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標題: 關于5G,，看了這篇你就全明白了 [打印本頁]
作者: 張麻子 時間: 2018-12-17 13:42
標題: 關于5G,，看了這篇你就全明白了
最近各位社友的朋友圈都被華為孟晚舟事件刷屏了吧,，大家有沒有發(fā)現(xiàn),，不少文章中都反復提及一個詞“5G”,，今天就和大家詳細講講5G到底是什么——
這一切,，要從一個“神奇的公式”說起,。,。,。
一個神奇的公式,。。,。
就是這個公式,。。,。
還記得這個公式的童鞋,，請驕傲地為自己鼓個掌。,。,。
如果不記得，或是看不懂,，也沒關系,，小編解釋一下。,。,。
就是這個超簡單的公式，蘊含了我們無線通信技術的博大精深,。,。。
無論是往事隨風的1G,、2G,、3G,，還是意氣風發(fā)的4G、5G,，說來說去,，都是在這個數(shù)學公式上做文章。,。,。
且聽我慢慢道來。,。,。
有線,？無線,？……
通信技術，無論什么黑科技白科技,，只分兩種——有線通信和無線通信
我和你打電話,，信息數(shù)據(jù)要么在空中傳播（看不見、摸不著）,，要么在實物上傳播（看得見,、摸得著）。,。,。
在有線介質上傳播數(shù)據(jù)，想要高速很容易,。,。。
實驗室中,，單條光纖最大速度已達到了26Tbps,。。,。是傳統(tǒng)網(wǎng)線的兩萬六千倍,。。,。
而空中傳播這部分,，才是移動通信的瓶頸所在。,。,。
所以，5G重點是研究無線這部分的瓶頸突破,。
好大一個波,。,。。
大家都知道,，電波和光波都屬于電磁波,。。,。
電磁波的頻率資源有限,，根據(jù)不同的頻率特性，有不同的用途,。,。。
我們目前主要使用電波進行通信,。,。。
當然,，光波通信也在崛起,，例如可見光通信LiFi（LightFidelity）
▼圖片來自網(wǎng)絡
不偏題，回到電波先,。,。。
電波屬于電磁波的一種,，它的頻率資源也是有限的,。。,。
為了避免干擾和沖突,，我們在電波這條公路上進一步劃分車道，分配給不同的對象和用途,。,。。
▼不同頻率電波的用途
大家注意上面圖中的紅色字體,。一直以來,，我們主要是用中頻~超高頻進行手機通信的。,。,。
例如經(jīng)常說的“GSM900”、“CDMA800”,，其實就是工作頻段900MHz和800MHz的意思,。。,。
目前主流的4G LTE,，屬于超高頻和特高頻,。。,。
我們國家主要使用超高頻：
隨著1G,、2G、3G,、4G的發(fā)展,，使用的頻率是越來越高的。,。,。
為什么呢？
因為頻率越高,，速度越快,。。,。
又為什么呢,？
因為頻率越高，車道（頻段）越寬,。。,。
看懂了吧,。。,。車道按指數(shù)級擴大,。。,。
更高的頻率→更大的帶寬→更快的速度
5G的頻段具體是多少呢,？
上個月，我們國家工信部下發(fā)通知,，明確了我國的5G初始中頻頻段：
3.3-3.6GHz,、4.8-5GHz兩個頻段
同時，24.75-27.5GHz,、37-42.5GHz高頻頻段正在征集意見,。
目前，國際上主要使用28GHz進行試驗（這個頻段也有可能成為5G最先商用的頻段）,。
如果按28GHz來算,，根據(jù)前文我們提到的公式：
好啦，這個就是5G的第一個技術特點——
毫米波
繼續(xù),，繼續(xù),。,。。
既然,，頻率高這么好,，你一定會問：“為什么以前我們不用高頻率呢？”
原因很簡單——不是不想用,。,。。是用不起,。,。。
電磁波的一個顯著特點：頻率越高（波長越短）,，就越趨近于直線傳播（繞射能力越差）,。。,。
而且,，頻率越高，傳播過程中的衰減也越大,。,。。
你看激光筆（波長635nm左右）,，射出的光是直的吧,，擋住了就過不去了。,。,。
再看衛(wèi)星通信和GPS導航（波長1cm左右），如果有遮擋物,，就沒信號了吧,。。,。
而且,，衛(wèi)星那口大鍋，必須校準瞄著衛(wèi)星的方向,。,。。稍微歪一點,，都會有影響,。。。
如果5G用高頻段,，那么它最大的問題,，就是覆蓋能力會大幅減弱。
覆蓋同一個區(qū)域,，需要的基站數(shù)量將大大超過4G,。
這就是為什么這些年，電信,、移動,、聯(lián)通為了低頻段而爭得頭破血流。,。,。
基站就是要花錢買的啊。,。,。能不玩命爭取么。,。,。
有的頻段甚至被稱為——黃金頻段。,。,。
這也是為什么5G時代，運營商拼命懟設備商,。,。。
甚至威脅要自己研發(fā)通信設備,。。,。
所以,，基于以上原因。,。,。
在高頻率的前提下，為了減輕覆蓋方面的成本壓力,，5G必須尋找新的出路,。。,。
首先,，是微基站。
微基站
基站有兩種，微基站和宏基站,�,？疵志椭溃⒒竞苄�,，宏基站很大,！
以前都是大的基站，建一個覆蓋一大片 ▼
以后更多的將是微基站,，到處都裝,，隨處可見。
▼微基站 看上去是不是很酷炫,？
微基站的造型有很多種,，靈活地與周圍的環(huán)境相融合（偽裝），不會讓用戶在心理上產(chǎn)生不適,。,。。
提醒
基站對人體健康不會造成影響,。
而且,，恰好相反，其實基站數(shù)量越多,，輻射反而越�,。�
你想一下,，冬天,，一群人的房子里，一個大功率取暖器好,，還是幾個小功率取暖器好,？
大功率方案▼
小功率方案▼
基站越小巧，數(shù)量越多,，覆蓋就越好,，速度就越快。,。,。
天線去哪了？
大家有沒有發(fā)現(xiàn),，以前大哥大都有很長的天線,，早期的手機也有突出來的小天線，為什么后來我們就看不到帶天線的手機了,？
有人說,，是因為信號好了，不需要天線了。,。,。
其實不對。,。,。信號再好，也不能沒有天線,。,。。
更主要的原因是——天線變小了,。,。。
根據(jù)天線特性,，天線長度應與波長成正比,，大約在1/10~1/4之間。
頻率越高,，波長越短,，天線也就跟著變短啦！
毫米波,，天線也變成毫米級,。。,。
這就意味著,，天線完全可以塞進手機的里面，甚至可以塞很多根,。,。。
這就是5G的第三大殺手锏——
Ｍassive MIMO
MIMO就是“多進多出”（Multiple-Input Multiple-Output）,，多根天線發(fā)送,，多根天線接收。
在LTE時代就已經(jīng)有MIMO了,，5G繼續(xù)發(fā)揚光大，變成了加強版的Massive MIMO（Massive：大規(guī)模的,，大量的）,。
手機都能塞好多根，基站就更不用說了,。,。。
▼以前的基站，天線就那么幾根,。,。。
5G時代,，就不是按根來算了,，是按“陣”。,。,。“天線陣列”,。,。。
▼天線多得排成陣了,。,。。一眼看去一大片的節(jié)奏,。,。。
不過,，天線之間的距離也不能太近,。
因為天線特性要求，多天線陣列要求天線之間的距離保持在半個波長以上,。
不要問我為什么,，去問科學家。,。,。
你是直的？還是彎的,？
大家都見過燈泡發(fā)光吧,？
其實，基站發(fā)射信號的時候,，就有點像燈泡發(fā)光,。
信號是向四周發(fā)射的，對于光,，當然是照亮整個房間,，如果只是想照亮某個區(qū)域或物體，那么,，大部分的光都浪費了,。,。。
基站也是一樣,，大量的能量和資源都浪費了,。
我們能不能找到一只無形的手，把散開的光束縛起來呢,？
這樣既節(jié)約了能量,，也保證了要照亮的區(qū)域有足夠的光。
答案是：可以,。
這就是——
波束賦形
波束賦形
在基站上布設天線陣列,，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄,，并指向它所提供服務的手機,，而且能跟據(jù)手機的移動而轉變方向。
這種空間復用技術,，由全向的信號覆蓋變?yōu)榱司珳手赶蛐苑⻊�,，波束之間不會干擾，在相同的空間中提供更多的通信鏈路,，極大地提高基站的服務容量,。
直的都能掰成彎的。,。,。還有什么是通信磚家干不出來的？
別收我錢,，行不行,？
在目前的通信網(wǎng)絡中，即使是兩個人面對面撥打對方的手機（或手機對傳照片）,，信號都是通過基站進行中轉的,，包括控制信令和數(shù)據(jù)包。,。,。
而在5G時代，這種情況就不一定了,。,。。
5G的第五大特點——D2D,，也就是Device to Device,。
Ｄ２Ｄ
5G時代，同一基站下的兩個用戶,，如果互相進行通信,，他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉發(fā)，而是直接手機到手機,。,。。
這樣,，就節(jié)約了大量的空中資源,，也減輕了基站的壓力。
不過,，如果你覺得這樣就不用付錢,，那你就圖樣圖森破了。,。,。
控制消息還是要從基站走的，而且用著頻譜資源,，運營商爸爸怎么可能放過你,。。,。
后記,。。,。
寫著寫著,，發(fā)現(xiàn)洋洋灑灑寫的有點多。,。,。
能看到這的，都是真愛,。,。。
相信大家通過本文對5G和她背后的通信知識已經(jīng)有了深刻理解,，而這一切,，都只是源于一個如今小學生都能看懂的數(shù)學公式。,。,。
通信技術并不神秘，5G作為通信技術皇冠上最耀眼的寶石,，也不是什么遙不可及的創(chuàng)新革命技術,，它更多是對現(xiàn)有通信技術的演進。
正如一位高人所說——
通信技術的極限,，并不是技術工藝方面的限制,，而是建立在嚴謹數(shù)學基礎上的推論,，在可以遇見的未來是基本不可能突破的。
如何在科學原理的范疇內(nèi),，進一步發(fā)掘通信的潛力,，是通信行業(yè)眾多奮斗者們孜孜不倦的追求。,。,。
作者：小棗君
來源：鮮棗課堂（ID： xzclasscom）
作者: 幾何精度檢測 時間: 2018-12-17 13:54
每天工作之余讀一篇您的文章 倍感放松啊
作者: 所羅門_x 時間: 2018-12-17 15:02
老師，我懂了
作者: qq642446015 時間: 2018-12-17 15:05
沒懂
作者: 什么妖魔鬼怪 時間: 2018-12-17 16:08
假裝看懂了 回復一下
作者: lkw010101 時間: 2018-12-17 16:35
雖然不懂,，但還是回復一下
作者: 江蘇阿虎wyh 時間: 2018-12-17 16:55
謝謝樓主的分享,，對5G總算有了一個更深層次的了解。
作者: 專業(yè)醬油男 時間: 2018-12-17 16:58
謝謝老師分享知識,。
作者: cyzy6388 時間: 2018-12-17 18:00
多謝,，學習5G
作者: 海邊民工 時間: 2018-12-17 19:25
大概知道是怎么一個回事了，謝謝分享,。
作者: zol 時間: 2018-12-17 19:30
假裝懂了
作者: 自動機 時間: 2018-12-18 11:04
大贊,！感謝分享！
作者: 遲到的學生 時間: 2018-12-18 11:23
感謝分享,！
作者: 三峽 時間: 2018-12-18 16:18
學習了,，謝謝！
作者: 沫沫_y2Kby 時間: 2018-12-21 16:19
哈哈,，樓主涉及的領域真廣
作者: 林金盛 時間: 2018-12-22 11:49
有了一個大體的概念
作者: marmortor2 時間: 2018-12-22 16:37
假裝看懂了 回復一下
作者: 開水滋養(yǎng) 時間: 2018-12-23 16:25
謝謝樓主分享
作者: 火山LHS 時間: 2018-12-24 08:21
有了大概的了解,，謝謝分享。,。
作者: lostlf 時間: 2018-12-24 16:07
漲知識了
作者: 拖拉機ww 時間: 2019-3-30 22:11
謝謝樓主的分享!
作者: Amanda-310 時間: 2019-4-8 15:57
形成了初步的認知
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