5G如果要实现端到端的高速率,重点是突破无线这部分的瓶颈.doc
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1、5G如果要实现端到端的高速率,重点是突破无线这部分的瓶颈一个简单且神奇的公式今天的故事,从一个公式开始讲起。这是一个既简单又神奇的公式。说它简单,是因为它一共只有3个字母。而说它神奇,是因为这个公式蕴含了博大精深的通信技术奥秘,这个星球上有无数的人都在为之魂牵梦绕。这个公式,就是它我相信很多同学都认出这个公式了,如果没认出来,而且你又是一个理科生的话,请记得有空多给你的中学物理老师打打电话!小枣君解释一下,上面这个公式,这是物理学的基本公式,光速=波长频率。对于这个公式,可以这么说:无论是1G、2G、3G,还是4G、5G,万变不离其宗,全部都是在它身上做文章,没有跳出它的“五指山”。且听我慢慢
2、道来。有线?无线?通信技术,无论什么黑科技白科技,归根到底,就分为两种有线通信和无线通信。我和你打电话,信息数据要么在空中传播(看不见、摸不着),要么在实物上传播(看得见、摸得着)。如果是在实体物质上传播,就是有线通信,基本上就是用的铜线、光纤这些线缆,统称为有线介质。在有线介质上传播数据,速率可以达到很高的数值。以光纤为例,在实验室中,单条光纤最大速度已达到了26Tbps。是传统网线的两万六千倍。光纤而空中传播这部分,才是移动通信的瓶颈所在。目前主流的移动通信标准,是4G LTE,理论速率只有150Mbps(不包括载波聚合)。这个和有线是完全没办法相比的。所以,5G如果要实现端到端的高速率,
3、重点是突破无线这部分的瓶颈。好大一个波 大家都知道,无线通信就是利用电磁波进行通信。电波和光波,都属于电磁波。电磁波的功能特性,是由它的频率决定的。不同频率的电磁波,有不同的属性特点,从而有不同的用途。例如,高频的射线,具有很大的杀伤力,可以用来治疗肿瘤。电磁波的不断频率我们目前主要使用电波进行通信。当然,光波通信也在崛起,例如LiFi。LiFi(Light Fidelity),可见光通信不偏题,回到电波先。电波属于电磁波的一种,它的频率资源是有限的。为了避免干扰和冲突,我们在电波这条公路上进一步划分车道,分配给不同的对象和用途。不同频率电波的用途请大家注意上面图中的红色字体。一直以来,我们主
4、要是用中频超高频进行手机通信的。例如经常说的“GSM900”、“CDMA800”,其实意思就是指,工作频段在900MHz的GSM,和工作频段在800MHz的CDMA。目前全球主流的4G LTE技术标准,属于特高频和超高频。我们国家主要使用超高频:大家能看出来,随着1G、2G、3G、4G的发展,使用的电波频率是越来越高的。这是为什么呢?这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。更高的频率更多的资源更快的速度应该不难理解吧?频率资源就像车厢,越高的频率,车厢越多,相同时间内能装载的信息就越多。那么,5G使用的频率具体是多少呢?如下图所示:5G的频率范围
5、,分为两种:一种是6GHz以下,这个和目前我们的2/3/4G差别不算太大。还有一种,就很高了,在24GHz以上。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 波请允许我再发一遍刚才那个频率对照表:请注意看最下面一行,是不是就是“毫米波”?继续,继续!好了,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。电磁波的显著特点:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。你看激光笔(波长
6、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。卫星那口大锅,必须校准瞄着卫星的方向,否则哪怕稍微歪一点,都会影响信号质量。移动通信如果用了高频段,那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。覆盖同一个区域,需要的5G基站数量,将大大超过4G。基站数量意味着什么?钱啊!投资啊!成本啊!频率越低,网络建设就越省钱,竞争起来就越有利。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。有的频段甚至被称为黄金频段。这也是为什么,5G时代,运营商拼命怼设备商,希望基站降价。(如果真的上5G,按以往的
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