中,即使是两个人面对面拨打对方的手机(或手机对传照片),信号都是通过基站进行中转的,包括控制信令和数据包。。。 

而在5G时代,这种情况就不一定了。。。

5G的第五大特点——D2D,也就是Device to Device。

D2D

5G时代,同一基站下的两个用户,如果互相进行通信,他们的数据将不再通过基站转发,而是直接手机到手机。。。


这样,就节约了大量的空中资源,也减轻了基站的压力。

不过,如果你觉得这样就不用付钱,那你就图样图森破了。。。

控制消息还是要从基站走的,而且用着频谱资源,运营商爸爸怎么可能放过你。。。


(本文转自:知乎  作者:小枣君)